Хлорид натрия (7647-14-5) — физические и химические свойства

Химический профиль

Хлорид натрия

Высокочистый неорганический хлорид натрия, поставляемый как промышленные соль для массового использования в промышленности, лабораториях и в составе формуляций.

Номер CAS	7647-14-5
Класс	Неорганическая соль хлорида
Типичная форма	Порошок или кристаллическое вещество
Распространённые сорта	BP, EP, JP, Reagent Grade, Technical Grade, USP

Применяется в химическом производстве, очистке воды, пищевой промышленности, противогололедных реагентах и приготовлении лабораторных реагентов; поставляется в рассыпчатой и фасованной форме для промышленных и фармацевтических цепочек поставок. К ключевым показателям качества относятся размер частиц, остаточная влажность и ионная чистота, важные для спецификаций, контроля качества и характеристик формуляции.

Хлорид натрия — неорганическое ионное галогенидное соединение, относящееся к структурному классу щелочных металлов — галогенидов; его стехиометрическая формула — \(\ce{ClNa}\), представляющая решётку с соотношением 1:1 ионов натрия и хлора. По структуре кристаллизуется в решётке типа галит (каменная соль, NaCl) — гранецентрированная кубическая, коэффициент координации 6. Электронная структура характеризуется полной зарядовой сепарацией на \(\ce{Na+}\) и \(\ce{Cl-}\) с сильной электростатической (кулоновской) энергией решётки. В твёрдом состоянии решётка демонстрирует высокую энтальпию решётки и выраженное отсутствие ковалентных связей; при плавлении ионы становятся подвижными, и расплав ведёт себя как ионный проводник.

В водных средах хлорид натрия проявляет себя как простой электролит: фактически является нейтральной солью сильной кислоты (HCl) и сильного основания (NaOH), поэтому его водные растворы практически нейтральны (\(\mathrm{pH}\) около 7) и не подвергаются гидролизу. Соединение обладает высокой полярностью и гидрофильностью, характеризуется значительной растворимостью в воде и пренебрежимой растворимостью в большинстве органических растворителей (очень низкая растворимость в этаноле и метаноле). Химически устойчив к окислению и восстановлению при нормальных условиях, но участвует в электрохимических процессах (например, электрохимия хлорщелочного процесса) и может выделять коррозионно-опасные или токсичные газообразные вещества (соляная кислота, хлор) при экстремальных термических или электрохимических нагрузках.

Промышленное и клиническое значение широко: массовое использование — сырьё для химической промышленности (хлорщелочной процесс), антиобледенительные средства, очистка воды, пищевая приправа и консервация, а также рассолы и технологические применения; в медицине — водные растворы (особенно 0,9% изотонический раствор натрия хлорида) являются основными парентеральными растворами для увлажнения и замещения электролитов. Распространённые коммерческие сорта для данного вещества: BP, EP, JP, Reagent Grade, Technical Grade, USP.

Основные физические свойства

Плотность

Плотность твёрдого вещества: 2.17 при 25 °C/4 °C (единицы: \(\mathrm{г}\,\mathrm{см}^{-3}\)). Также известна плотность расплава натрия хлорида при повышенной температуре: \(\mathrm{1.549}\ \mathrm{г}\,\mathrm{см}^{-3}\) при \(850\,^\circ\mathrm{C}\). Плотность зависит от температуры и уменьшается при плавлении и дальнейшем нагревании за счёт теплового расширения и увеличения подвижности ионов.

Температура плавления и разложения

Температура плавления: \(800.7\,^\circ\mathrm{C}\). Температура кипения: \(1465\,^\circ\mathrm{C}\). Переход из твёрдого в жидкое состояние соответствует разрушению ионной решётки; удельная теплота плавления составляет 0.52 кДж/г, и выше температуры плавления хлорид натрия начинает частично испаряться. При разложении/очень высоких температурах выделяются такие вещества, как соляная кислота и оксиды натрия.

Растворимость в воде

Растворимость в воде при \(25\,^\circ\mathrm{C}\) составляет 36,0 г на 100 г воды. В альтернативном виде: 1 г растворяется в 2,8 мл воды при \(25\,^\circ\mathrm{C}\). Плотность насыщенного водного раствора при \(25\,^\circ\mathrm{C}\) и другие свойства раствора зависят от температуры и концентрации; например, 23% (масс.) раствор замерзает при −20,5 °C. Растворимость в распространённых органических растворителях очень низкая (например, 0,065 г на 100 г этанола при \(25\,^\circ\mathrm{C}\); 1,40 г на 100 г метанола при \(25\,^\circ\mathrm{C}\)), что соответствует ионному характеру и сильной гидратации в воде.

pH раствора (качественное поведение)

Водные растворы хлорида натрия практически нейтральны: \(\mathrm{pH}\) варьируется от 6.7 до 7.3. Как соль сильной кислоты и сильного основания, не оказывает значимого влияния на кислотно-щелочной баланс в разбавленных растворах; небольшие отклонения от 7 объясняются примесями или растворёнными газами, а не гидролизом.

Химические свойства

Кислотно-щелочное поведение

Хлорид натрия является нейтральной солью, образованной соляной кислотой и гидроксидом натрия. Не проявляет заметной кислотно-щелочной реакции в воде (гидролиз отсутствует), растворы электрически нейтральны. В физиологических условиях изотонические растворы (например, 0,9% масс./об.) обеспечивают ионы \(\ce{Na+}\) и \(\ce{Cl-}\) без изменения кислотно-щелочного баланса при правильном применении; 0,9% изотонический раствор соответствует (сообщается) концентрациям \(\ce{Na+}\) 154 \(\mathrm{ммоль}\,\mathrm{л}^{-1}\) и \(\ce{Cl-}\) 154 \(\mathrm{ммоль}\,\mathrm{л}^{-1}\).

Реакционная способность и стабильность

Химически стабилен при обычных условиях хранения и описывается как «стабилен при рекомендованных условиях хранения». Термическое разложение при очень высоких температурах может приводить к образованию соляной кислоты и оксидов натрия. Расплавленный хлорид натрия коррозионно-активен, реагирует с сильными окислителями-фторирующими агентами (например, трифторидом брома) и некоторыми активными металлами (например, горящий литий может восстанавливать элементарный натрий). Электролиз водных растворов хлорида натрия образует реакционноспособные хлорсодержащие виды; при наличии азотсодержащих соединений может образовываться опасные хлорированные азотистые вещества. Водные растворы ускоряют коррозию основных металлов, что требует учёта материалов при обращении и трубопроводах.

Молекулярные и ионные параметры

Формула и молекулярная масса

Эмпирическая/молекулярная формула (сообщается): \(\ce{ClNa}\). Молекулярная масса (сообщается): \(58.44\) (единицы: \(\mathrm{г}\,\mathrm{моль}^{-1}\)). Точная/моноизотопная масса (сообщается): \(57.9586220\).

SMILES, InChI, InChIKey (структурные идентификаторы): - SMILES: [Na+].[Cl-] - InChI: InChI=1S/ClH.Na/h1H;/q;+1/p-1 - InChIKey: FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M

(Состояние гидратации, изотопные метки и другие варианты описаны в конкретных спецификациях продукта.)

Состав ионы

Основные ионы в твёрдом и растворённом состояниях — \(\ce{Na+}\) и \(\ce{Cl-}\). В кристаллах с типом решётки галит каждый ион октавально координирован шестью ионами противоположного знака; многочисленные кристаллографические данные указывают на симметрию пространственной группы (например, F m -3 m, номер группы 225) и параметры решётки, приведённые в литературе: \(a = 5.6035\), \(5.6393\) и \(5.6635\) (единицы измерения: Å для параллельных ребрам параметров ячейки). Эти параметры отражают экспериментально измеренные размеры элементарной ячейки для различных образцов и условий измерений.

Идентификаторы и синонимы

Реестровые номера и коды

CAS: 7647-14-5
EC / EINECS (примерные): 231-598-3; 617-042-6
UNII: 451W47IQ8X
ChEBI: CHEBI:26710
KEGG: D02056 / C13563
Другие промышленные и каталожные идентификаторы (например, NSC, RXCUI) доступны в реестрах поставщиков и регуляторов.

Также доступны: SMILES [Na+].[Cl-], InChI InChI=1S/ClH.Na/h1H;/q;+1/p-1, InChIKey FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M.

Синонимы и распространённые названия

Распространённые названия и синонимы, используемые в технической сфере: поваренная соль; каменная соль; галит; горная соль; NaCl; рассол; морская соль; Natrium muriaticum (различные традиционные/гомеопатические названия). Эти названия применяются в пищевой, промышленной и медицинской областях для обозначения одного и того же химического вещества или его композиций.

Промышленные и коммерческие применения

Функциональные роли и области использования

Хлорид натрия выполняет множество функций с высоким объёмом потребления: основной сырьевой материал для производства хлор-щелочных продуктов (производство хлора и каустической соды), противогололёдные и дорожные соли, приправы и консерванты для пищевой продукции, смягчение и кондиционирование воды (регенерация рассолов для ионно-обменных смол), химическая переработка (производство ПВХ и других товарных химикатов), дубление кожи и различные технологические процессы в промышленности. В фармацевтике и клинической практике является основным электролитом в изотонических и гипертонических водных растворах, используемых для регидратации, орошения и разведения лекарственных средств.

Типичные примеры применения

Парентеральные растворы: изотонический раствор поваренной соли (0,9 % м/в) для внутривенной регидратации и восполнения электролитов; гипертонические растворы (например, 3 %, 5 %) для специфических клинических вмешательств.
Промышленное сырьё: рассол для электрохимического производства хлор-щелочных продуктов и соды.
Противогололёдные мероприятия: крупная каменная соль или рассол, применяемые для борьбы с обледенением на дорогах.
Пищевая и потребительская продукция: приправы, засолка, консервация и вспомогательные вещества в технологиях пищевого производства.
Очистка и смягчение воды: регенерационная соль для ионно-обменных смол и технологических рассолов. При необходимости краткого резюме по применению для конкретного сектора или состава выбор делается на основе физической формы, сорта и чистоты, соответствующих данному использованию (см. спецификации и сорта выше).

Обзор вопросов безопасности и обращения

Риски для здоровья и окружающей среды

Хлорид натрия обладает низкой острой токсичностью при типичных уровнях воздействия, однако при употреблении больших количеств возможен тяжёлый гипернатриемический синдром с неврологическими и системными последствиями; приблизительный летальный диапазон составляет от 0,75 до 3,00 г/кг массы тела. Сообщённое значение LD50 для крыс (орально) составляет 3000 мг/кг (значения варьируются в зависимости от пути введения и вида). Твёрдое вещество или концентрированные растворы являются раздражителями для глаз; в некоторых профессиональных уведомлениях классифицируется потенциальный риск повреждения глаз (примеры указываемых опасностей включают опасность повреждения глаз и токсичность для водных организмов). Хроническое избыточное потребление натрия связано с сердечно-сосудистыми заболеваниями в популяционных исследованиях.

В экологическом аспекте повышенная концентрация хлоридов в пресных водах может быть токсична для многих водных беспозвоночных и рыб; острые и хронические эффекты зависят от концентрации, времени экспозиции и вида. Сток дорожной соли и сбросы могут повышать солёность локально и влиять на уязвимые пресноводные экосистемы.

Для получения подробной информации о рисках, транспортировке и нормативном регулировании рекомендуется обращаться к паспорту безопасности (SDS) на конкретный продукт и местному законодательству.