氯化鈉
晶體結構
NaCl晶體結構圖。每個離子有六個相鄰的離子,組成一個八面體。這種結構叫做 立方最密堆積 ( ccp )。
氯化鈉的晶體形成立體對稱。
其晶體結構中,較大的氯離子排成立方最密堆積,較小的鈉離子則填充氯離子之間的八面體的空隙。每個離子周圍都被六個其他的離子包圍著。
這種結構也存在于其他很多化合物中,稱為氯化鈉型結構。
性質
常壓下水鹽體系的相圖
氯化鈉是一種離子化合物,化學式為 NaCl {\displaystyle {\ce {NaCl}}} ,代表鈉離子與氯離子的比例是一比一。海鹽及新鮮開采的石鹽(多數(shù)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動植物的健康有益。氯化鈉結晶是半透明的立方體,在正常情況下是白色的,但也可能會因雜質而呈現(xiàn)出藍或紫的色調。氯化鈉的摩爾質量是58.443克/摩爾,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。氯化鈉易溶于水,常溫下在水中的溶解度是359克/升,溶于水時完全電離為鈉離子與氯離子 。從冷溶液中析出的鹽當中,每個鹽分子帶有兩個結晶水:NaCl·2H 2 O。食鹽水的物理性質與純水有較大的差異。常壓下,水鹽體系的低共熔點為?21.12 °C(?6.02 °F),低共熔物中鹽的質量分數(shù)為23.31% 。該質量分數(shù)的食鹽水沸點約為108.7 °C (227.7 °F) 。
生物意義
氯化鈉對于地球上的生命非常重要。
大部分生物組織中含有多種鹽類。血液中的鈉離子濃度直接關系到體液的安全水平的調節(jié)。
由信號轉換導致的神經(jīng)沖動的傳導也是由鈉離子調節(jié)的。
含氯化鈉0.9%的水稱為生理鹽水,因為它與血漿有相同的滲透壓。生理鹽水是主要的體液替代物,廣泛用于治療及預防脫水,也用于靜脈注射治療及預防血量減少性休克。
人類與其他靈長類不同,人類通過出汗分泌大量的氯化鈉。
來源
海水和鹽湖是氯化鈉的主要來源,海水中含氯化鈉還存在于鹽湖的沉積物中,如中國的班戈等湖區(qū)。
制法
蒸發(fā)咸水(如晾曬海水),在水沒有完全蒸干前濾出氯化鈉晶體。適合大量生產。
少量精制:將粗鹽溶解于水中,過濾掉不溶性雜質,再加精制劑如NaOH、Na 2 CO 3和CaCl 2等,使SO 4 2?、Ca 2+、Mg 2+等可溶性雜質轉化成沉淀,并濾除。最后用鹽酸將pH調節(jié)至7以下,蒸干溶液,得到氯化鈉晶體。
實驗室里的制備方法:將過量的鹽酸和氫氧化鈉溶液混合,蒸干溶液,析出氯化鈉晶體 。
工業(yè)用途
根據(jù)1974年的統(tǒng)計數(shù)據(jù),美國生產的食鹽中只有2.7%作為家用食鹽出售,16.6%用于路面除冰,4.2%用于動物飼料,1.8%用于硬水軟化,剩余60%以上均被用于工業(yè)生產。食鹽是無機重化工業(yè)的基礎,在無機化工中,使用的食鹽比其他任何原料都要多。其中,消耗食鹽最多的工藝是氯堿法,該工藝通過電解食鹽水制備氫氧化鈉、氯氣和氫氣,通過電解熔鹽獲得金屬鈉和氯氣。氯氣主要被用于合成含氯有機化合物(如氯氟烴、聚氯乙烯)和消毒漂白,氫氧化鈉則被廣泛運用于無機化工和紙漿處理。另一種消耗食鹽量比較大的工藝是氨堿法,該法通過往食鹽水中注入氨和二氧化碳來制備碳酸氫鈉,進而制備碳酸鈉。大部分碳酸鈉被用于制造玻璃。
氯堿工業(yè)中,電解氯化鈉水溶液,產生氫氣、氯氣和氫氧化鈉。
電解熔融氯化鈉制備金屬鈉??杉尤胫蹌ㄈ缏然})降低熔點。
氨堿法、聯(lián)合制堿法中,氯化鈉和二氧化碳、氨氣一起制備純堿。
注釋
^ 低共熔點是鹽水能夠達到的最低溫度。質量分數(shù)大于23.31%的鹽水在冷卻到該溫度之前會析出鹽(或其水合物),質量分數(shù)小于23.31%的鹽水在冷卻到該溫度之前則會析出冰。
參考資料
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