CHLOREK SODU (NACL): BUDOWA, WŁAŚCIWOŚCI, ZASTOSOWANIA - CHEMIA - 2025

Chlorek sodu , znany również jako soli kuchennej lub soli kuchennej jest binarny nieorganiczną sól metalu alkalicznego, atom fluorowca sodu i chloru. Jest największym składnikiem soli jadalnej, a jej mineralna forma znana jest jako halit. Jego wzór cząsteczkowy to NaCl i opisuje stechiometryczny udział jego jonów (Na ⁺ Cl ^- ), a nie dyskretnej cząsteczki (Na-Cl)

Chlorek sodu jest białą krystaliczną substancją stałą, która powstaje w wyniku połączenia srebrzysto-białego metalu, który reaguje gwałtownie z wodą, oraz pierwiastka chlorowego, trującego, żrącego i bladozielonego gazu.

Źródło: Pixabay

Górny obraz przedstawia część kryształów NaCl. Jak to możliwe, że z dwóch tak niebezpiecznych pierwiastków jak Na i Cl ₂ można utworzyć jadalną sól? Po pierwsze, równanie chemiczne do jego powstania to:

2Na (s) + Cl ₂ (g) => 2NaCl (s)

Odpowiedź leży w naturze wiązania w NaCl. Będąc jonowymi, właściwości Na ⁺ i Cl ^- różnią się diagonalnie od właściwości ich neutralnych atomów.

Sód jest istotnym pierwiastkiem, ale w postaci jonowej. Na ⁺ jest głównym kationem zewnątrzkomórkowym o stężeniu około 140 mEq / l i wraz z towarzyszącymi im anionami, Cl ^- i HCO ₃ ^- (wodorowęglan), są głównymi odpowiedzialnymi za wartość osmolarności i objętości zewnątrzkomórkowej .

Ponadto Na ⁺ odpowiada za wytwarzanie i przewodzenie impulsu nerwowego w aksonach neuronalnych, a także za inicjowanie skurczu mięśni.

NaCl był używany od czasów starożytnych do aromatyzowania żywności i konserwowania mięsa, ze względu na jego zdolność zabijania bakterii i zapobiegania psuciu się.

Jest również niezbędny do produkcji wodorotlenku sodu (NaOH) i chloru cząsteczkowego (Cl ₂ ), reagujących NaCl z wodą w trakcie hydrolizy:

2H ₂ O (l) + 2 NaCl (s) => 2 NaOH (aq) + Cl ₂ (g) + H ₂ (g)

H ₂ (g) i NaOH gromadzą się na katodzie (-) . W międzyczasie Cl ₂ (g) gromadzi się na anodzie (+ ). Wodorotlenek sodu jest używany do produkcji mydeł, a chlor do produkcji plastiku PVC.

Struktura chlorku sodu

Źródło: By Solid State, z Wikimedia Commons

Na górnym obrazie przedstawiono zwartą sześcienną strukturę chlorku sodu. Obszerne zielone kule odpowiadają anionom Cl ^- , a białe kationom Na ⁺ . Zwróć uwagę, jak kryształ NaCl składa się z sieci jonów ułożonych w wyniku ich oddziaływań elektrostatycznych w stosunku 1: 1.

Chociaż na obrazie pokazano słupki, wiązania nie są kowalencyjne, ale jonowe. Użycie słupków jest przydatne podczas pokazywania geometrii koordynacyjnej wokół jonu. Na przykład, w przypadku NaCl każdy Na ⁺ jest otoczony sześcioma Cl ^- (ośmiościanem koloru białego), a każdy Cl ^- sześcioma Na ⁺ (ośmiościanem koloru zielonego).

Dlatego ma koordynację (6,6), której liczby wskazują, ilu sąsiadów otacza każdy jon. Liczba po prawej stronie wskazuje sąsiadów Na ⁺ , a ta po lewej stronie Cl ^- .

Inne reprezentacje pomijają użycie prętów do podkreślenia ośmiościennych pustek w strukturze, które wynikają z przestrzeni międzywęzłowej pomiędzy sześcioma upakowanymi anionami Cl ^- (lub kationami Na ⁺ ). Ten układ jest obserwowany w innych mono (MX) lub wieloatomowych solach nieorganicznych i jest nazywany solą klejnotową.

Komórka elementarna

Komórka elementarna soli kamiennej jest sześcienna, ale które kostki dokładnie ją reprezentują na powyższym obrazku? Odpowiedź daje ośmiościan. Obie pokrywają całą komórkę złożoną z czterech małych kostek.

Te sześciany mają części jonów na swoich wierzchołkach, krawędziach i ścianach. Przyglądając się uważnie, jeden jon Na ⁺ znajduje się w środku, a dwanaście na krawędziach. Jon na krawędzi może być podzielony przez cztery kostki. Mamy więc 4 jony Na ⁺ (12 × 1/4 + 1 = 4).

W przypadku jonów Cl ^- osiem znajduje się na wierzchołkach, a sześć na krawędziach. Ponieważ jony umieszczone na wierzchołkach dzielą przestrzeń z ośmioma innymi sześcianami, a na krawędziach z sześcioma, mamy 4 jony Cl ^- (8 × 1/8 + 6 × 1/2 = 4).

Powyższy wynik jest interpretowany następująco: w komórce elementarnej NaCl znajdują się cztery kationy Na ⁺ i cztery aniony Cl ^- ; proporcja zgodna ze wzorem chemicznym (jeden Na ⁺ na każdy Cl ^- ).

Nieruchomości

Formuła molekularna

NaCl.

Waga molekularna

58,44 g / mol.

Opis fizyczny

Krystaliczne ciało stałe.

Kolor

Przezroczyste bezbarwne kryształy lub biały krystaliczny proszek.

Smak

Słony.

Temperatura wrzenia

2575 ° F przy 760 mmHg.

1465 ° C.

Temperatura topnienia

1474 ° F (800,7 ° C).

Zarówno temperatura wrzenia, jak i temperatura topnienia odzwierciedlają ciepło niezbędne do pokonania energii sieci krystalicznej. Dlatego pomiary te potwierdzają jonowy charakter NaCl.

Rozpuszczalność w wodzie

Większa lub równa 100 mg / ml w temperaturze 68 ° F.

36,0 g / 100 ml w 25 ° C

W rzeczywistości jest to sól higroskopijna, która zatrzymuje wilgoć z otoczenia.

Rozpuszczalność w rozpuszczalnikach organicznych

0,065 g / 100 ml etanolu w 25 ° C; 10 g / 100 g glicerolu w 25 ° C; 2,15 g / 100 ml ciekłego amoniaku w 40 ° C; 1,4 g / 100 ml metanolu w 25 ° C; 7,15 g / 100 g glikolu etylenowego w 25 ° C i 5,21 g / 100 g kwasu mrówkowego w 25 ° C

Gęstość

2,165 g / cm ³ w temperaturze 77 ° C

Ciśnienie pary

1 mmHg przy 1589ºF.

Stabilność

Jest stabilny w zalecanych warunkach przechowywania.

Rozkład

Po podgrzaniu do wysokich temperatur rozkłada się, wydzielając opary kwasu solnego i tlenku disodu.

Lepkość

Lepkość roztworów nasyconych 1,93 mPa-s.

Korozja

Działa korodująco na wiele metali.

pH

6,7 do 7,3 w roztworze wodnym.

Aplikacje

W jedzeniu

- Chlorek sodu jest stosowany od czasów starożytnych w celu poprawy smaku potraw i ich konserwacji. Solenie mięsa jest sposobem na jego ochronę przed działaniem bakterii, ponieważ opóźnia rozkład białka.

-Z drugiej strony sól zwiększa osmolarność wokół mięsa, co powoduje wchłanianie przez osmozę wody bakterii, powodując ich eliminację.

Zastosowania przemysłowe

Przemysł spożywczy

-W przemyśle spożywczym sól jest stosowana jako wzmacniacz smaku, dodatek kontrolujący fermentację, środek kontrolujący teksturę i wywoływacz koloru. Na przykład sól dodaje się, aby uwydatnić kolor boczku, szynki i innych produktów mięsnych.

-Sól służy jako spoiwo w produkcji kiełbas. Przyczynia się do tworzenia żelu wiążącego składającego się z mięsa, tłuszczu i wilgoci.

-Przy przetwarzaniu mąki na chleb podczas pieczenia dodaje się sól w celu kontrolowania szybkości zakwaszania ciasta chlebowego. Służy również do wzmocnienia glutenu oraz jako wzmacniacz smaku, a także jako nadzienie do wypieków.

-Służy do produkcji płatków śniadaniowych, mąki mieszanej lub gotowej, chipsów ziemniaczanych, karmy dla psów i kotów itp.

Synteza chemiczna

- Chlorek sodu jest stosowany jako surowiec do produkcji wodorotlenku sodu i chloru, które z kolei znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu chemicznego.

-Sól wykorzystywana jest do obróbki różnych metali, na przykład aluminium, miedzi, stali i wanadu. Jest również używany do produkcji chloranu sodu, który jest później używany w syntezie dwutlenku chloru, wybielacza na bazie tlenu. Dwutlenek chloru jest mniej szkodliwy dla środowiska niż inne wybielacze.

W przemyśle skórzanym

-Sól stosowana jest w celu zahamowania działania bakterii wewnątrz skóry, a także w celu ułatwienia ich ponownego nawilżenia.

W przemyśle tekstylnym

-Sól jest używana jako zaprawa do barwienia tkanin. Służy do płukania solanką w celu usunięcia zanieczyszczeń organicznych i wytworzenia dodatniego ładunku na powierzchni tkanin, który umożliwia związanie ujemnie naładowanych barwników.

W przemyśle naftowym

- W poszukiwaniach ropy i gazu sól jest ważnym składnikiem płynów wiertniczych. Służy do flokulacji i zwiększania gęstości cieczy wiertniczych, co pozwala przezwyciężyć wysokie ciśnienie gazu w studniach do osiągnięcia. Ponadto sól utrzymuje nasycenie cieczy wiertniczej.

-Sól pomaga zagęścić grunt, na którym zbudowane są drogi. Zmniejsza przemieszczenia spowodowane w podłożu przez zmiany wilgotności i ruch samochodowy.

W domu

Sól była używana do wycierania powierzchni, garnków i patelni. Również w profilaktyce pleśni i jako odplamiacz. Jest również stosowany w wielu markach szamponów i past do zębów.

Inne zastosowania

Na drogach

- W oczekiwaniu na opady śniegu drogi są zasypywane solanką, która zapobiega przywieraniu lodu do nawierzchni. Do rozmrażania używa się mieszaniny solanki i soli, a czasami dodaje się inne składniki chemiczne, takie jak chlorek magnezu lub wapnia. Stosowanie soli i solanki nie jest efektywne w temperaturach poniżej -10 ºC.

Dodanie soli powoduje obniżenie punktu krioskopowego, koligatywnej właściwości roztworów, utrudniając w ten sposób w pewien sposób tworzenie się lodu.

-Ze względu na stan higroskopijny sól jest wykorzystywana jako tani środek osuszający.

W żywicach używanych do zmiękczania wody

Twarda woda zawiera jony wapnia i magnezu, które utrudniają działanie mydła i powodują osadzanie się substancji alkalicznych na różnych urządzeniach i rurach. W zmiękczaniu wody stosuje się żywice jonowymienne. Sól służy do przygotowania i regeneracji żywic.

W gaśnicach

Chlorek sodu jest stosowany w gaśnicach do gaszenia pożarów, w których obecne są palne metale, takie jak magnez, potas, sód i stopy NK.

Sól działa jak radiator, a także tworzy skorupę, która ogranicza dostęp tlenu do ognia.

W okularach

Kryształy chlorku sodu są stosowane w elementach optycznych, takich jak okienka i pryzmaty, zwłaszcza w przypadku światła podczerwonego. Jednak ponieważ sól jest bardzo higroskopijna, tworzy się rodzaj szronu, który pokrywa soczewki. Z tego powodu soczewki z chlorku sodu zostały zastąpione soczewkami z selenku cynku (ZnSe).

Zastosowania terapeutyczne

Uzupełnij niedobór soli w organizmie

-Jeśli w organizmie następuje niedobór Na ⁺ , należy go uzupełnić, aby utrzymać zewnątrzkomórkową osmolarność, przewodnictwo nerwowe i skurcz mięśni.

-NaCl jest stosowany w leczeniu i profilaktyce niedoboru sodu i chloru, będącego następstwem nadmiernego pocenia się podczas ekspozycji na wysokie temperatury. Stosuje się go również w przypadku nadmiernej diurezy lub nadmiernego ograniczenia spożycia soli fizjologicznej.

-Pozajelitowe podawanie 045% roztworu NaCl jest stosowane w leczeniu cukrzycy hiperosmolarnej. Pełni funkcję nawadniającą i służy do oceny stanu czynności nerek.

- Iniekcje hipertonicznych roztworów o stężeniu NaCl powyżej 0,9% w / v,

-Są używane, gdy występuje poważne zubożenie Na ⁺ , będąc przywracaniem niezbędnego jonu. Ta hiponatremia może być konsekwencją leczenia wolnymi elektrolitami lub stężeniem Na ⁺ .

Hiponatremia może być również spowodowana nadmiernym spożyciem wody, niekontrolowanym przez nieprawidłową czynność nerek.

W niekonwencjonalnych zabiegach i zastosowaniach

Roztwory do inhalacji -NaCl służą do rozcieńczania leków stosowanych w procesie nebulizacji. Służy również do płukania i irygacji tchawicy. W aerozolu do nosa stosuje się 0,9% roztwór soli.

20% roztwory NaCl są stosowane do jej wewnątrzowodniowej przezbrzusznej instalacji, powodując w ten sposób późną aborcję w drugim trymestrze ciąży.

- Chlorek sodu może być stosowany jako lokalny środek antyseptyczny. Dzięki swojej zdolności osmotycznej jest w stanie odwodnić szerokie spektrum wirusów i bakterii w stanie nienapędzanym; dlatego jest stosowany jako bolesny środek antyseptyczny do dezynfekcji ran.

Toksyczność

Przyjmowanie pokarmu

Ma szkodliwy wpływ na zdrowie tylko wtedy, gdy spożycie jest duże i przez długi czas. W takich okolicznościach hipernatremia wystąpiłaby z wynikającym z tego wzrostem objętości zewnątrzkomórkowej prowadzącym do nadciśnienia tętniczego.

Podrażnienie i kontakt fizyczny

Działa toksycznie tylko przy bardzo dużej inhalacji. Nadmierny kontakt ze skórą może powodować jej wysuszenie. Wreszcie powoduje chwilowe podrażnienie przy kontakcie z oczami.

Bibliografia

1. Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (Wydanie czwarte, str. 84, 90, 93, 263). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemia. (8th ed.). CENGAGE Learning, s. 482–483.
3. Chlorek sodu. (2018). Chlorek sodu: korzyści, zastosowania, właściwości, zagrożenia. Zaczerpnięte z: sodu chlorek.org
4. PubChem. (2018). Chlorek sodu. Odzyskany z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Wikipedia. (2018). Chlorek sodu. Zaczerpnięte z: en.wikipedia.org
6. Elementy amerykańskie. (2018). Chlorek sodu. Zaczerpnięte z: americanelements.com