氯化钠

一种离子型化合物

氯化钠

氯化钠(Sodium Chloride),是一种离子型化合物,俗称食盐,化学式为NaCl,相对分子质量为58.44 。[0][1]氯化钠外观呈无色透明水晶或白色水晶粉末,有杂质存在时会潮解,味咸,溶于水和甘油,略溶于乙醇,其水溶液为中性。[0][2]钠(盐)在人体内产生晶体渗透压能影响细胞内外水分的流通,对维持人体的正常生理功能有一定的作用,而氯化钠是维持人体内渗透压平衡的主要盐分,缺乏时会导致失水等病理情况,口服可用于预防高温作业下的失水、失钠;不过在日常生活中,若过多食用盐,轻则口渴,胃部灼热而疼痛,重则呕吐、下痢、牙龈肿而出血,且能伤肾损肺,若剧量服用,则痉挛致死。[2][3]

氯化钠(Sodium Chloride),是一种离子型化合物,俗称食盐,化学式为NaCl,相对分子质量为58.44 。[1][2]氯化钠外观呈无色透明水晶或白色水晶粉末,有杂质存在时会潮解,味咸,溶于水和甘油,略溶于乙醇,其水溶液为中性。[1][3]

钠(盐)在人体内产生晶体渗透压能影响细胞内外水分的流通,对维持人体的正常生理功能有一定的作用,而氯化钠是维持人体内渗透压平衡的主要盐分,缺乏时会导致失水等病理情况,口服可用于预防高温作业下的失水、失钠;不过在日常生活中,若过多食用盐,轻则口渴,胃部灼热而疼痛,重则呕吐、下痢牙龈肿而出血,且能伤肾损肺,若剧量服用,则痉挛致死。[3][4]

氯化钠大量存在于海水和盐湖中,可由海水浓缩结晶而制得,也可从天然的盐湖或盐井水制取。[3]氯化钠在诸多领域均有应用,未经高度精制的氯化钠可用于食品调味和腌鱼肉蔬菜,还是重要的化工原料,大量用于制取氯气盐酸氢氧化钠、纯碱、金属钠等。经高度精制的氯化钠可用于制生理盐水等,生理盐水是氯化钠的等渗(0.9%)溶液,广泛用于临床治疗和生理实验,用于失水、失钠、失血等情况。氯化钠还是农业用盐的主要成分,可用于选种、造肥、施肥、制作饲料,喂养家禽和养鱼,人工降雨、降雪、道路除冰等。[3][4][5][6]

物理性质

氯化钠外观呈无色透明水晶或白色水晶粉末,熔点为800.7°C,沸点1465°C,分子量为58.44,相对密度2.165g/cm3(25℃),有杂质存在时会潮解。氯化钠味咸,中性,易溶于水和甘油,略溶于乙醇,不溶于盐酸。氯化钠水溶液为中性,在水中的溶解度随温度升高变化不大。[1][3][2][7][8]当温度低于0.15℃时,盐以水合结晶的形式结晶出来,高于此温度时,则有无水盐结晶出来。饱和的氯化钠水溶液加热蒸发时有晶体析出,食盐水的电导率远高于普通水,很容易被电极检测到。食盐水的物理性质与纯水有较大的差异,水盐体系的低共熔点为−21.20°C,此时低共熔物中氯化钠的质量分数为23.3%。[9][10][8]

温度/C°溶解度温度/C°溶解度
%g/l%g/l
-625.48305.45026.89319.2
026.34316.26027.09320.5
2026.43317.28027.53323.3
4026.71318.110028.12328
100千克水中含的NaCl(千克)在15°C时的溶液密度(103千克/m3)凝固点(°C)沸点(°C)
1.51.01-0.9100.2
4.51.03-2.6100.6
10.61.07-6.4101.7
17.51.11-11.0103.1
21.21.13-13.6103.9
26.91.16-18.2105.4
30.11.75-21.2106.2
注:在浓度为40.7kg/100L时,NaCl水溶液有最高沸点108.8°C

电解反应

通过电解食盐溶液可制得氯气氢气烧碱食盐水的电解是氯碱工业的中心环节。食盐水电解的全部反应可用下列化学方程式表示:[12]

工业上采用电解熔融态氯化钠可以制取金属钠氯气,反应方程式如下[13]

与酸反应

氯化钠与硝酸硫酸作用,均能生成相应酸的钠盐[14]

与盐反应

氯化钠与硫酸铵碳酸氢铵硫酸钙等盐作用,有不同的钠化合物生成。[14]

(实验室制备氯化铵的方法之一[15]

与氧化物反应

氯化钠与氧化铅三氧化硫二氧化锰氧化物作用,有不同的钠化合物生成。[14]

物质结构

NaCl晶体结构,属于面心立方点阵、等轴晶系,空间群为Fm3m。其Pearson符号为cF8,Strukturbericht符号为B1。每一个钠离子被六个氯离子包围,同时,每个氯离子也被六个钠离子包围。在立方体的棱边上,钠离子和氯离子交替排列。在整个离子晶体中不存在单个分子,氯离子和钠离子的个数比为1:1,故其化学式为NaCI。该型结构可理解为:半径大的离子做立方紧密堆积,半径小的离子填充在全部八面体空隙中。每个晶胞有8个原子,4个NaCl“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)。这种结构中的键力在三维方向上的分布较均匀,故NaCl晶体无明显解理[16][17][18]

氯化钠晶体结构
氯化钠晶体结构

粗盐的提取

粗盐是海水或盐井等经煎晒而成的结晶,可以分为四大类,即海盐湖盐井盐岩盐/矿盐。将海水引入盐田,经过日晒、蒸发、结晶可获得海盐;湖盐可用盐湖水为原料在盐田中晒制而成;地层中的盐质溶解在地下水中,打井汲出这种地下水,经加工后制成的食盐为井盐;曾经的海洋经过长期蒸发、沉积形成岩石状矿层,就是岩盐。[19]

粗盐的提纯

精制氯化钠以粗食盐为原料,通过除去杂质提纯而制得。粗食盐中主要含有泥沙等不溶性杂质和Ca2+,Mg2+,SO42-,K+等盐的可溶性杂质,使用溶解、过滤方法除去不溶性杂质,可溶性杂质中的Ca2+,Mg2+,SO42-则可通过加入BaCl2、NaOH和Na2CO3溶液等沉淀剂,生成沉淀而除去,也可加入BaCO3固体和NaOH溶液来除去或通过重结晶法来除去K+。最后将滤液加热蒸发,适当冷却后过滤并用蒸馏水洗涤晶体,将结晶重新加热烘干即可获得成品。涉及的部分反应方程如下:[20]

实验室制备氯化钠

利用碳酸钠氯化镁氯化钙氯化钡氯化物的反应,可以生成氯化钠。[21][22]

食品工业

氯化钠(盐)是一种广泛使用的食品添加剂,在食品中的有利功能包括增加风味、控制微生物增长、改善肉制品的持水力和增加色泽。作为单一配料,盐不仅增加风味,而且增强了食品中的其他风味,减少苦味。盐在许多干酪中是一种必需添加剂。它增强风味,通过降低水分活度来控制杂菌的生长,控制乳酸发酵的速度和改变质构。在肉品加工中,例如香肠,盐通过降低产品的水分活度而起到防腐剂的作用;它也能促进肌肉蛋白的溶解(盐溶现象),从而起到乳化作用。在焙烤产品中,盐能够增加风味但不会赋予咸味,控制酵母发酵产品的发酵速率,并通过与谷蛋白的作用起到面团改良剂的作用。[23]

氯碱工业

氯碱工业是指电解食盐溶液生产氯、氢及烧碱的工业,它是现代化学工业中的基本原料工业,在国民经济中占有重要的地位。氯气被广泛用做漂白剂及饮水的消毒剂,但更重要的是用做生产有机氯产品(如三氯甲烷氯苯等)的原料,这些产品又是塑料、化学纤维合成橡胶的原料。另外氯也是生产溶剂染料、油漆及农药的原料。[24]

侯氏制碱

纯碱(碳酸钠)在食品、造纸、医药、玻璃、肥皂、印染工业乃至人们日常生活用途极为广泛。1943年,侯德榜在索尔维制碱法的基础上进行了改进,发明了侯氏制碱法。侯氏制碱法是将合成氨法与氨碱法工艺联合,同时生产纯碱和氯化铵的方法。以食盐、氨和二氧化碳为原料,将氨与二氧化碳先后通入饱和盐水中,生成碳酸氢钠沉淀,经过滤、洗涤、煅烧可以得产品纯碱。在滤液中通入氨和加入食盐并进行冷冻,使氯化ǎn析出,经过滤、洗涤、干燥而得氯化铵。此时由食盐所饱和的滤液,可再通入氨和二氧化碳,循环使用。[25][26][27]

侯氏制碱法流程
侯氏制碱法流程

道路除冰

在冬季,高速公路和城市道路为防止因结冰和积雪使汽车打滑造成交通事故,在路面撒盐(NaCl或CaCl2)以降低冰点去除冰雪。道路除冰盐(即食盐、氯化钠)容易取得并且价格低廉,它能有效地降低冰的凝固点,是许多州使用最广泛的除冰物质。新罕布什尔州美国第一个利用盐融化道路上积雪的州,该州于1938年率先进行了利用盐融化道路积雪的实验。[28][29]

消防灭火

食盐灭火法:食盐的主要成分是氯化钠,在高温火源下,会迅速分解为氢氧化钠,通过化学作用,抑制燃烧环节的自由基。家庭使用的颗粒盐或细盐均是灭厨房火灾和固体阴燃火灾的灭火剂,食盐在高温下吸热快,能破坏火苗的形态,稀释燃烧区的氧气浓度,能使火很快熄灭。[30]

食盐灭火
食盐灭火

医学

当病人呕吐或腹泻脱水时,体内水分和盐分耗损,酸碱失去平衡,可用0.9%的氯化钠溶液(生理盐水)补充体液,维持体液的酸碱平衡,排除失水和酸中毒;慢性咽喉炎,可服用少许食盐,开水冲饮,清早饮用或作含漱,有消炎止痛之功效。[4]

药用氯化钠为氯化钠含量大于99.5%的无色、透明的立方形结晶或白色结晶性粉末,主要功能包括维持细胞外液渗透压、参与体内酸碱平衡调节、且氯离子在体内参与胃酸生成,维持神经与肌肉的正常兴奋性等。药用氯化钠是医疗卫生行业使用量较大的一种原料药,属盐深加工产品,其售价远高于精制盐。药用氯化钠主要用于生产氯化钠制剂,氯化钠制剂主要分四类(详见表一)。此外,氯化钠还可与其他溶液复合使用,较常用的有葡萄糖—氯化钠溶液、氯化钠—右旋糖酐溶液、乳糖—氯化钠溶液等。[31]

氯化钠注射液
氯化钠注射液
氯化钠制剂含量(g/ml)性状
生理氯化钠溶液氯化钠0.85%~0.95%无色澄清液体
氯化钠注射液氯化钠0.85%~0.95%无色澄明液体
浓氯化钠注射液氯化钠9.5%~10.5%无色澄明液体
复方氯化钠注射液总氯0.52%~0.58%无色澄明液体
氯化钾0.028%~0.032%
氯化钙0.031%~0.035%

渔业

氯化钠在渔业生产上应用广泛,其使用方便、有效且安全,可全池泼洒,治疗鱼类细菌性白头白嘴病和车轮虫病,抢救鱼类浮头,防治气泡病等;还可使用浸洗法预防鱼类水霉病竖鳞病,杀鱼类鳃隐鞭虫车轮虫指环虫等。[32]

农业

在农业方面,如选种、造肥、施肥等,都离不开盐,而农业用盐的主要成分是氯化钠。它用于蔬菜和农作物,像小麦、大麦、棉花、豌豆、水稻、甜菜芹菜如过缺钾,及时补充钠盐,能提高其产量;因为当钾不足时,蔬菜或农作物吸收农业用盐的钾离子,能把衰老组织中的部分钠离子置换出来,转移到新生组织中为农作物所利用。[6][32][33]

发电

盐差能是海洋能中能量密度最大的一种可再生能源。在江河的入海处,一般海水含盐度为3.5%,河水的盐度很低,大约只有海水的五十分之一,盐度差导致海水对于淡水存在着渗透压以及稀释热、吸收热、浓淡电位差等浓度差能,这种能量可以用以转换成电能。理论上,河海交汇处的盐差能密度约为0.8千瓦时每立方米,全球各河口区盐差能总储量高达30太瓦,可能利用的有2.6太瓦,中国的盐差能估计为1.1×108千瓦。[34]

安全标识

象形图[35]

刺激
刺激

GHS分类[35]

GHS危险说明危险等级
H319引起严重的眼睛刺激严重的眼睛损伤/眼睛刺激

健康影响

食盐不能多吃,要有一定的限量,大约每人每日需吃进食盐十至十五克,因为钠对小动脉的兴奋性和收缩性似有重大影响,由于钠能阻止钾进入组织内,有人认为过多的钠,聚积体内是一种组织毒。故高血压,肥胖病,老年人,肝硬化,心脏病,肾脏病,应加以限制适当的食盐,正常人在日常生活中,若过多食盐,轻则口渴,胃部灼热而疼痛,重则呕吐、下痢牙龈肿而出血,且能伤肾损肺,若剧量服用,则痉挛致死。[4]

食盐同时也不能缺少,要有适当的增加:水盐代谢在临床上,随着汗液的蒸发,可排出大量氯化钠,高温作业八小时的工人,可从汗液中丧失20至25克的氯化钠,氯化物丧失过多,可能引起四肢痉挛和昏迷;同时汗中的水溶性维生素B、C也随之丧失。大量丧失氯化钠和水分,可出现消化道贫血,胃液分泌降低,胃酸减少易患消化不良和其他胃肠道疾病,浑身无力,精神wěi糜,身体抵抗力减弱,而影响健康。[4]

储存条件

食盐暴露在空气中易结晶,在保存食盐时应将其放在有盖的瓶或罐内,使用前后都要密封保存,避免结晶。[36]

参考资料 36

  1. Sodium Chloride — National Library of Medicine
  2. 参考 2
  3. 参考 3
  4. 参考 4
  5. 参考 5
  6. 参考 6
  7. 参考 7
  8. 参考 8
  9. 参考 9
  10. 参考 10
  11. 参考 11
  12. 参考 12
  13. 参考 13
  14. 参考 14
  15. 参考 15
  16. 参考 16
  17. 参考 17
  18. 参考 18
  19. 食盐种类这么多 到底怎么选 — 人民网
  20. 参考 20
  21. 参考 21
  22. 参考 22
  23. 参考 23
  24. 参考 24
  25. 参考 25
  26. 参考 26
  27. 参考 27
  28. 参考 28
  29. 参考 29
  30. 参考 30
  31. 参考 31
  32. 参考 32
  33. 参考 33
  34. 用盐也可发电——海洋盐差能 — 新华网
  35. Sodium Chloride — National Library of Medicine
  36. 食盐暴露在空气中易结晶 — 人民网
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