氯化钠

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氯化钠
透明晶体
IUPAC名
Sodium chloride
英文名 Sodium chloride
别名 食盐、石盐、盐、食用盐
识别
CAS号 7647-14-5
PubChem 5234
RTECS VZ4725000
性质
化学式 NaCl
摩尔质量 58.44277 g·mol⁻¹
外观 白色或无色晶体或粉末[1]
密度 2.17 g/cm³ (固)[1]
熔点 802.018 °C (1075.168 K)[1]
沸点 1465 °C (1738.15 K)[1]
溶解性 36.0 g/100 g (25 °C)[1]
溶解性 微溶于乙醇[1]
折光度n
D
1.55 (500 nm)[2]
结构
晶体结构 面心立方结构[1]
晶格常数 a = 564 pm[3]
配位几何 七面体
危险性
警示术语 R:R36
安全术语 S:无
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
0
0
 
LD50 3 g/kg(口服,大鼠)[4]
相关物质
其他阴离子 氟化钠溴化钠
碘化钠
其他阳离子 氯化锂氯化钾
氯化铷氯化铯
氯化镁氯化钙
氯化钡
相关 乙酸钠
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

氯化钠化学式NaCl),是一种离子化合物。钠离子和氯离子的原子质量分别为22.99和35.45g/mol。也就是说100g的氯化钠中含有39.34 g的钠和 60.66 g的氯。氯化钠是海水盐分的主要组成部分,它的存在也使得海水有其特有的咸味苦味。氯化钠也是细胞外液的主要盐类,0.9%的氯化鈉水溶液俗称为生理盐水。其可食用的形态是食盐的主要成分,多用于食物的调味和保存。

在工業中,主要用于制造氢氧化钠以及应用于聚氯乙烯塑料木浆(紙漿)等許多其他產品的生产过程。由于它可以降低水的冰点,偶尔也用于解冻冰冻的路面。

用途[编辑]

错误:未指定页面名称 (help).氯化钠的用途很广,使用量也大。

各种化合物的生产[编辑]

氯化钠是各种化学反应的生产中不可缺少的原料,不管是直接还是间接使用大都少不了。

氯碱法[编辑]

电解饱和食盐水溶液制取氫氧化鈉氯气氢气的工业生产方法,是重要的基础化学工业之一。其反应如下:

2 NaCl + 2 H2O → Cl2 + H2 + 2 NaOH

氨碱法[编辑]

也叫索尔维法,是工业生产碳酸钠的主要方法。此反应需要氯化钠和石灰石,其产物是氯化钙和碳酸钠。

硬水软化[编辑]

硬水(如井水)含有大量的镁离子钙离子。硬水有许多危害,包括降低洗衣液的效果和阻塞水管。氯化钠用于更新软化硬水的離子交換樹脂,使其能重复使用。

晶体结构[编辑]

纯净的石盐是氯化钠晶体。

氯化钠晶体的内部结构,是人类测试的第一个晶体结构[5]。氯化鈉的晶体形成立体对称,每个离子有六个相邻的离子,组成一个八面体。其晶体结构中,较大的离子排成立方最密堆积(ccp),较小的离子则填充离子之间的八面体的空隙。每个离子周围都被六个其他的离子包围着。这种结构也存在于其他很多化合物中,称为氯化钠型结构。

氯化钠的晶体结构
名称 英文名 代号 晶格结构 晶系 配位 举例 示意图(点击可放大)
氯化钠结构 NaCl structure B1型 面心立方晶格 立方晶系 [a] [b] NaCl-estructura cristalina.svg

氯化钠的晶体主要有带正电荷的Na+和带负电荷的Cl-组成,Na+和Cl-在相互垂直的3个方向上的平面上以1:1的比例均匀分布,每个方向上的平面上电荷的代数和为0,称为“电性中和面”。“电性中和面”内静电力较强,但相互平行的相邻的“电性中和面”之间的静电力较弱,导致氯化钠晶体的解理沿着这3个互相垂直的方向产生。因此,当氯化钠晶体受到外力发生破裂时,容易沿着这3个方向破裂开形成一个垂直的“三面凹角”。

性质[编辑]

常压下水盐体系的相图

物理性质[编辑]

氯化钠在多数情況下是白色的粉末,其結晶是半透明的立方體,但也可能會因雜質而呈現出藍或紫的色調。氯化钠的摩尔质量是58.443克/摩尔,熔點為801 °C(1,474 °F),沸點為1,465 °C(2,669 °F),密度是每立方厘米2.17克。莫氏硬度为2~2.5。[6][7]

氯化钠易溶於水,常温下在水中的溶解度是359克/升。食盐水的物理性质与纯水有较大的差异。常压下,水盐体系的低共熔点为−21.12 °C(−6.02 °F),低共熔物中盐的质量分数为23.31%[c]。该质量分数的食盐水沸点约为108.7 °C (227.7 °F)[8]。氯化钠溶液的PH值不是正好等于7,而是视浓度,介于5.6至8.4之间[9]

氯化钠的导电性[11]
温度 °C 800 850 900 1000 1100
电导率 σ S·m−1 3,58 3,75 3,90 4,17 4,39

化学性质[编辑]

氯化钠溶液中的NaCl(H2O)2,红色O,白色H,绿色Cl,紫色Na[12]

氯化钠是一種离子化合物化学式,代表钠離子氯離子的比例是一比一,之间靠离子键结合。钠原子将其3s态电子转移到氯原子的3d态上,两者都达到稳定的电子结构。带正电的钠离子与带负电的氯离子相互吸引,稳定的结合在一起[13]

氯化钠溶於水時,完全电离为钠離子與氯離子[14]。他们会使纯水靠氢键键合形成的正常结构(四面体排列)遭到破坏[15]。Na+与水分子的结合力大约是水分子间氢键的4倍[d][16]

从冷溶液中析出的盐當中,每個鹽分子带有两个结晶水:NaCl·2H2O。

氯化钠溶液的检验可分两步完成。首先,向溶液中滴入硝酸酸化过的硝酸银溶液,有白色沉淀(氯化银沉淀)产生,证明有Cl-。然后用铂丝蘸取少量溶液,置于酒精灯上灼烧,火焰呈黄色,可证含有Na+[17]

氯化钠相关的化学反应
制取金属钠 2NaCl(熔融)=电解=2Na+Cl2
电解饱和食盐水 2NaCl + 2H2O =电解= H2↑ + Cl2↑ + 2NaOH
硝酸银反应 NaCl + AgNO3=NaNO3 + AgCl↓
氯化钠固体中加入浓硫酸 2NaCl+H2SO4(浓)=加热=2HCl↑+Na2SO4
NaCl+H2SO4(浓)=微热=HCl↑+NaHSO4

制法[编辑]

玻利維亞烏尤尼鹽沼內的天然鹽坨

海水盐湖是氯化鈉的主要来源。

  • 蒸发咸水(如晾晒海水),在水没有完全蒸干前滤出氯化钠晶体。适合大量生产。[18]
  • 少量精制:将粗盐溶解于水中,过滤掉不溶性杂质,再加精制剂如NaOHNa2CO3CaCl2 等,使SO42−Ca2+Mg2+ 等可溶性杂质转化成沉淀,并滤除。最后用盐酸将pH调节至7以下,蒸干溶液,得到氯化钠晶体。
  • 实验室里的制备方法:将过量的盐酸和氢氧化钠溶液混合,蒸干溶液,析出氯化钠晶体。

用途[编辑]

根据1974年的统计数据,美国生产的氯化钠中只有2.7%作为家用食盐出售,16.6%用于路面除冰[19],4.2%用于动物饲料,1.8%用于硬水软化,剩余60%以上均被用于工业生产[20]

食盐是一种咸味调料。

餐饮[编辑]

氯化钠能产生人类能感知的鹹味,是一种常见的调味料。食鹽中一般含有97至99%的氯化钠[21][22]。此外,海盐及新鮮開採的石鹽(多數來自史前海洋)也含有微量的稀有元素,這些稀有元素通常對健康有益。

食鹽中的是人體必需的營養素之一,但攝取過量的食鹽易得高血壓[23],或其它心血管疾病[24]世界衛生組織建議,成年人每天應攝取少於2克的鈉,相當於5公克食鹽[25]

医学[编辑]

氯化鈉对于地球上的生命非常重要。大部分生物组织中含有多种类。钠离子在体内负责调节神经冲动的传导。血液中的离子浓度直接关系到体液的安全水平的调节,浓度失常会导致高钠血症低血钠症[26]

0.9%的氯化鈉水溶液称为生理盐水,因为它与血浆有相同的渗透压生理盐水是主要的体液替代物,广泛用于治疗及预防脱水[e],也用于静脉注射治疗及预防血量减少性休克。

工业[编辑]

氯化钠是无机重化工业的基础,在无机化工中,使用的食盐比其他任何原料都要多[27]。其中,消耗食盐最多的工艺是氯碱法,该工艺通过电解食盐水制备氢氧化钠氯气氢气,通过电解熔盐获得金属和氯气。氯气主要被用于合成含氯有机化合物(如氯氟烃聚氯乙烯)和消毒漂白,氢氧化钠则被广泛运用于无机化工和纸浆处理。另一种消耗食盐量比较大的工艺是氨碱法,该法通过往食盐水中注入二氧化碳来制备碳酸氢钠,进而制备碳酸钠。大部分碳酸钠被用于制造玻璃[28]

参见[编辑]

注释[编辑]

  1. ^ Na+Cl离子周围都由6个异号离子八面体方式配位
  2. ^ 数以百计的二元化合物,如卤化物氧化物硫化物硒化物氮化物碳化物中,许多都是B1型的。
  3. ^ 低共熔点是盐水能够达到的最低温度。质量分数大于23.31%的盐水在冷却到该温度之前会析出盐(或其水合物),质量分数小于23.31%的盐水在冷却到该温度之前则会析出冰。
  4. ^ 但这种作用低于共价键的强度。
  5. ^ 人类与其他灵长类不同,人类通过出汗分泌大量的氯化鈉。

参考资料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 CRC Handbook of Chemistry and Physics 97th Edition. 2016-06-24: 4–85. ISBN 1-4987-5428-7 (英语). 
  2. ^ RefractiveIndex.INFO: Refractive index of NaCl (Sodium chloride)
  3. ^ W.T.Barrett, W.E.Wallace: Studies of NaCl-KCI Solid Solutions. I. Heats of Formation, Lattice Spacings, Densities, Schottky Defects and Mutual Solubilities. In: Journal of the American Chemical Society 76(2), 1954, S. 366–369, doi:10.1021/ja01631a014
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  5. ^ 氯化钠的晶体结构. 中国数字科技馆. [2017-10-23]. 
  6. ^ Sirdeshmukh, Dinker B.; Sirdeshmukh, Lalitha & Subhadra, K. G. Alkali halides: a handbook of physical properties. Springer. 2001: 65, 68. ISBN 3-540-42180-7. 
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  20. ^ Westphal, Gisbert et al. (2002) "Sodium Chloride" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim doi:10.1002/14356007.a24_317.pub4.
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  22. ^ The international Codex Alimentarius Standard for Food Grade Salt (PDF). [2011-07-07]. (原始内容存档 (PDF)于2012-03-14). The content of NaCl shall not be less than 97% on a dry matter basis, exclusive of additives. 
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  27. ^ Dennis S. Kostick Salt, U.S. Geological Survey, 2008 Minerals Yearbook
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