氯化鈉(鈉 氯化物),是一種離子型化合物,俗稱食鹽,化學式為NaCl,相對分子質量為58.44?。氯化鈉外觀呈無色透明水晶或白色水晶粉末,有雜質存在時會潮解,味咸,溶于水和丙三醇,略溶于乙醇,其水溶液為中性。
鈉(鹽)在人體內產生晶體滲透壓能影響細胞內外水分的流通,對維持人體的正常生理功能有一定的作用,而氯化鈉是維持人體內滲透壓平衡的主要鹽分,缺乏時會導致失水等病理情況,口服可用于預防高溫作業下的失水、失鈉;不過在日常生活中,若過多食用鹽,輕則口渴,胃部灼熱而疼痛,重則嘔吐、腹瀉、牙齦腫而出血,且能傷腎損肺,若劇量服用,則肌肉痙攣致死。
氯化鈉大量存在于海水和鹽湖中,可由海水濃縮結晶而制得,也可從天然的鹽湖或鹽井水制取。氯化鈉在諸多領域均有應用,未經高度精制的氯化鈉可用于食品調味和腌魚肉蔬菜,還是重要的化工原料,大量用于制取氯氣、鹽酸、氫氧化鈉、純堿、金屬鈉等。經高度精制的氯化鈉可用于制生理鹽水等,生理鹽水是氯化鈉的等滲(0.9%)溶液,廣泛用于臨床治療和生理實驗,用于失水、失鈉、失血等情況。氯化鈉還是農業用鹽的主要成分,可用于選種、造肥、施肥、制作飼料,喂養家禽和養魚,人工降雨、降雪、道路除冰等。
理化性質
物理性質
氯化鈉外觀呈無色透明水晶或白色水晶粉末,熔點為800.7°C,沸點1465°C,分子量為58.44,相對密度2.165g/cm3(25℃),有雜質存在時會潮解。氯化鈉味咸,中性,易溶于水和丙三醇,略溶于乙醇,不溶于鹽酸,無臭,味咸。氯化鈉水溶液為中性,在水中的溶解度隨溫度升高變化不大。當溫度低于0.15℃時,鹽以水合結晶的形式結晶出來,高于此溫度時,則有無水鹽結晶出來。飽和的氯化鈉水溶液加熱蒸發時有晶體析出,食鹽水的電導率遠高于普通水,很容易被電極檢測到。食鹽水的物理性質與純水有較大的差異,水鹽體系的低共熔點為?21.20°C,此時低共熔物中氯化鈉的質量分數為23.3%。
化學性質
電解反應
通過電解食鹽溶液可制得氯氣、氫氣及氫氧化鈉。食鹽水的電解是氯堿工業的中心環節。食鹽水電解的全部反應可用下列化學方程式表示:
與酸反應
與鹽反應
氯化鈉與硫酸銨、碳酸氫銨、硫酸鈣等鹽作用,有不同的鈉化合物生成。
(實驗室制備氯化銨的方法之一)
與氧化物反應
氯化鈉與氧化鉛、三氧化硫、二氧化錳等氧化物作用,有不同的鈉化合物生成。
物質結構
NaCl晶體結構,屬于立方晶系點陣、等軸晶系,空間群為Fm3m。其Pearson符號為cF8,Strukturbericht符號為B1。每一個鈉離子被六個氯離子包圍,同時,每個氯離子也被六個鈉離子包圍。在立方體的棱邊上,鈉離子和氯離子交替排列。在整個離子晶體中不存在單個分子,氯離子和鈉離子的個數比為1:1,故其化學式為NaCI。該型結構可理解為:半徑大的離子做立方緊密堆積,半徑小的離子填充在全部八面體空隙中。每個晶胞有8個原子,4個鹽“分子”,即Z=4。晶胞中原子的位置:Cl(0,0,0)、(0,0.5,0.5)、(0.5,0,0.5)、(0.5,0.5,0);Na(0.5,0.5,0.5)、(0.5,0,0)、(0,0.5,0)、(0,0,0.5)。這種結構中的鍵力在三維方向上的分布較均勻,故NaCl晶體無明顯解理。
制備方法
工業制法
粗鹽的提取
粗鹽是海水或鹽井等經煎曬而成的結晶,可以分為四大類,即海鹽、青鹽、井礦鹽和石鹽/礦鹽。將海水引入鹽田,經過日曬、蒸發、結晶可獲得海鹽;湖鹽可用鹽湖水為原料在鹽田中曬制而成;地層中的鹽質溶解在地下水中,打井汲出這種地下水,經加工后制成的食鹽為井鹽;曾經的海洋經過長期蒸發、沉積形成巖石狀礦層,就是巖鹽。
粗鹽的提純
精制氯化鈉以粗食鹽為原料,通過除去雜質提純而制得。粗食鹽中主要含有泥沙等不溶性雜質和Ca2+,Mg2+,SO42-,K+等鹽的可溶性雜質,使用溶解、過濾方法除去不溶性雜質,可溶性雜質中的Ca2+,Mg2+,SO42-則可通過加入BaCl2、氫氧化鈉和Na2CO3溶液等沉淀劑,生成沉淀而除去,也可加入BaCO3固體和NaOH溶液來除去或通過重結晶法來除去K+。最后將濾液加熱蒸發,適當冷卻后過濾并用蒸餾水洗滌晶體,將結晶重新加熱烘干即可獲得成品。涉及的部分反應方程如下:
實驗室制備氯化鈉
利用碳酸鈉與氯化鎂、氯化鈣和氯化鋇等氯化物的反應,可以生成氯化鈉。
應用領域
食品工業
氯化鈉(鹽)是一種廣泛使用的食品添加劑,在食品中的有利功能包括增加風味、控制微生物增長、改善肉制品的持水力和增加色澤。作為單一配料,鹽不僅增加風味,而且增強了食品中的其他風味,減少苦味。鹽在許多干酪中是一種必需添加劑。它增強風味,通過降低水分活度來控制雜菌的生長,控制乳酸發酵的速度和改變質構。在肉品加工中,例如香腸,鹽通過降低產品的水分活度而起到防腐劑的作用;它也能促進肌肉蛋白的溶解(鹽溶現象),從而起到乳化作用。在焙烤產品中,鹽能夠增加風味但不會賦予咸味,控制酵母發酵產品的發酵速率,并通過與谷蛋白的作用起到面團改良劑的作用。
化工
氯堿工業
氯堿工業是指電解食鹽溶液生產氯、氫及氫氧化鈉的工業,它是現代化學工業中的基本原料工業,在國民經濟中占有重要的地位。氯氣被廣泛用做漂白劑及飲水的化學消毒劑,但更重要的是用做生產有機氯產品(如三氯甲烷、氯苯等)的原料,這些產品又是塑料、化學纖維和合成橡膠的原料。另外氯也是生產溶劑、染料、油漆及農藥的原料。
侯氏制堿
純堿(碳酸鈉)在食品、造紙、醫藥、玻璃、肥皂、印染工業乃至人們日常生活用途極為廣泛。1943年,侯德榜在索爾維制堿法的基礎上進行了改進,發明了侯氏制堿法。侯氏制堿法是將合成氨法與氨堿法工藝聯合,同時生產純堿和氯化銨的方法。以食鹽、氨和二氧化碳為原料,將氨與二氧化碳先后通入飽和鹽水中,生成碳酸氫鈉沉淀,經過濾、洗滌、煅燒可以得產品純堿。在濾液中通入氨和加入食鹽并進行冷凍,使氯化析出,經過濾、洗滌、干燥而得氯化銨。此時由食鹽所飽和的濾液,可再通入氨和二氧化碳,循環使用。
道路除冰
在冬季,高速公路和城市道路為防止因結冰和積雪使汽車打滑造成交通事故,在路面撒鹽(NaCl或CaCl2)以降低冰點去除冰雪。道路除冰鹽(即食鹽、氯化鈉)容易取得并且價格低廉,它能有效地降低冰的凝固點,是許多州使用最廣泛的除冰物質。新罕布什爾州是美國第一個利用鹽融化道路上積雪的州,該州于1938年率先進行了利用鹽融化道路積雪的實驗。
消防滅火
食鹽滅火法:食鹽的主要成分是氯化鈉,在高溫火源下,會迅速分解為氫氧化鈉,通過化學作用,抑制燃燒環節的自由基。家庭使用的顆粒鹽或細鹽均是滅廚房火災和固體陰燃火災的滅火劑,食鹽在高溫下吸熱快,能破壞火苗的形態,稀釋燃燒區的氧氣濃度,能使火很快熄滅。
醫學
當病人嘔吐或腹瀉脫水時,體內水分和鹽分耗損,酸堿失去平衡,可用0.9%的氯化鈉溶液(生理鹽水)補充體液,維持體液的酸堿平衡,排除失水和酸中毒;慢性咽炎,可服用少許食鹽,開水沖飲,清早飲用或作含漱,有消炎止痛之功效。
藥用氯化鈉為氯化鈉含量大于99.5%的無色、透明的立方形結晶或白色結晶性粉末,主要功能包括維持細胞外液滲透壓、參與體內酸堿平衡調節、且氯離子在體內參與胃酸生成,維持神經與肌肉的正常興奮性等。藥用氯化鈉是醫療衛生行業使用量較大的一種原料藥,屬鹽深加工產品,其售價遠高于精制鹽。藥用氯化鈉主要用于生產氯化鈉制劑,氯化鈉制劑主要分四類(詳見表一)。此外,氯化鈉還可與其他溶液復合使用,較常用的有葡萄糖—氯化鈉溶液、氯化鈉—葡聚糖溶液、乳糖—氯化鈉溶液等。
漁業
氯化鈉在漁業生產上應用廣泛,其使用方便、有效且安全,可全池潑灑,治療魚類細菌性白頭白嘴病和車輪蟲病,搶救魚類浮頭,防治氣泡病等;還可使用浸洗法預防魚類膚霉病、豎鱗病,殺魚類鰓隱鞭蟲病、車輪蟲和指環蟲等。
農業
在農業方面,如選種、造肥、施肥等,都離不開鹽,而農業用鹽的主要成分是氯化鈉。它用于蔬菜和農作物,像小麥、大麥、棉花、豌豆、水稻、甜菜、芹菜如過缺鉀,及時補充鈉鹽,能提高其產量;因為當鉀不足時,蔬菜或農作物吸收農業用鹽的鉀離子,能把衰老組織中的部分鈉離子置換出來,轉移到新生組織中為農作物所利用。
發電
鹽差能是海洋能中能量密度最大的一種可再生能源。在江河的入海處,一般海水含鹽度為3.5%,河水的鹽度很低,大約只有海水的五十分之一,鹽度差導致海水對于淡水存在著滲透壓以及稀釋熱、吸收熱、濃淡電壓等濃度差能,這種能量可以用以轉換成電能。理論上,河海交匯處的鹽差能密度約為0.8千瓦時每立方米,全球各河口區鹽差能總儲量高達30太瓦,可能利用的有2.6太瓦,中國的鹽差能估計為1.1×108千瓦。
安全事宜
安全標識
象形圖
GHS分類
健康影響
食鹽不能多吃,要有一定的限量,大約每人每日需吃進食鹽十至十五克,因為鈉對小動脈的興奮性和收縮性似有重大影響,由于鈉能阻止鉀進入組織內,有人認為過多的鈉,聚積體內是一種組織毒。故高血壓,肥胖病,老年人,肝硬化,心臟病,腎臟病,應加以限制適當的食鹽,正常人在日常生活中,若過多食鹽,輕則口渴,胃部灼熱而疼痛,重則嘔吐、腹瀉、牙齦腫而出血,且能傷腎損肺,若劇量服用,則肌肉痙攣致死。
食鹽同時也不能缺少,要有適當的增加:水鹽代謝在臨床上,隨著汗液的蒸發,可排出大量氯化鈉,高溫作業八小時的工人,可從汗液中喪失20至25克的氯化鈉,氯化物喪失過多,可能引起四肢痙攣和昏迷;同時汗中的水溶性維生素B、C也隨之喪失。大量喪失氯化鈉和水分,可出現消化道貧血,胃液分泌降低,胃酸減少易患消化不良和其他胃腸道疾病,渾身無力,精神糜,身體抵抗力減弱,而影響健康。
儲存條件
食鹽暴露在空氣中易結晶,在保存食鹽時應將其放在有蓋的瓶或罐內,使用前后都要密封保存,避免結晶。
參考資料 >
Sodium Chloride.National Library of Medicine.2023-12-23
食鹽種類這么多 到底怎么選.人民網.2024-01-08
用鹽也可發電——海洋鹽差能.新華網.2023-12-23
Sodium Chloride.National Library of Medicine.2023-12-23
食鹽暴露在空氣中易結晶.人民網.2023-12-30