Natriumchlorid (7647-14-5) Physikalische und Chemische Eigenschaften
Natriumchlorid
Hochreines anorganisches Natriumchlorid, geliefert als Commodity-Prozess-Salz für großtechnische Industrieanwendungen, Labor- und Formulierungszwecke.
| CAS-Nummer | 7647-14-5 |
| Stoffklasse | Anorganisches Chloridsalz |
| Typische Form | Pulver oder kristalliner Feststoff |
| Gängige Reinheiten | BP, EP, JP, Reagenzienqualität, Technische Qualität, USP |
Natriumchlorid ist ein anorganisches ionisches Halogenid aus der Stoffklasse der Alkali-Metall-Halogenid-Strukturen; seine Stöchiometrie wird als \(\ce{ClNa}\) angegeben und repräsentiert ein 1:1-Gitter aus Natrium- und Chloridionen. Strukturell kristallisiert es im Salztyp-Gitter (NaCl) mit kubisch flächenzentrierter (face-centered cubic) Struktur und Koordinationszahl 6 und ist elektronisch durch vollständige Ladungstrennung in \(\ce{Na+}\) und \(\ce{Cl-}\) mit starker elektrostatischer (Coulombscher) Gitterenergie gekennzeichnet. Im festen Zustand erzeugt das ionische Gitter eine hohe Gitterenthalpie und eine starke richtungsabhängige Abwesenheit kovalenter Bindungen; beim Schmelzen werden die Ionen mobil und die Schmelze ist ein ionischer Leiter.
In wässrigen Medien verhält sich Natriumchlorid als einfacher Elektrolyt: Es ist effektiv das neutrale Salz einer starken Säure (HCl) und einer starken Base (NaOH), daher sind seine wässrigen Lösungen im Wesentlichen neutral (\(\mathrm{pH}\) nahe 7) und hydrolysieren nicht. Die Verbindung ist stark polar und hydrophil mit ausgeprägter Wasserlöslichkeit und vernachlässigbarer Löslichkeit in den meisten organischen Lösungsmitteln (sehr geringe Löslichkeit in Ethanol und Methanol). Chemisch ist es unter Normalbedingungen resistent gegen Oxidation und Reduktion, kann jedoch an elektrochemischen Prozessen teilnehmen (z. B. Chloralkali-Elektrolyse) und bei extremen thermischen oder elektrochemischen Belastungen korrosive oder toxische gasförmige Spezies (Salzsäure, Chlor) freisetzen.
Die industrielle und klinische Bedeutung ist breit gefächert: Anwendungen in großen Mengen sind unter anderem chemischer Rohstoff (Chloralkali-Prozess), Enteisung, Wasseraufbereitung, Würzung und Konservierung von Lebensmitteln sowie Sole- und Verfahrensanwendungen; in der Medizin dienen wässrige Formulierungen (insbesondere 0,9% isotone Kochsalzlösung) als wichtigste parenterale Flüssigkeiten zur Hydratation und Elektrolytersatz. Gängige handelsübliche Qualitäten für diesen Stoff sind: BP, EP, JP, Reagenzienqualität, Technische Qualität, USP.
Grundlegende Physikalische Eigenschaften
Dichte
Gemeldete Dichte des Feststoffs: 2,17 bei 25 °C/4 °C (Einheiten: \(\mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}\)). Die Dichte von geschmolzenem Natriumchlorid bei erhöhten Temperaturen ist ebenfalls angegeben: \(\mathrm{1.549}\ \mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}\) bei \(850\,^\circ\mathrm{C}\). Die Dichte ist temperaturabhängig und nimmt beim Schmelzen und weiteren Erwärmen aufgrund thermischer Ausdehnung und erhöhter Ionenmobilität ab.
Schmelz- bzw. Zersetzungspunkt
Gemeldeter Schmelzpunkt: \(800.7\,^\circ\mathrm{C}\). Gemeldeter Siedepunkt: \(1465\,^\circ\mathrm{C}\). Der Feststoff-Flüssig-Übergang entspricht der Zerstörung des ionischen Gitters; die gemeldete Schmelzwärme beträgt 0,52 kJ g\(^{-1}\), und Natriumchlorid beginnt knapp oberhalb des Schmelzpunkts zu verdampfen. Bei Zersetzung bzw. sehr hohen Temperaturen können freigesetzte Spezies Salzsäure und Natriumoxide umfassen.
Wasserlöslichkeit
Die Löslichkeit in Wasser bei \(25\,^\circ\mathrm{C}\) beträgt 36,0 g pro 100 g Wasser. Alternativ: Ein Gramm löst sich in 2,8 mL Wasser bei \(25\,^\circ\mathrm{C}\). Die Dichte einer gesättigten wässrigen Lösung bei \(25\,^\circ\mathrm{C}\) und weitere Lösungseigenschaften sind temperatur- und konzentrationsabhängig; beispielsweise gefriert eine 23 % (w/w) Lösung bei −20,5 °C. Die Löslichkeit in gängigen organischen Lösungsmitteln ist sehr gering (z. B. 0,065 g/100 g Ethanol bei \(25\,^\circ\mathrm{C}\); 1,40 g/100 g Methanol bei \(25\,^\circ\mathrm{C}\)), was der ionischen Charakteristik und der starken Solvatisierung durch Wasser entspricht.
Lösungs-pH (Qualitatives Verhalten)
Wässrige Natriumchloridlösungen sind im Wesentlichen neutral: gemeldeter \(\mathrm{pH}\) = 6,7 bis 7,3. Als Salz einer starken Säure und einer starken Base verursacht es keine nennenswerte Säure- oder Basizität in verdünnten wässrigen Lösungen; beobachtete leichte Abweichungen vom pH 7 spiegeln Verunreinigungen oder gelöste Gase wider und sind nicht auf intrinsische Hydrolyse zurückzuführen.
Chemische Eigenschaften
Säure-Basen-Verhalten
Natriumchlorid ist das neutrale Salzprodukt aus Salzsäure und Natriumhydroxid. Es zeigt keine nennenswerte Säure-Base-Reaktivität im Wasser (keine Hydrolyse), und Lösungen sind elektrotechnisch neutral. Im physiologischen Kontext versorgen isotone Formulierungen (z. B. 0,9 % w/v) \(\ce{Na+}\) und \(\ce{Cl-}\), ohne das Säure-Base-Gleichgewicht bei korrekter Gabe zu verändern; 0,9 % isotone Kochsalzlösung entspricht (gemeldet) \(\ce{Na+}\) 154 \(\mathrm{mmol}\,\mathrm{L}^{-1}\) und \(\ce{Cl-}\) 154 \(\mathrm{mmol}\,\mathrm{L}^{-1}\).
Reaktivität und Stabilität
Unter normalen Lagerbedingungen chemisch stabil und als "stabil unter empfohlenen Lagerbedingungen" beschrieben. Thermische Zersetzung bei sehr hohen Temperaturen kann Salzsäure und Natriumoxide freisetzen. Geschmolzenes Natriumchlorid kann korrosiv sein und ist reaktiv gegenüber stark oxidierenden Fluorierungsmitteln (z. B. Bromtrifluorid) und bestimmten reaktiven Metallen (z. B. kann brennendes Lithium elementares Natrium bilden). Die Elektrolyse wässriger Natriumchloridlösungen erzeugt unter geeigneten Bedingungen reaktive Chlorspezies und kann in Anwesenheit stickstoffhaltiger Verbindungen gefährliche chlorierte Stickstoffverbindungen erzeugen. Wässrige Lösungen fördern die Korrosion von Basismetallen und erfordern Materialauswahlüberlegungen für Handhabung und Rohrleitungen.
Molekulare und Ionische Parameter
Formel und Molekulargewicht
Empirische/Molekularformel (gemeldet): \(\ce{ClNa}\). Molekulargewicht (gemeldet): \(58,44\) (Einheiten: \(\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\)). Exakte/monoisotopische Masse (gemeldet): \(57,9586220\).
SMILES, InChI, InChIKey (Strukturidentifikatoren):
- SMILES: [Na+].[Cl-]
- InChI: InChI=1S/ClH.Na/h1H;/q;+1/p-1
- InChIKey: FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M
(Hydratationszustand, isotopische Marker und weitere Varianten werden in den spezifischen Produktspezifikationen beschrieben.)
Bestandteile (Ionen)
Die primären ionischen Bestandteile sowohl im Feststoff als auch in Lösung sind \(\ce{Na+}\) und \(\ce{Cl-}\). Im kristallinen Salztyp-Gitter ist jedes Ion oktaedrisch von sechs Gegenionen koordiniert; mehrere berichtete kristallographische Datensätze listen Raumgruppensymmetrien (z. B. F m -3 m, Raumgruppennummer 225) mit in der Literatur angegebenen Gitterparametern wie \(a = 5,6035\), \(5,6393\) und \(5,6635\) (Einheitenkonvention: Å für Zellkantenlängen). Diese Parameter spiegeln experimentell gemessene Einheitszellabmessungen für unterschiedliche Proben und Messbedingungen wider.
Identifikatoren und Synonyme
Registriernummern und Codes
- CAS: 7647-14-5
- EC / EINECS-Bezeichner (Beispiele): 231-598-3; 617-042-6
- UNII: 451W47IQ8X
- ChEBI: CHEBI:26710
- KEGG: D02056 / C13563
- Weitere Industrie- und Katalogkennungen (z. B. NSC, RXCUI) sind in Lieferanten- und Behördenregistern vorhanden.
Ebenfalls verfügbar: SMILES [Na+].[Cl-], InChI InChI=1S/ClH.Na/h1H;/q;+1/p-1, InChIKey FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M.
Synonyme und gebräuchliche Bezeichnungen
Im technischen Gebrauch auftretende gebräuchliche Namen und Synonyme: Kochsalz; Speisesalz; Halit; Steinsalz; NaCl; Salzlösung; Meersalz; Natrium muriaticum (verschiedene traditionelle/homöopathische Bezeichnungen). Diese Bezeichnungen werden in den Bereichen Lebensmittel, Industrie und Medizin verwendet, um denselben chemischen Stoff oder dessen Zubereitungen zu bezeichnen.
Industrielle und kommerzielle Anwendungen
Funktionelle Rollen und Anwendungssektoren
Natriumchlorid erfüllt mehrere volumengroße Funktionen: Hauptausgangsstoff für die Chlor-Alkali-Herstellung (Produktion von Chlor und Natronlauge), Auftausalz und Straßenenteisung, Lebensmittelwürzung und -konservierung, Wasserenthärtung und -aufbereitung (Lake-Regeneration für Ionenaustauscherharze), chemische Verarbeitung (PVC und andere Basischemikalien), Ledergerbung sowie diverse industrielle Prozesshilfsmittel. In der Pharmazie und klinischen Praxis ist es der Haupt-Elektrolyt in isotonischen und hypertonischen wässrigen Formulierungen für Rehydrierung, Spülung und Arzneimittelverdünnung.
Typische Anwendungsbeispiele
- Parenterale Flüssigkeiten: isotonische Kochsalzlösung (0,9 % w/v) zur intravenösen Hydratation und Elektrolytersatz; hypertonische Lösungen (z. B. 3 %, 5 %) für spezifische klinische Interventionen.
- Industrieller Ausgangsstoff: Lake für die Chlor-Alkali-Elektrolyse und Soda-Herstellung.
- Auftauung: großvolumiges Steinsalz oder Lake zur Eisbekämpfung auf Straßen.
- Lebensmittel und Verbraucherprodukte: Würzen, Pökeln, Konservieren und als Hilfsstoff in zahlreichen lebensmitteltechnischen Prozessen.
- Wasserbehandlung und Enthärtung: Regeneriersalz für Ionenaustauscherharze und Prozesslaken. Bei Bedarf an einer kompakten Anwendungsauswahl für einen bestimmten Sektor oder eine Zubereitung erfolgt die Auswahl basierend auf der physikalischen Form, dem Qualitätsgrad und der Reinheit, die für den jeweiligen Verwendungszweck geeignet sind (siehe oben aufgeführte Spezifikationen und Qualitäten).
Sicherheits- und Handhabungsübersicht
Gesundheits- und Umweltgefahren
Natriumchlorid weist bei typischen Expositionswerten ein geringes akutes Gefährdungspotenzial auf, jedoch kann die Aufnahme großer Mengen zu schwerer Hypernatriämie mit neurologischen und systemischen Folgen führen; die berichtete ungefähre tödliche Dosis liegt im Bereich von 0,75 bis 3,00 g kg−1 Körpergewicht. Der gemeldete LD50-Wert für Ratten (oral) beträgt 3000 mg kg−1 (abhängig von Verabreichungsweg und Spezies variieren die Werte). Feststoffe oder konzentrierte Lösungen reizen die Augen; bestimmte berufliche Einstufungen klassifizieren das Potenzial für Augenschäden/-reizung (beispielsweise berichtete Gefahrenhinweise beinhalten Codes für Augenschäden und aquatische Toxizität). Chronisch übermäßige Natriumaufnahme steht in bevölkerungsbezogenen Gesundheitskontexten im Zusammenhang mit kardiovaskulären Effekten.
Ökologisch können erhöhte Chloridkonzentrationen im Süßwasser für viele aquatische Wirbellose und Fische toxisch sein; akute und chronische Effekte sind konzentrations-, Expositionsdauer- und artenabhängig. Straßen-Abflusswasser mit Auftausalz kann lokal die Salzkonzentration erhöhen und empfindliche Süßwasserökosysteme beeinträchtigen.
Für detaillierte Gefahren-, Transport- und Regulierungsinformationen sollten Nutzer das produktspezifische Sicherheitsdatenblatt (SDS) sowie die örtlichen Vorschriften heranziehen.
Lagerung und Handhabung
Natriumchlorid ist unter normalen Lagerbedingungen stabil; empfohlene Lagerpraktiken umfassen das luftdichte Verschließen von Behältern, trockene und gut belüftete Lagerung zur Vermeidung von Verklumpen und Feuchtigkeitsaufnahme. Einige parenterale (bakteriostatische) Zubereitungen müssen vor dem Einfrieren geschützt werden. Staubentwicklung bei der Handhabung ist zu vermeiden; sofern Staub auftritt, sind lokale Absaugungen und Maßnahmen zur Staubkontrolle empfohlen. Es ist geeignete persönliche Schutzausrüstung (PSA) zu verwenden: chemikalienbeständige Handschuhe bei längerem Kontakt, Augenschutz nach relevanten Normen. Eine Atemschutzmaske ist bei typischer Handhabung im Allgemeinen nicht erforderlich, jedoch können bei unzureichender Staubkontrolle einfache Staubmasken (z. B. N95) verwendet werden.
Geschmolzenes Natriumchlorid oder Kontakt von geschmolzenem Salz mit Wasser kann gefährlich sein (heftige Reaktion, Freisetzung heißer korrosiver Dämpfe); Wasser darf nicht in geschmolzenes Salz eingebracht werden. Wässrige Salzlösungen sind korrosiv gegenüber unedlen Metallen, daher sollten Materialien auf Kompatibilität für Lagerung und Prozessanlagen abgestimmt sein. Zur Entsorgung und bei Verschüttungen sind Granulate oder gesättigte Lösungen aufzufangen und gemäß den geltenden Abfallvorschriften zu entsorgen; der Eintrag in Abflüsse und natürliche Gewässer ist zu verhindern.
