Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Хлорид натрия / ˌ с oʊ д I ə м к л ɔːr aɪ д / , [7] , обычно известный как соль (хотя морская соль содержит также другие химические соли ), представляет собой ионное соединение с химической формулой NaCl , представляющее 1: 1 соотношение ионов натрия и хлорида . При молярных массах 22,99 и 35,45 г / моль соответственно 100 г NaCl содержит 39,34 г Na и 60,66 г Cl. Хлорид натрия - это соль, наиболее ответственная засоленость в морской воде и в межклеточной жидкости многих многоклеточных организмов . В пищевой форме поваренная соль обычно используется в качестве приправы и пищевого консерванта . Во многих промышленных процессах используются большие количества хлорида натрия, и он является основным источником соединений натрия и хлора, используемых в качестве сырья для дальнейшего химического синтеза. Второе важное применение хлорида натрия - это удаление льда с дорог в морозную погоду.

Использует [ редактировать ]

В дополнение к привычному бытовому использованию соли, наиболее распространенными применениями, производимыми приблизительно 250 млн. Тонн в год (данные за 2008 г.), являются химические вещества и противообледенительная обработка. [8]

Производство химикатов [ править ]

Соль прямо или косвенно используется в производстве многих химикатов, на которые приходится большая часть мирового производства. [9]

Хлорно-щелочная промышленность [ править ]

Это отправная точка для хлорщелочного процесса , промышленного процесса производства хлора и гидроксида натрия в соответствии с химическим уравнением.

2 NaCl + 2 H 2 O → Cl 2 + H 2 + 2 NaOH

Этот электролиз проводится либо в ртутной ячейке, либо в диафрагменной ячейке, либо в мембранной ячейке. Каждый из них использует свой метод отделения хлора от гидроксида натрия. Другие технологии находятся в стадии разработки из-за высокого энергопотребления электролиза, поэтому небольшие улучшения в эффективности могут иметь большие экономические выгоды. Некоторые области применения хлора включают ПВХ , дезинфицирующие средства и растворители. Гидроксид натрия позволяет предприятиям, производящим бумагу, мыло и алюминий.

Производство кальцинированной соды [ править ]

Хлорид натрия используется в процессе Solvay для производства карбоната натрия и хлорида кальция . Карбонат натрия, в свою очередь, используется для производства стекла , бикарбоната натрия и красителей , а также множества других химических веществ. В процессах Мангейма и Харгривса хлорид натрия используется для производства сульфата натрия и соляной кислоты .

Стандарт [ править ]

Хлорид натрия имеет международный стандарт, созданный ASTM International . Стандарт называется ASTM E534-13 и представляет собой стандартные методы испытаний для химического анализа хлорида натрия. Эти перечисленные методы обеспечивают процедуры анализа хлорида натрия, чтобы определить, подходит ли он для предполагаемого использования и применения.


Разное промышленное использование [ править ]

Хлорид натрия широко используется, поэтому даже относительно небольшие применения могут потреблять огромные количества. При разведке нефти и газа соль является важным компонентом буровых растворов при бурении скважин. Он используется для флокуляции и увеличения плотности бурового раствора для преодоления высокого давления газа в скважине. Всякий раз, когда буровая установка сталкивается с соляным пластом, соль добавляется к буровому раствору для насыщения раствора, чтобы минимизировать растворение в солевом пласте. [8] Соль также используется для увеличения твердости бетона в цементированных оболочках. [9]

В текстильных изделиях и крашении соль используется в качестве ополаскивателя для отделения органических загрязнений, для ускорения «высаливания» осажденных красителей и для смешивания с концентрированными красителями для их стандартизации [ требуется уточнение ] . Одна из его основных функций - обеспечить заряд положительного иона, способствующий поглощению отрицательно заряженных ионов красителей. [9]

Он также используется при обработке алюминия , бериллия , меди , стали и ванадия . В целлюлозно-бумажной промышленности соль используется для отбеливания древесной массы. Он также используется для производства хлората натрия , который добавляют вместе с серной кислотой и водой для производства диоксида хлора , отличного отбеливающего химического вещества на основе кислорода . Процесс получения диоксида хлора, зародившийся в Германии после Первой мировой войны, становится все более популярным из-за давления на окружающую среду, направленного на сокращение или устранение хлорированных отбеливающих соединений. При дублении и обработке кожи в шкуры животных добавляют соль.для подавления микробной активности на нижней стороне шкуры и для привлечения влаги обратно в шкуры. [9]

В производстве резины соль используется для производства буна , неопрена и белого каучука. Солевой раствор и серная кислота используются для коагуляции эмульгированного латекса, изготовленного из хлорированного бутадиена . [9] [8]

Соль также добавляется для защиты почвы и придания прочности фундаменту, на котором строятся дороги. Соль сводит к минимуму эффекты смещения грунта, вызванные изменениями влажности и транспортной нагрузки. [9]

Хлорид натрия иногда используется как дешевый и безопасный осушитель из-за его гигроскопических свойств, что исторически делает засолку эффективным методом консервирования пищевых продуктов ; соль вытягивает воду из бактерий за счет осмотического давления , препятствуя их размножению, что является основным источником порчи пищи. Несмотря на то, что доступны более эффективные осушители, немногие из них безопасны для приема внутрь людьми.

Умягчение воды [ править ]

Жесткая вода содержит ионы кальция и магния, которые препятствуют действию мыла и способствуют образованию накипи или пленки щелочных минеральных отложений на бытовом и промышленном оборудовании и трубах. В коммерческих и жилых установках для умягчения воды используются ионообменные смолы для удаления вредных ионов, вызывающих жесткость. Эти смолы производятся и регенерируются с использованием хлорида натрия. [9] [8]

Дорожная соль [ править ]

Фазовая диаграмма смеси вода – NaCl.

Второе важное применение соли - это защита от обледенения и обледенения дорог как в мусорных баках, так и для разноса автомобилями зимнего обслуживания . В преддверии снегопада дороги оптимально «защищаются от обледенения» рассолом (концентрированный раствор соли в воде), который предотвращает сцепление снежного льда с дорожным покрытием. Эта процедура позволяет избежать чрезмерного использования соли после снегопада. Для удаления льда используются смеси рассола и соли, иногда с дополнительными агентами, такими как хлорид кальция и / или хлорид магния . Использование соли или рассола становится неэффективным при температуре ниже -10 ° C (14 ° F).

Насыпи дорожной соли для использования зимой

Соль для борьбы с обледенением в Соединенном Королевстве в основном поступает из единственной шахты в Винсфорде в Чешире . Перед распределением он смешивается с ферроцианидом натрия <100 ppm в качестве агента, препятствующего слеживанию, который позволяет каменной соли свободно вытекать из зерноочистительных машин, несмотря на то, что она складывалась перед использованием. В последние годы эту добавку также использовали в поваренной соли. Другие добавки были использованы в дорожной соли для снижения общих затрат. Например, в США раствор побочных продуктов переработки сахарной свеклы смешивали с каменной солью и прилипали к дорожному покрытию примерно на 40% лучше, чем одна каменная соль. Поскольку он оставался в дороге дольше, лечение не приходилось повторять несколько раз, что экономило время и деньги. [9]

С технической точки зрения физической химии, минимальная температура замерзания водно-солевой смеси составляет -21,12 ° C (-6,02 ° F) для 23,31 мас.% Соли. Однако замерзание вблизи этой концентрации происходит настолько медленно, что точка эвтектики -22,4 ° C (-8,3 ° F) может быть достигнута с помощью примерно 25 мас.% Соли. [10]

Воздействие на окружающую среду [ править ]

Дорожная соль попадает в пресноводные водоемы и может нанести вред водным растениям и животным, нарушив их способность к осморегуляции . [11] Повсеместное присутствие соли создает проблему при нанесении любого прибрежного покрытия, поскольку захваченные соли вызывают большие проблемы с адгезией. Военно-морские власти и судостроители контролируют концентрацию соли на поверхностях во время строительства. Максимальные концентрации соли на поверхностях зависят от источника и области применения. ИМО регулирование в основном используется и устанавливает уровни соли до максимума 50 мг / м 2 растворимых солей , измеренных как хлорид натрия. Эти измерения выполняются с помощью теста Бресле . Засоление (увеличение засоления, также известное как синдром засоления пресной воды.) и последующее повышенное выщелачивание металлов - постоянная проблема пресных водоемов Северной Америки и Европы. [12]

При борьбе с обледенением автомагистралей соль ассоциируется с коррозией мостовых настилов, автомобилей, арматурных стержней и проволоки, а также незащищенных стальных конструкций, используемых в дорожном строительстве. Поверхностный сток, опрыскивание автотранспортом и ветры также влияют на почву, придорожную растительность и местные запасы поверхностных и грунтовых вод. Хотя доказательства воздействия соли на окружающую среду были обнаружены во время пикового использования, весенние дожди и оттепели обычно снижают концентрацию натрия в области применения соли. [9] Исследование 2009 года показало, что примерно 70% дорожной соли, применяемой в районе метро Миннеаполис-Сент-Пол, остается в местном водоразделе. [13]

Замена [ править ]

Некоторые агентства заменяют дорожную соль пивом, патокой и свекольным соком. [14] Авиакомпании используют больше гликоля и сахара , чем растворов на основе соли для защиты от обледенения . [15]

Пищевая промышленность и сельское хозяйство [ править ]

Многие микроорганизмы не могут жить в соленой среде: вода вытягивается из их клеток путем осмоса . По этой причине соль используется для консервирования некоторых продуктов, таких как бекон, рыба или капуста.

Соль добавляется в пищу либо производителем пищевых продуктов, либо потребителем в качестве усилителя вкуса, консерванта, связующего вещества, добавки для контроля ферментации , агента для контроля текстуры и проявителя цвета. Потребление соли в пищевой промышленности подразделяется в порядке убывания потребления на другие продукты пищевой промышленности, мясопереработку, консервирование, выпечку, молочные продукты и продукты мукомольной промышленности. Соль добавляется, чтобы способствовать развитию цвета бекона, ветчины и других мясных продуктов. В качестве консерванта соль подавляет рост бактерий. Соль действует как связующее в колбасах, образуя связывающий гель, состоящий из мяса, жира и влаги. Соль также усиливает вкус и смягчает вкус . [9]

Во многих молочных отраслях в сыр добавляют соль в качестве агента, регулирующего цвет, ферментацию и консистенцию. В подсектор молочной промышленности входят компании, производящие сливочное масло, сгущенное и сгущенное молоко, замороженные десерты, мороженое, натуральный и плавленый сыр, а также специальные молочные продукты. При консервировании соль в основном добавляется как усилитель вкуса и консервант . Он также используется в качестве носителя для других ингредиентов, дегидратирующего агента, ингибитора ферментов и смягчителя. При выпечке соль добавляется для контроля скорости брожения хлебного теста. Он также используется для усиления глютена.(эластичный белок-водный комплекс в некоторых тестах) и как усилитель вкуса, например, в качестве начинки для выпечки. В категорию «пищевая промышленность» также входят продукты мукомольной промышленности. Эти продукты состоят из измельченной муки и риса, а также из зерновых завтраков и смешанной или подготовленной муки. Соль также используется в качестве приправы, например, в картофельных чипсах, кренделях , кормах для кошек и собак. [9]

Хлорид натрия используется в ветеринарии как средство, вызывающее рвоту . Подается в виде теплого насыщенного раствора. Рвота может быть также вызвана глоточным размещением небольшого количества простых солей или кристаллов соли.

Медицина [ править ]

Хлорид натрия используется вместе с водой как один из основных растворов для внутривенной терапии . Назальный спрей часто содержит физиологический раствор.

Пожаротушение [ править ]

Огнетушитель класса D для различных металлов.

Хлорид натрия является основным средством тушения огнетушителей (Met-LX, Super D), используемых при пожаре горючих металлов, таких как магний, калий, натрий и сплавы NaK (класс D). Термопластикпорошок добавляется в смесь вместе с гидроизоляционными материалами (стеараты металлов) и материалами, препятствующими слеживанию (трикальцийфосфат), для образования огнетушащего вещества. Когда ее прикладывают к огню, соль действует как теплоотвод, рассеивая тепло от огня, а также образует исключающую кислород корку, чтобы задушить огонь. Пластиковая добавка плавится и помогает корке сохранять свою целостность до тех пор, пока горящий металл не остынет ниже температуры воспламенения. Этот тип огнетушителя был изобретен в конце 1940-х годов как устройство с картриджным приводом, хотя сейчас популярны версии с хранимым давлением. Обычные размеры - 30 фунтов (14 кг) переносной и 350 фунтов (160 кг) на колесах. [ необходима цитата ]

Очищающее средство [ править ]

По крайней мере, со времен средневековья люди использовали соль в качестве очищающего средства для втирания домашних поверхностей. Он также используется во многих марках шампуней , зубных паст и, как правило, для удаления льда с проезжей части и участков со льдом.

Оптическое использование [ править ]

Бездефектные кристаллы NaCl имеют оптическое пропускание около 90% для инфракрасного света, в частности между 200  нм и 20  мкм . Поэтому они использовались в оптических компонентах (окнах и призмах), работающих в том спектральном диапазоне, где существует несколько непоглощающих альтернатив и где требования к отсутствию микроскопических неоднородностей менее строгие, чем в видимом диапазоне. Недорогие кристаллы NaCl мягкие и гигроскопичные - при контакте с окружающим воздухом они постепенно покрываются «инеем». Это ограничивает применение NaCl в сухих средах, закрытых под вакуумом участках сборки или для краткосрочного использования, например, для создания прототипов. В наши дни такие материалы, как селенид цинка (ZnSe), которые механически прочнее и менее чувствительны к влаге, используются вместо NaCl для инфракрасного спектрального диапазона.

Химия [ править ]

Твердый хлорид натрия [ править ]

Кристалл хлорида натрия под микроскопом.

В твердом хлориде натрия каждый ион окружен шестью ионами противоположного заряда, как и ожидалось по электростатическим причинам. Окружающие ионы расположены в вершинах правильного октаэдра . Говоря языком плотной упаковки , более крупные ионы хлорида расположены в кубическом массиве, тогда как более мелкие ионы натрия заполняют все кубические зазоры (октаэдрические пустоты) между ними. Эта же основная структура встречается во многих других соединениях и широко известна как кристаллическая структура галита или каменной соли. Его можно представить в виде гранецентрированной кубической(ГЦК) решетка с двухатомным базисом или в виде двух взаимопроникающих гранецентрированных кубических решеток. Первый атом расположен в каждой точке решетки, а второй атом расположен на полпути между точками решетки вдоль края элементарной ячейки ГЦК.

Твердый хлорид натрия имеет температуру плавления 801 ° C. Теплопроводность хлорида натрия как функция температуры имеет максимум 2,03 Вт / (см · K) при 8 K (−265,15 ° C; −445,27 ° F) и снижается до 0,069 при 314 K (41 ° C; 106 ° F). ). Он также уменьшается при допировании . [16]

Видеоизображение в реальном времени с атомарным разрешением позволяет визуализировать начальную стадию зарождения кристаллов хлорида натрия. [17]

Водные растворы [ править ]

Притяжение между ионами Na + и Cl - в твердом теле настолько сильно, что только высокополярные растворители, такие как вода, хорошо растворяют NaCl.

Вид одной пластины NaCl (H 2 O) 2 (красный = O, белый = H, зеленый = Cl, фиолетовый = Na). [19]

При растворении в воде каркас хлорида натрия распадается, поскольку ионы Na + и Cl - окружаются полярными молекулами воды. Эти растворы состоят из аквокомплекса металла с формулой [Na (H 2 O) 8 ] + с расстоянием Na – O 250 пм . Ионы хлора также сильно сольватированы, каждый из них окружен в среднем 6 молекулами воды. [20] Растворы хлорида натрия имеют очень отличные от чистой воды свойства. Температура замерзания составляет -21,12 ° C (-6,02 ° F) для 23,31 мас.% Соли, а температура кипения насыщенного раствора соли составляет около 108,7 ° C (227,7 ° F).[10] Из холодных растворов соль кристаллизуется в виде дигидрата NaCl · 2H 2 O.

pH растворов хлорида натрия [ править ]

PH раствора хлорида натрия остается ≈7 из-за чрезвычайно слабой основности иона Cl - , который является основанием, сопряженным с сильной кислотой HCl. Другими словами, NaCl не влияет на pH системы [21] в разбавленных растворах, где влияние ионной силы и коэффициентов активности незначительно.

Неожиданные стабильные стехиометрические варианты [ править ]

Поваренная соль имеет молярное соотношение натрия и хлора 1: 1. В 2013 году были обнаружены соединения натрия и хлорида разной стехиометрии ; Было предсказано пять новых соединений (например, Na 3 Cl, Na 2 Cl, Na 3 Cl 2 , NaCl 3 и NaCl 7 ). Существование некоторых из них подтверждено экспериментально при высоких давлениях: кубический и ромбический NaCl 3 и двумерный металлический тетрагональный Na 3 Cl. Это указывает на то, что соединения, нарушающие химическую интуицию, возможны в простых системах в условиях, не относящихся к окружающей среде. [22]

Происшествие [ править ]

Мелкие частицы морской соли являются основными ядрами конденсации облаков далеко в море, что позволяет образовывать облака в незагрязненном воздухе . [23]

Производство [ править ]

Соль в настоящее время массового производства путем выпаривания из морской воды или рассола из рассола скважин и соленых озер . Добыча каменной соли также является важным источником. Китай - главный поставщик соли в мире. [9] В 2017 году мировое производство оценивалось в 280 млн тонн , при этом в пятерку крупнейших производителей (в млн тонн) входили Китай (68,0), США (43,0), Индия (26,0), Германия (13,0) и Канада (13,0). ). [24] Соль также является побочным продуктом добычи калия .

Хотя он легко образуется благодаря комбинации входящих в его состав элементов натрия и хлора.

2Na (т.) + Cl 2 (г) → 2NaCl (т)

в реакции горения, которая выделяет около 411 килоджоулей энергии на моль соединения, она практически никогда не создается намеренно из-за силы такой реакции - если только не измерить свойства такой реакции.

Нейтрализация сильного основного гидроксида натрия и сильнокислой соляной кислоты также приводит к образованию растворов хлорида натрия, обращая вспять энергопоглощающий процесс электролиза, который делает гидроксид натрия и соляную кислоту более дорогостоящими, чем хлорид натрия, и требует испарения воды из решение, которое нецелесообразно. Точно так же он образуется в результате многих реакций с участием растворенных веществ, которые позволяют хлориду натрия оставаться в растворе после реакции между хлоридом металла (большинство из них растворимы) и такой солью, как карбонат натрия (один из немногих водорастворимых карбонатов) в качестве нерастворимого карбонат.

Таким образом, добавление хлорида двухвалентного железа к раствору карбоната натрия или карбоната натрия приводит к осаждению карбоната двухвалентного железа с хлоридом натрия, остающимся в растворе.

Хлорид натрия доступен настолько дешево, что его не нужно синтезировать.

  • Современная каменная соляная шахта недалеко от горы Моррис , Нью-Йорк , США

  • Иорданские и израильские солевые пруды-испарители в южной части Мертвого моря .

  • Соляные курганы, Салар де Уюни , Боливия .

См. Также [ править ]

  • Биосоленость
  • Соль пищевая (поваренная соль)
  • Галит , минеральная форма хлорида натрия
  • Влияние соли на здоровье
  • Соленость
  • Засолить землю
  • Отравление солью

Ссылки [ править ]

  1. ^ Б с д е е Haynes, 4,89
  2. ^ Хейнс, 4.135
  3. ^ Haynes, 10,241
  4. ^ Haynes, 4,148
  5. ^ Хейнс, 5,8
  6. ^ Натрия хлорид . nlm.nih.gov.
  7. Wells, John C. (2008), Словарь произношения Longman (3-е изд.), Longman, стр. 143 и 755, ISBN 9781405881180
  8. ^ а б в г Вестфаль, Гисберт и др. (2002) «Хлорид натрия» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, Wiley-VCH, Weinheim doi : 10.1002 / 14356007.a24_317.pub4 .
  9. ^ a b c d e f g h i j k l Kostick, Dennis S. (октябрь 2010 г.) «Соль» в Геологической службе США, Ежегодник полезных ископаемых 2008 г.
  10. ^ a b Элверс, Б. и др. (ред.) (1991) Энциклопедия промышленной химии Ульмана , 5-е изд. Vol. A24, Wiley, стр. 319, ISBN 978-3-527-20124-2 . 
  11. ^ Rastogi, Нина (16 февраля 2010) Есть ли дорожная соль вред окружающей среде? slate.com.
  12. ^ «Соленые водные пути создают опасные« химические коктейли » » . Phys.org .
  13. ^ «Большая часть дорожной соли превращается в озера и реки» . www.sciencedaily.com . Университет Миннесоты. 20 февраля 2009 . Проверено 27 сентября 2015 года .
  14. ^ Кейси, Майкл. «Переход на свекольный сок и пиво для устранения опасности соли на дорогах» . Phys.org .
  15. ^ «Предостережения EASA относительно органических солевых жидкостей для борьбы с обледенением» . Сеть ТОиР . 9 декабря 2016.
  16. ^ Сирдешмук, Динкер Б .; Сирдешмук, Лалита и Субхадра, KG (2001). Галогениды щелочных металлов: справочник физических свойств . Springer. стр. 65, 68. ISBN 978-3-540-42180-1.
  17. ^ Nakamuro, Такаюки; Сакакибара, Масая; Нада, Хироки; Харано, Кодзи; Накамура, Эйити. «Захват момента появления кристаллического ядра из беспорядка» . Журнал Американского химического общества . DOI : 10.1021 / jacs.0c12100 . Проверено 3 февраля 2021 года .
  18. ^ Берджесс, J (1978). Ионы металлов в растворе . Нью-Йорк: Эллис Хорвуд. ISBN 978-0-85312-027-8.
  19. ^ Klewe, B; Педерсен (1974). «Кристаллическая структура дигидрата хлорида натрия» . Acta Crystallogr . B30 (10): 2363–2371. DOI : 10.1107 / S0567740874007138 .
  20. ^ Линкольн, SF; Риченс, Д.Т. и Сайкс, А.Г. (2003) "Металлические аква-ионы" Комплексная координационная химия II, том 1, стр. 515–555. DOI : 10.1016 / B0-08-043748-6 / 01055-0
  21. ^ «Кислые, основные и нейтральные соли» . Флинн Научный Химический Факс . 2016 . Проверено 18 сентября 2018 года . Нейтрализация сильной кислоты и сильного основания дает нейтральную соль.
  22. ^ Чжан, Вт .; Оганов, А.Р .; Гончаров А.Ф .; Zhu, Q .; Boulfelfel, SE; Ляхов, АО; Ставру, Э .; Сомаязулу, М .; Пракапенко, В.Б .; Конопкова, З. (2013). «Неожиданные стабильные стехиометрии хлоридов натрия». Наука . 342 (6165): 1502–1505. arXiv : 1310,7674 . Bibcode : 2013Sci ... 342.1502Z . DOI : 10.1126 / science.1244989 . PMID 24357316 . S2CID 15298372 .  
  23. Перейти ↑ Mason, BJ (2006). «Роль частиц морской соли как ядер конденсации облаков над удаленными океанами». Ежеквартальный журнал Королевского метеорологического общества . 127 (576): 2023–32. Bibcode : 2001QJRMS.127.2023M . DOI : 10.1002 / qj.49712757609 .
  24. ^ Соль , Геологическая служба США
  •  Эта статья включает материалы, являющиеся  общественным достоянием, из документа Геологической службы США : "Salt" (PDF) .

Цитированные источники [ править ]

  • Хейнс, Уильям М., изд. (2011). CRC Справочник по химии и физике (92-е изд.). CRC Press . ISBN 978-1439855119.
  • Тихомирова, К .; Tantardini, C .; Суханова, Э .; Попов, З .; Евлашин, С .; Тархов, М .; Жданов, В .; Дудин, А .; Органов, А .; Квашнин, Д .; Квашнив, А. (2020). «Экзотическая двумерная структура: первый случай гексагонального NaCl». Журнал писем по физической химии . 11 (10): 3821–3827. DOI : 10.1021 / acs.jpclett.0c00874 . PMID  32330050 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Соль Статистические данные и информация Геологической службы США
  • «Использование соли и песка для зимнего содержания дорог» . Журнал дорожного хозяйства . Декабрь 1997 Архивировано из оригинала 21 сентября 2016 года . Проверено 13 февраля 2007 года .
  • Калькуляторы: поверхностное натяжение , плотность, молярность и моляльность водного раствора NaCl (и других солей).
  • Паспорт безопасности данных JtBaker