NATRIUMCHLORID (NACL): STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN, VERWENDUNGEN - CHEMIE - 2025

Das Natriumchlorid , auch als Kochsalz oder Tafelsalz bekannt, ist ein binäres anorganisches Salz des Alkalimetalls Natrium und Chlorhalogen. Es ist der größte Bestandteil von essbarem Salz und seine mineralische Form ist als Halit bekannt. Seine Molekülformel lautet NaCl und beschreibt den stöchiometrischen Anteil seiner Ionen (Na ⁺ Cl ^- ) und nicht den eines diskreten Moleküls (Na-Cl).

Natriumchlorid ist ein weißer kristalliner Feststoff, der durch die Kombination von Natrium, einem silberweißen Metall, das heftig mit Wasser reagiert, und dem Element Chlor, einem giftigen, ätzenden und hellgrünen Gas, gebildet wird.

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Das obere Bild zeigt einen Teil der NaCl-Kristalle. Wie ist es möglich , dass aus zwei Elementen so gefährlich wie Na und Cl ₂ , ein essbares Salz gebildet werden kann? Erstens lautet die chemische Gleichung für ihre Bildung:

2Na (s) + Cl ₂ (g) => 2NaCl (s)

Die Antwort liegt in der Art der Bindung in NaCl. Da die Eigenschaften von Na ⁺ und Cl ^- ionisch sind, unterscheiden sie sich diagonal von denen ihrer neutralen Atome.

Natrium ist ein lebenswichtiges Element, jedoch in seiner ionischen Form. Na ⁺ ist das extrazelluläre Hauptkation mit einer Konzentration von ungefähr 140 mÄq / l und zusammen mit den zugehörigen Anionen sind Cl ^- und HCO ₃ ^- (Bicarbonat) die Hauptverantwortlichen für den Wert der Osmolarität und des extrazellulären Volumens .

Darüber hinaus ist Na ⁺ für die Erzeugung und Leitung des Nervenimpulses in den neuronalen Axonen sowie für die Initiierung der Muskelkontraktion verantwortlich.

NaCl wird seit der Antike verwendet, um Lebensmittel zu würzen und Fleisch zu konservieren, da es Bakterien abtöten und Verderb verhindern kann.

Es ist auch notwendig für die Herstellung von Natriumhydroxid (NaOH) und molekularem Chlor (Cl ₂ ), wobei NaCl mit Wasser unter Hydrolyse reagiert:

2H ₂ O (1) + 2 NaCl (s) => 2 NaOH (aq) + Cl ₂ (g) + H ₂ (g)

H ₂ (g) und NaOH reichern sich an der Kathode (-) an . Währenddessen sammelt sich Cl ₂ (g) an der Anode (+ ) an. Natriumhydroxid wird bei der Herstellung von Seifen und Chlor bei der Herstellung von PVC-Kunststoff verwendet.

Struktur von Natriumchlorid

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Im oberen Bild ist die kompakte kubische Struktur von Natriumchlorid dargestellt. Die voluminösen grünen Kugeln entsprechen Cl ^- Anionen , während die weißen Na ⁺ Kationen entsprechen . Beachten Sie, wie der NaCl-Kristall aus einem Netzwerk von Ionen besteht, die durch ihre elektrostatischen Wechselwirkungen im Verhältnis 1: 1 angeordnet sind.

Obwohl im Bild Balken dargestellt sind, sind die Bindungen nicht kovalent, sondern ionisch. Die Verwendung von Balken ist nützlich, wenn die Koordinationsgeometrie um ein Ion herum angezeigt wird. Zum Beispiel ist im Fall von NaCl jedes Na ⁺ von sechs Cl ^- (Oktaeder weißer Farbe) und jedes Cl ^- sechs Na ⁺ (Oktaeder grüner Farbe) umgeben.

Daher hat es eine Koordination (6,6), deren Zahlen angeben, wie viele Nachbarn jedes Ion umgeben. Die Zahl rechts gibt die Nachbarn von Na ^{+ an} , während die Zahl links die von Cl ^- angibt .

Andere Darstellungen lassen die Verwendung von Balken weg, um die oktaedrischen Hohlräume in der Struktur hervorzuheben, die sich aus dem Zwischenraum zwischen sechs gepackten Cl ^- Anionen (oder Na ⁺ -Kationen ) ergeben. Diese Anordnung wird in anderen mono- (MX) oder mehratomigen anorganischen Salzen beobachtet und als Edelsteinsalz bezeichnet.

Einheitszelle

Die Einheitszelle aus Steinsalz ist kubisch, aber welche Würfel repräsentieren sie genau im obigen Bild? Die Oktaeder geben die Antwort. Beide bedecken eine Gesamtzelle aus vier kleinen Würfeln.

Diese Würfel haben Teile der Ionen an ihren Eckpunkten, Kanten und Flächen. Bei näherer Betrachtung befindet sich ein Na ⁺ -Ion in der Mitte und zwölf davon an den Rändern. Ein Ion an einer Kante kann von vier Würfeln geteilt werden. Es gibt also 4 Na ⁺ -Ionen (12 × 1/4 + 1 = 4).

Bei Cl ^- Ionen befinden sich acht an den Eckpunkten und sechs an den Kanten. Da sich die an den Eckpunkten positionierten Ionen den Raum mit acht anderen Würfeln und an den Rändern mit sechs teilen, haben wir 4 Cl ^- -Ionen (8 × 1/8 + 6 × 1/2 = 4).

Das obige Ergebnis wird wie folgt interpretiert: In der NaCl-Einheitszelle befinden sich vier Na ⁺ -Kationen und vier Cl ^- Anionen ; Anteil, der mit der chemischen Formel übereinstimmt (ein Na ⁺ für jedes Cl ^- ).

Eigenschaften

Molekularformel

NaCl.

Molekulargewicht

58,44 g / mol.

Physische Beschreibung

Ein kristalliner Feststoff.

Farbe

Transparente farblose Kristalle oder weißes kristallines Pulver.

Geschmack

Salzig.

Siedepunkt

2,575 ° F bei 760 mmHg.

1.465 ° C.

Schmelzpunkt

800,7 ° C (1,474 ° F).

Sowohl der Siedepunkt als auch der Schmelzpunkt spiegeln die Wärme wider, die zur Überwindung der Kristallgitterenergie erforderlich ist. Daher bestätigen diese Messungen den ionischen Charakter von NaCl.

Wasserlöslichkeit

Größer oder gleich 100 mg / ml bei 68ºF.

36,0 g / 100 ml bei 25 ° C.

Es ist in der Tat ein hygroskopisches Salz, das Feuchtigkeit aus der Umgebung zurückhält.

Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln

0,065 g / 100 ml Ethanol bei 25 ° C; 10 g / 100 g Glycerin bei 25 ° C; 2,15 g / 100 ml flüssiges Ammoniak bei 40 ° C; 1,4 g / 100 ml Methanol bei 25 ° C; 7,15 g / 100 Ethylenglykol bei 25 ° C und 5,21 g / 100 g Ameisensäure bei 25 ° C.

Dichte

2,165 g / cm ³ bei 77 ° C.

Dampfdruck

1 mmHg bei 1.589ºF.

Stabilität

Es ist unter den empfohlenen Lagerbedingungen stabil.

Zersetzung

Beim Erhitzen auf hohe Temperaturen zersetzt es sich und emittiert Salzsäure- und Dinatriumoxiddämpfe.

Viskosität

Viskosität gesättigter Lösungen 1,93 mPa-s.

Korrosion

Es ist ätzend für viele Metalle.

pH

6,7 bis 7,3 in wässriger Lösung.

Anwendungen

Im Essen

-Natriumchlorid wird seit der Antike verwendet, um den Geschmack von Lebensmitteln zu verbessern und zu konservieren. Das Salzen von Fleisch ist ein Weg, um es vor bakteriellen Einflüssen zu schützen, da es den Proteinabbau verzögert.

- Andererseits erhöht Salz die Osmolarität um das Fleisch herum, was die Absorption des Wassers der Bakterien durch Osmose bewirkt und deren Ausscheidung bewirkt.

Industrielle Anwendungen

Nahrungsmittelindustrie

- In der Lebensmittelindustrie wird Salz als Geschmacksverstärker, Fermentationskontrolladditiv, Texturkontrollmittel und Farbentwickler verwendet. Zum Beispiel wird Salz hinzugefügt, um die Farbe in Speck, Schinken und anderen Fleischprodukten hervorzuheben.

-Das Salz dient als Bindemittel bei der Herstellung von Würstchen. Es trägt zur Bildung eines Bindemittelgels aus Fleisch, Fett und Feuchtigkeit bei.

- Bei der Verarbeitung von Mehl für die Brotherstellung wird während des Backens Salz hinzugefügt, um die Sauerteigrate des Brotteigs zu kontrollieren. Es wird auch zur Stärkung von Gluten und als Geschmacksverstärker sowie zum Füllen von Backwaren verwendet.

-Verwendet bei der Herstellung von Frühstückszerealien, gemischtem oder zubereitetem Mehl, Kartoffelchips, Hunde- und Katzenfutter usw.

Chemische Synthese

-Natriumchlorid wird als Rohstoff bei der Herstellung von Natriumhydroxid und Chlor verwendet, die wiederum in vielen chemischen Industrien nützlich sind.

- Salz wird zur Verarbeitung verschiedener Metalle verwendet, beispielsweise Aluminium, Kupfer, Stahl und Vanadium. Es wird auch zur Herstellung von Natriumchlorat verwendet, das später bei der Synthese von Chlordioxid, einem Bleichmittel auf Sauerstoffbasis, verwendet wird. Chlordioxid ist weniger umweltschädlich als andere Bleichmittel.

In der Lederindustrie

-Das Salz wird verwendet, um die Bakterienwirkung in der Haut zu hemmen und die Rehydratation zu unterstützen.

In der Textilindustrie

-Das Salz wird als Beizmittel beim Färben von Stoffen verwendet. Es wird als Solespülung verwendet, um organische Verunreinigungen zu entfernen und eine positive Ladung auf der Oberfläche von Stoffen zu erzeugen, die es negativ geladenen Farbstoffen ermöglicht, sich zu binden.

In der Ölindustrie

- Bei der Öl- und Gasexploration ist Salz ein wichtiger Bestandteil von Bohrflüssigkeiten. Es wird zum Ausflocken und Erhöhen der Dichte von Bohrflüssigkeiten verwendet, wodurch die hohen Gasdrücke in den zu erreichenden Bohrlöchern überwunden werden können. Zusätzlich hält das Salz die Sättigung der Bohrflüssigkeit aufrecht.

-Das Salz hilft, den Boden zu verdichten, auf dem die Straßen gebaut sind. Reduziert die Verschiebung im Untergrund durch Feuchtigkeitsänderungen und Autoverkehr.

Im Haus

Salz wurde durch Einreiben von Reinigungsflächen, Töpfen und Pfannen verwendet. Auch zur Vorbeugung von Schimmel und als Fleckenentferner. Es wird auch in vielen Marken von Shampoo und Zahnpasta verwendet.

Andere Verwendungen

Auf den Straßen

- In Erwartung von Schneefall sind die Straßen mit Salzlake bedeckt, wodurch die Bindung von Eis an die Straßenoberfläche verhindert wird. Zum Auftauen wird eine Mischung aus Salzlösung und Salz verwendet, und manchmal werden andere chemische Komponenten wie Magnesium oder Calciumchlorid zugesetzt. Die Verwendung von Salz und Salzlösung ist bei Temperaturen unter -10 ºC nicht wirksam.

Die Zugabe von Salz führt zu einer Abnahme des kryoskopischen Punktes, einer kolligativen Eigenschaft der Lösungen, wodurch die Bildung von Eis in gewisser Weise behindert wird.

- Aufgrund seines hygroskopischen Zustands wird Salz als billiges Trockenmittel verwendet.

In Harzen zum Erweichen von Wasser verwendet

Hartes Wasser enthält Calcium- und Magnesiumionen, die die Wirkung von Seife behindern und Ablagerungen von alkalischen Materialien auf verschiedenen Geräten und Rohren verursachen. Bei der Wasserenthärtung werden Ionenaustauscherharze verwendet. Das Salz wird zur Herstellung und Regeneration der Harze verwendet.

In Feuerlöschern

Natriumchlorid wird in Feuerlöschern verwendet, um Brände zu bekämpfen, in denen brennbare Metalle wie Magnesium-, Kalium-, Natrium- und NK-Legierungen vorhanden sind.

Salz wirkt als Kühlkörper und bildet auch eine Kruste, die den Sauerstoffzugang zum Feuer einschränkt.

In den Gläsern

Natriumchloridkristalle werden in optischen Komponenten wie Fenstern und Prismen verwendet, insbesondere für Infrarotlicht. Da das Salz jedoch sehr hygroskopisch ist, wird eine Art Frost erzeugt, der die Linsen bedeckt. Aus diesem Grund wurden Natriumchloridlinsen durch Zinkselenidlinsen (ZnSe) ersetzt.

Therapeutische Anwendungen

Versorgen Sie den Körper mit Salzmangel

- Wenn Na ^{+ im} Körper abgereichert ist , muss es ersetzt werden, um die extrazelluläre Osmolarität, Nervenleitung und Muskelkontraktion aufrechtzuerhalten.

-NaCl wird zur Behandlung und Vorbeugung von Natrium- und Chlormangel verwendet, der durch übermäßiges Schwitzen bei hohen Temperaturen verursacht wird. Es wird auch bei einer übermäßigen Diurese oder einer übermäßigen Einschränkung der Salzaufnahme angewendet.

-Parenterale Versorgung mit einer 045% igen NaCl-Lösung wird bei der Behandlung von hyperosmolarem Diabetes verwendet. Es erfüllt eine rehydrierende Funktion und dient zur Beurteilung des Status der Nierenfunktion.

-Injektionen von hypertonischen Lösungen mit einer NaCl-Konzentration von mehr als 0,9% w / v,

- Sie werden verwendet, wenn eine starke Abreicherung von Na ⁺ vorliegt, wodurch das essentielle Ion wiederhergestellt wird . Diese Hyponatriämie kann die Folge einer Behandlung mit freien Elektrolyten oder mit einer Konzentration von Na ^{+ sein} .

Hyponatriämie kann auch durch übermäßige Wasseraufnahme verursacht werden, die nicht durch eine unzureichende Nierenfunktion kontrolliert wird.

Bei unkonventionellen Behandlungen und Anwendungen

-NaCl-Inhalationslösungen werden verwendet, um die während des Zerstäubungsprozesses verwendeten Arzneimittel zu verdünnen. Es wird auch zur Trachealspülung und Spülung verwendet. Die 0,9% ige Kochsalzlösung wird in Nasensprays verwendet.

-20% ige NaCl-Lösungen werden für die intraamniotische transabdominale Installation verwendet, wodurch im zweiten Schwangerschaftstrimester eine späte Abtreibung induziert wird.

-Natriumchlorid kann als lokales Antiseptikum verwendet werden. Dank seiner osmotischen Kapazität ist es in der Lage, ein breites Spektrum von Viren und Bakterien in einem nicht störenden Zustand zu dehydrieren. Daher wird es als schmerzhaftes Antiseptikum zur Desinfektion von Wunden verwendet.

Toxizität

Verschlucken

Es hat nur dann schädliche Auswirkungen auf die Gesundheit, wenn die Aufnahme hoch und für lange Zeit ist. Unter diesen Umständen würde eine Hypernatriämie mit der daraus resultierenden Zunahme des extrazellulären Volumens auftreten, die zu einer arteriellen Hypertonie führen würde.

Reizung und körperlicher Kontakt

Es hat nur dann eine toxische Wirkung, wenn die Inhalation sehr hoch ist. Übermäßiger Kontakt mit der Haut kann dazu führen, dass sie trocken ist. Schließlich verursacht es eine vorübergehende Reizung beim Kontakt mit den Augen.

Verweise

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische Chemie. (Vierte Ausgabe, S. 84, 90, 93, 263). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemie. (8. Aufl.). CENGAGE Learning, S. 482-483.
3. Natriumchlorid. (2018). Natriumchlorid: Vorteile, Verwendung, Eigenschaften, Risiken. Entnommen aus: Natriumchlorid.org
4. PubChem. (2018). Natriumchlorid. Wiederhergestellt von: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Wikipedia. (2018). Natriumchlorid. Entnommen aus: en.wikipedia.org
6. Amerikanische Elemente. (2018). Natriumchlorid. Entnommen aus: americanelements.com