염화나트륨 (7647-14-5) 물리적 및 화학적 특성
염화나트륨
대량 산업, 실험실 및 제제용 공정염으로 공급되는 고순도 무기 염화나트륨입니다.
| CAS 번호 | 7647-14-5 |
| 분류군 | 무기 염화물염 |
| 일반 형태 | 분말 또는 결정 고체 |
| 일반 등급 | BP, EP, JP, Reagent Grade, Technical Grade, USP |
염화나트륨은 알칼리 금속-할로겐 구조 계열에 속하는 무기 이온성 할라이드로, 화학 양론식은 \(\ce{ClNa}\)로 나타내며, 나트륨 이온과 염화 이온이 1:1 격자를 이룹니다. 구조적으로는 암염(rock-salt)형 결정격자 (면심 입방격자, 배위수 6)를 형성하며, 전자적으로는 완전한 전하 분리된 \(\ce{Na+}\)와 \(\ce{Cl-}\) 이온으로 구성되어 강한 전기적(쿨롱) 결합 에너지를 가집니다. 고체 상태에서 이온격자는 높은 격자 엔탈피와 공유 결합 성분이 거의 없는 강한 방향성을 나타내며, 용융 시 이온의 이동성이 증가하여 용융상태에서는 이온 전도체가 됩니다.
수용액 내에서 염화나트륨은 단순 전해질로 작용합니다: 강산(HCl)과 강염기(NaOH)의 중성 염으로, 따라서 수용액은 본질적으로 중성(\(\mathrm{pH}\) 약 7)이며 가수분해되지 않습니다. 이 화합물은 매우 극성이고 친수성이며, 물에 잘 녹고 대부분의 유기용매에는 거의 용해되지 않습니다 (에탄올과 메탄올에는 극히 미량 용해). 화학적으로는 상온 조건에서 산화 및 환원에 내성이 있으나, 전기화학적 과정(예: 염소-알카리 전기분해)에 참여할 수 있고, 극한 온도나 전기화학적 스트레스 조건에서는 염화수소 가스와 염소 같은 부식성 또는 독성 가스가 발생할 수 있습니다.
산업 및 임상에서의 활용 범위가 넓습니다: 대량 사용처로는 화학 원료(염소-알카리 공정), 제설, 수처리, 식품 조미 및 보존, 염수/가공 용도 등이 있으며, 의학에서는 수용성 제제(특히 0.9% 등장성 식염수)가 주요한 수액 및 전해질 보충용 제제로 사용됩니다. 이 물질의 일반 상업 등급으로 BP, EP, JP, Reagent Grade, Technical Grade, USP가 보고되고 있습니다.
기본 물리적 특성
밀도
고체 밀도는 25 °C/4 °C에서 2.17 \(\mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}\)로 보고되었습니다. 고온 용융 염화나트륨의 밀도도 보고되어 있는데, 850 °C에서 1.549 \(\mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}\)입니다. 밀도는 온도 의존적이며, 융점 및 고온에서 열팽창과 이온 이동성 증가로 감소합니다.
융점 또는 분해점
융점은 800.7 °C로 보고되었습니다. 비등점은 1465 °C입니다. 고체-액체 상전이는 이온격자의 붕괴에 해당하며, 융해 잠열은 0.52 kJ g−1로 보고되어 있습니다. 염화나트륨은 융점 이상에서 부분적으로 승화할 수 있습니다. 분해 또는 매우 고온에서는 염화수소 및 나트륨 산화물이 발생할 수 있습니다.
수중 용해도
25 °C에서 물에 대한 용해도는 100 g 물당 36.0 g으로 보고되어 있습니다. 다른 표현으로 25 °C에서 1 g이 2.8 mL 물에 용해됩니다. 포화 수용액의 밀도 및 기타 용액 특성은 온도 및 농도에 따라 달라집니다; 예를 들어 23% (w/w) 수용액은 −20.5 °C에서 어는점이 있습니다. 일반 유기용매에서의 용해도는 매우 낮습니다 (예: 25 °C에서 에탄올 100 g당 0.065 g, 메탄올 100 g당 1.40 g), 이는 이온성 특성과 물에 의한 강한 용매화와 일치합니다.
용액 pH (정성적 거동)
염화나트륨 수용액은 본질적으로 중성입니다: 보고된 \(\mathrm{pH}\) 범위는 6.7에서 7.3입니다. 강산과 강염기의 염으로서 희석 수용액에서 유의한 산성 또는 염기성을 나타내지 않으며, 관찰되는 약간의 pH 편차는 본질적인 가수분해가 아니라 불순물이나 용존 가스에 의한 것입니다.
화학적 특성
산-염기 거동
염화나트륨은 염산과 수산화나트륨의 중성 염 생성물입니다. 물에서 유의미한 산-염기 반응(가수분해)이 없으며, 용액은 전기적으로 중성입니다. 생리학적 맥락에서, 등장성 제제(예: 0.9% w/v)는 적절히 투여 시 산-염기 평형을 변화시키지 않고 \(\ce{Na+}\)와 \(\ce{Cl-}\)를 공급합니다; 0.9% 등장성 식염수는 \(\ce{Na+}\) 154 \(\mathrm{mmol}\,\mathrm{L}^{-1}\) 및 \(\ce{Cl-}\) 154 \(\mathrm{mmol}\,\mathrm{L}^{-1}\)과 등가로 보고됩니다.
반응성 및 안정성
일반 저장 조건 하에서 화학적으로 안정하며 "권장 저장 조건에서 안정"한 것으로 설명됩니다. 매우 고온에서의 열분해는 염화수소 및 나트륨 산화물을 생성할 수 있습니다. 용융 염화나트륨은 부식성이며, 강한 산화성 불소화제(예: 브롬 트리플루오라이드) 및 특정 반응성 금속(예: 연소 중 리튬은 원소 나트륨 생성 가능)에 반응성입니다. 수용성 염화나트륨 전기분해는 적절한 조건 하에서 반응성 염소 종을 생성하며, 질소 화합물이 존재하면 유해한 염소화 질소 종을 생성할 수 있습니다. 수용액은 기저 금속의 부식을 촉진하므로 취급 및 배관 시 재료 선정이 필요합니다.
분자 및 이온 특성
분자식 및 분자량
실험식/분자식 (보고된 바와 같이): \(\ce{ClNa}\). 분자량 (보고된 값): 58.44 (\(\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\)). 정확 질량/단일동위원소 질량 (보고): 57.9586220.
SMILES, InChI, InChIKey (구조 식별자):
- SMILES: [Na+].[Cl-]
- InChI: InChI=1S/ClH.Na/h1H;/q;+1/p-1
- InChIKey: FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M
(수화 상태, 동위원소 표지 및 기타 변형은 특정 제품 사양에서 설명됩니다.)
구성 이온
고체 및 용액 상 모두 주요 이온성 구성성분은 \(\ce{Na+}\)와 \(\ce{Cl-}\)입니다. 암염형 결정격자 내에서 각 이온은 여섯 개의 반대 전하 이온과 팔면체 배위를 받으며; 다수의 결정학 데이터에서 공간군 대칭 (예: F m -3 m, 공간군 번호 225) 및 문헌에 보고된 격자 상수 값들이 \(a = 5.6035\), \(5.6393\), \(5.6635\) Å (셀 가장자리 매개변수 단위) 등으로 나타납니다. 이 값들은 다양한 샘플과 측정 조건에 따른 실험적 단위셀 치수를 반영합니다.
식별자 및 동의어
등록 번호 및 코드
- CAS: 7647-14-5
- EC / EINECS 식별자 (예시): 231-598-3; 617-042-6
- UNII: 451W47IQ8X
- ChEBI: CHEBI:26710
- KEGG: D02056 / C13563
- 기타 산업 및 카탈로그 식별자(NSC, RXCUI 등)는 공급업체 및 규제 등록에 존재합니다.
또한 SMILES [Na+].[Cl-], InChI InChI=1S/ClH.Na/h1H;/q;+1/p-1, InChIKey FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M도 제공됩니다.
동의어 및 일반 명칭
기술적 용도에서 사용되는 일반 명칭 및 동의어: 식염; 일반 소금; 할라이트; 암염; NaCl; 식염수; 해염; Natrium muriaticum (여러 전통/동종요법 명칭). 이 명칭들은 음식, 산업 및 의료 분야에서 동일한 화학 물질 또는 그 제형을 나타내는 데 사용된다.
산업 및 상업적 응용
기능적 역할 및 사용 분야
염화나트륨은 다량으로 다양한 역할을 수행한다: 염소-알칼리 제조(염소 및 가성소다 생산)의 주요 원료, 제설 및 도로염용, 음식 조미 및 보존, 수처리 및 연수 처리(이온교환 수지의 브라인 재생), 화학 공정(PVC 및 기타 범용 화학물질), 가죽 무두질, 그리고 다양한 산업 공정 보조제로 사용된다. 제약 및 임상 현장에서는 삼투압 성분을 갖는 등삼투 및 고삼투 수용액 제형에서 주요 전해질로써 재수화, 관개 및 약물 희석에 활용된다.
전형적인 적용 예
- 비경구 수액: 정맥내 수분 및 전해질 보충을 위한 0.9% w/v 등삼투 식염수; 특정 임상 개입을 위한 고삼투 용액(예: 3%, 5%).
- 산업 원료: 염소-알칼리 전기분해 및 소다회 생산 공정을 위한 브라인.
- 제설: 고체 암염 또는 브라인 형태로 고속도로 제설용 적용.
- 식품 및 소비재: 조미, 염장, 보존 및 다수 식품 제조 공정에서 가공 보조제로 사용.
- 수처리 및 연수화: 이온교환 수지 및 공정용 브라인의 재생용 소금. 특정 분야나 제형을 위한 간략한 응용 요약이 필요한 경우, 사용 목적에 적합한 물리적 형태, 등급 및 순도 기반으로 선택함(상기 명시된 사양 및 등급 참조).
안전 및 취급 개요
건강 및 환경 위험
염화나트륨은 일반적인 노출 수준에서 급성 위험이 낮으나, 다량 섭취 시 신경학적 및 전신적 결과를 초래하는 중증 고나트륨혈증이 발생할 수 있으며, 보고된 치사 용량 범위는 0.75~3.00 g/kg이다. 쥐에 대한 경구 LD50은 3000 mg/kg으로 보고되었으며(노출 경로 및 종에 따라 다름), 고체 또는 고농도 용액은 눈 자극성이 있다; 일부 작업장 고지는 눈 손상/자극 가능성을 분류함(보고된 위험 문구 예: 눈 손상 및 수생 독성 코드 포함). 만성 과잉 식이 나트륨은 인구 건강 맥락에서 심혈관계 영향과 연관된다.
생태학적으로 담수 내 증가된 염소 이온 농도는 다수 수생 무척추동물 및 어류에 독성을 나타낼 수 있으며, 급성 및 만성 영향은 농도, 노출 기간 및 종에 따라 다르다. 도로 제설용 염류 유출 및 배출은 국소적으로 염분 농도를 상승시켜 민감한 담수 생태계에 영향을 미칠 수 있다.
상세한 위험성, 운송 및 규제 정보는 제품별 안전보건자료(SDS) 및 현지 법규를 참고해야 한다.
보관 및 취급 주의사항
염화나트륨은 정상 주변 온도 보관 조건에서 안정하며, 보관 시 용기를 밀폐하고 건조하며 통풍이 잘 되는 장소에 보관하여 응결 및 습기 흡수를 방지하는 것이 권장된다. 일부 비경구(세균억제) 제형은 동결로부터 보호가 필요하다. 취급 시 분진 발생을 피하고, 분진이 있을 경우 지역 배기 환기 및 분진 제어 조치를 권고한다. 적절한 개인 보호 장비(PPE) 사용: 장시간 접촉 시 화학 내성 장갑, 관련 기준에 부합하는 안구 보호구 착용. 일반적 취급에서는 호흡기 보호구가 필요 없으나, 분진 제어가 불충분한 경우에는 N95 등 방진 마스크를 사용할 수 있다.
용융 염화나트륨 또는 용융 소금과 물의 접촉은 위험(격렬한 반응, 고온 부식성 증기 발생)이 있으므로, 용융 염에 물을 투입하지 말아야 한다. 수용성 염 용액은 기본 금속에 부식성을 가지므로 보관 및 공정 장비의 재질 적합성을 고려해야 한다. 폐기 및 누출 대응 시에는 과립 또는 포화 용액을 격리 수거하고 관련 폐기물 규정에 따라 처리하며, 하수구 및 자연수계로의 유입을 방지해야 한다.
