Χλωριούχο νάτριο

Στερεό χλωριούχο νάτριο

Στο στερεό χλωριούχο νάτριο, κάθε ιόν περιβάλλεται από έξι ιόντα του αντίθετου φορτίου. Τα περιβάλλοντα ιόντα τοποθετούνται στις κορυφές ενός κανονικού οκταέδρου. Όσον αφορά τη μέγιστη πυκνότητα, τα μεγαλύτερα ιόντα χλωρίου είναι διαταγμένα κυβικά,  ενώ τα μικρότερα ιόντα νατρίου γεμίζουν όλα τα κενά του κύβου (οκταεδρικά κενά) μεταξύ τους. Αυτή η ίδια βασική διάταξη βρίσκεται σε πολλές άλλες ενώσεις και είναι συνήθως γνωστή ως κρυσταλλική δομή του αλίτη ή του ορυκτού αλατιού. Μπορεί να αναπαρασταθεί ως εδροκεντρωμένο κυβικό πλέγμα (fcc) με μια βάση δύο ατόμων ή ως δύο αλληλοδιεισδύοντα εδροκεντρωμένα  μεταλλικά πλέγματα. Το πρώτο άτομο τοποθετείται σε κάθε σημείο του πλέγματος και το δεύτερο άτομο τοποθετείται στο μέσο μεταξύ των σημείων του πλέγματος κατά μήκος της άκρης της κυψελίδας fcc.
Το στερεό χλωριούχο νάτριο έχει σημείο τήξης 801 °C. Η θερμική αγωγιμότητα του χλωριούχου νατρίου είναι συνάρτηση της θερμοκρασίας και έχει μέγιστο 2,03 W/(cm K) στους 8 K (−265,15 °C; −445,27 °F) και μειώνεται στους 0,069 στους 314 K (41 °C; 106 °F). Επίσης μειώνεται με την πρόσμιξη.

Μη αναμενόμενες σταθερές στοιχειακές παραλλαγές

Το κοινό αλάτι έχει μια καθιερωμένη μοριακή αναλογία 1:1 μεταξύ του νατρίου και του χλωρίου. Το 2013, ανακαλύφθηκαν διαφορετικές στοιχειομετρίες ενώσεων του νατρίου και του χλωρίου· έχουν προβλεφθεί πέντε νέες ενώσεις (π.χ., Na₃Cl, Na₂Cl, Na₃Cl₂, NaCl₃ και NaCl₇). Η ύπαρξη κάποιων από αυτές έχει ελεγχθεί και επιβεβαιωθεί πειραματικά: κυβικό και ορθορομβικό NaCl₃ και δισδιάστατο μεταλλικό τετραγωνικό Na₃Cl. Αυτό αποδεικνύει ότι είναι δυνατές ενώσεις που παραβιάζουν τη χημική διαίσθηση, σε απλά συστήματα κάτω από συνθήκες εκτός περιβάλλοντος.

Παρουσία

Μικρά σωματίδια από θαλασσινό αλάτι είναι οι κυρίαρχοι πυρήνες συμπύκνωσης σύννεφων μακριά από τη θάλασσα, που επιτρέπουν τον σχηματισμό νεφών σε έναν αλλιώς μη μολυσμένο αέρα.

Παραγωγή

Το αλάτι παράγεται μαζικά με εξάτμιση του θαλασσινού νερού ή άρμης από αλατωρυχεία και αλμυρές λίμνες. Η Κίνα είναι ο κύριος προμηθευτής αλατιού παγκοσμίως. Το 2010, η παγκόσμια παραγωγή εκτιμήθηκε σε 270 εκατομμύρια τόνους, με κυριότερους παραγωγούς (σε εκατομμύρια τόνους) την Κίνα (60,0), τις ΗΠΑ (45,0), τη Γερμανία (16,5), την Ινδία (15,8) και τον Καναδά (14,0). Το αλάτι είναι επίσης παραπροϊόν της εξόρυξης του καλίου.

Χρήσεις

Πέρα από τις συνηθισμένες οικιακές χρήσεις του αλατιού, οι επικρατούσες εφαρμογές περιλαμβάνουν τις χημικές και τις αποπαγοποιητικές με παραγωγή περίπου 250 μεγατόνους/έτος (δεδομένα 2008).

Παραγωγή χημικών

Το αλάτι χρησιμοποιείται, άμεσα ή έμμεσα, στην παραγωγή πολλών χημικών, που καταναλώνουν το μεγαλύτερο μέρος της παγκόσμιας παραγωγής.

Βιομηχανία τέφρας σόδας

Μέσω της μεθόδου Σολβέ, το χλωριούχο νάτριο χρησιμοποιείται στην παραγωγή ανθρακικού νατρίου και χλωριούχου ασβεστίου. Το ανθρακικό νάτριο χρησιμοποιείται στην παραγωγή γυαλιού, όξινου ανθρακικού νατρίου, χρωστικών, καθώς και σε μυριάδες άλλα χημικά. Στη μέθοδο Μανχάιμ και στη μέθοδο Χάργκριβς, χρησιμοποιείται για την παραγωγή του θειικού νατρίου και υδροχλωρικού οξέος.

Πρότυπο

Το χλωριούχο νάτριο έχει ένα διεθνές πρότυπο που δημιουργήθηκε από την ASTM International. Το πρότυπο ονομάζεται ASTM E534-13 και αποτελούν τις πρότυπες μεθόδους ελέγχου της χημικής ανάλυσης του χλωριούχου νατρίου. Αυτές οι μέθοδοι παρέχουν διεργασίες για την ανάλυση του χλωριούχου νατρίου για τον προσδιορισμό της καταλληλότητάς του για την σκοπούμενη χρήση και εφαρμογή.

Διάφορες βιομηχανικές χρήσεις

Το χλωριούχο νάτριο χρησιμοποιείται πολύ, έτσι μπορούν να καταναλωθούν τεράστιες ποσότητες σε πολλές μικρές χρήσεις. Στην εκμετάλλευση του πετρελαίου και του φυσικού αερίου, το αλάτι είναι ένα σημαντικό συστατικό των διατρητικών υγρών στη διάτρηση φρεατίων. Χρησιμοποιείται για την συσσωμάτωση και αύξηση της πυκνότητας του διατρητικού υγρού ώστε να ξεπεράσει τις υψηλές πιέσεις του αερίου. Όποτε ένα τρυπάνι χτυπά ένα στρώμα άλατος, προστίθεται αλάτι στο διατρητικό υγρό για να κορέσει το διάλυμα και να ελαχιστοποιήσει τη διάλυση μέσα στο στρώμα του άλατος. Το αλάτι χρησιμοποιείται επίσης για την αύξηση της σκλήρυνσης του σκυροδέματος σε τσιμενταρισμένα πλαίσια.
Στην υφαντουργία και στις βαφές, το αλάτι χρησιμοποιείται ως ξέπλυμα άλμης για να διαχωρίσει τις οργανικές προσμίξεις, για να προάγει την “εξαλάτωση” των ιζημάτων των χρωστικών και για να αναμείξει με πυκνές βαφές ώστε να τις σταθεροποιήσει. Ένας από τους κύριους ρόλους του είναι η παροχή του θετικού φορτίου ιόντος για να προάγει την απορρόφηση των αρνητικά φορτισμένων ιόντων των βαφών.
Χρησιμοποιείται επίσης στην επεξεργασία αλουμινίου, βηρυλλίου, χαλκού, χάλυβα και βαναδίου. Στην χαρτοβιομηχανία, το αλάτι χρησιμοποιείται για να αποχρωματίσει τον ξυλοπολτό. Χρησιμοποιείται επίσης στην παρασκευή χλωρικού νατρίου, που προστίθεται μαζί με θειικό οξύ και νερό για την παρασκευή διοξειδίου του χλωρίου, ενός εξαιρετικού χημικού αποχρωστικού με βάση το οξυγόνο. Η επεξεργασία του διοξειδίου του χλωρίου, που ξεκίνησε από τη Γερμανία μετά τον Α' Παγκόσμιο Πόλεμο, γίνεται περισσότερο δημοφιλής λόγω των περιβαλλοντικών πιέσεων για μείωση ή εξαφάνιση των χλωριωμένων ενώσεων αποχρωματισμού. Στην επεξεργασία βυρσοδεψίας και δέρματος, το αλάτι προστίθεται σε ζωικό τομάρι για να παρεμποδίσει τη μικροβιακή δραστηριότητα στην κάτω μεριά των πετσιών και για να έλξει την υγρασία πίσω στα πετσιά.
Στη βιομηχανία των ελαστικών, το αλάτι χρησιμοποιείται στην παρασκευή συνθετικού ελαστικού, νεοπρενίου και τύπων λευκών ελαστικών. Η άλμη αλατιού και το θειικό οξύ χρησιμοποιούνται για τη συσσωμάτωση ενός γαλακτωποιημένου λάτεξ που παρασκευάζεται από χλωριωμένο 1,3-βουταδιένιο.
Το αλάτι προστίθεται επίσης για να διασφαλίσει το έδαφος και να δώσει σταθερότητα στα θεμέλια στα οποία κατασκευάζονται οι αυτοκινητόδρομοι. Το αλάτι βοηθά στην ελαχιστοποίηση των επιπτώσεων της μετατόπισης που προκαλείται κάτω από την επιφάνεια λόγω των μεταβολών στην υγρασία και το κυκλοφορικό φορτίο.
Το χλωριούχο νάτριο χρησιμοποιείται, μερικές φορές,  ως ένα φθηνό και ασφαλές ξηραντικό λόγω των υγροσκοπικών ιδιοτήτων του, καθιστώντας το αλάτισμα μια αποτελεσματική μέθοδο συντήρησης των τροφίμων ιστορικά· το αλάτι αφαιρεί το νερό από τα βακτήρια μέσω της ωσμωτικής πίεσης, εμποδίζοντας την αναπαραγωγή τους, μια βασική πηγή αλλοίωσης της τροφής. Αν και υπάρχουν πιο αποτελεσματικά ξηραντικά, λίγα είναι ασφαλή στους ανθρώπους σε περίπτωση πρόσληψής τους.

Αποσκλήρυνση του νερού

Το σκληρό νερό περιέχει ιόντα ασβεστίου και μαγνησίου που επιδρούν με την ενέργεια του σαπουνιού και συνεισφέρουν στη συσσώρευση πουριού ή φιλμ των αλκαλικών ορυκτών αποθέσεων σε οικιακό και βιομηχανικό εξοπλισμό και σωλήνες. Οι εμπορικές και οικιακές μονάδες αποσκλήρυνσης του νερού χρησιμοποιούν ιονανταλλακτικές ρητίνες για να αφαιρεθούν τα ιόντα που προκαλούν τη σκληρότητα. Αυτές οι ρητίνες δημιουργούνται και αναδημιουργούνται χρησιμοποιώντας χλωριούχο νάτριο.

Αλάτι δρόμων

Η δεύτερη μεγαλύτερη εφαρμογή του αλατιού είναι για την αποπαγοποίηση και την αντιπαγοποίηση των δρόμων, και στους κάδους αλατιού και στα εκχιονιστικά. Με την πρόβλεψη χιονοπτώσεων, οι δρόμοι "αντιπαγώνονται" καλύτερα με άλμη (πυκνό διάλυμα αλατιού σε νερό), που αποτρέπει τον δεσμό μεταξύ του παγωμένου χιονιού και της επιφάνειας του δρόμου. Αυτή η διαδικασία αποτρέπει την έντονη χρήση του αλατιού μετά τη χιονόπτωση. Για την αποπαγοποίηση χρησιμοποιούνται μείγματα άλμης και αλατιού, μερικές φορές με πρόσθετα υλικά όπως χλωριούχο ασβέστιο και/ή χλωριούχο μαγνήσιο. Η χρήση του αλατιού ή της άλμης γίνεται αναποτελεσματική κάτω από τους −10 °C (14 °F).
Το αλάτι για αποπαγοποίηση πριν να διανεμηθεί αναμειγνύεται με λιγότερο από 100 ppm σιδηροκυανιούχου νατρίου ως αντισυσσωματικού παράγοντα, που ενεργοποιεί το ορυκτό αλάτι να ρέει ελεύθερα από τα αντιπαγοποιητικά οχήματα παρά το ότι ήταν στοιβαγμένο πριν τη χρήση. Στα πρόσφατα χρόνια, αυτό το πρόσθετο έχει επίσης χρησιμοποιηθεί στο επιτραπέζιο αλάτι. Άλλα πρόσθετα έχουν χρησιμοποιηθεί για να μειώσουν τα συνολικά κόστη. Παραδείγματος χάρη, στις ΗΠΑ, ένα παραπροϊόν από υδατανθρακικό διάλυμα επεξεργασίας σακχαρότευτλου αναμείχθηκε με ορυκτό αλάτι και προσκολλήθηκε στις επιφάνειες των δρόμων κατά περίπου 40% καλύτερα από μόνο του το χαλαρό ορυκτό αλάτι. Επειδή παρέμεινε στον δρόμο περισσότερο, η επεξεργασία δεν ήταν ανάγκη να επαναληφθεί πολλές φορές, εξοικονομώνοντας χρόνο και χρήμα.
Από πλευράς όρων της φυσικοχημείας, το ελάχιστο σημείο πήξης ενός διαλύματος νερού-άλατος είναι −21,12 °C (−6,02 °F) για διάλυμα 23,31 w/w% άλατος. Η πήξη κοντά σε αυτήν τη συγκέντρωση είναι όμως τόσο αργή που το ευτηκτικό σημείο των −22,4 °C (−8,3 °F) μπορεί να φτάσει με συγκέντρωση περίπου 25 w/w% αλατιού.

Περιβαλλοντικές επιπτώσεις

Το αλάτι των δρόμων καταλήγει στην υδάτινη μάζα του γλυκού νερού και μπορεί να βλάψει τα υδρόβια φυτά και ζώα διαταράσσοντας την ικανότητα ωσμορύθμισής τους. Η πανταχού παρουσία του αλατιού θέτει ένα πρόβλημα σε κάθε εφαρμογή παράκτιας επικάλυψης, επειδή τα παγιδευμένα άλατα προκαλούν μεγάλα προβλήματα στην πρόσφυση. Οι ναυτικές αρχές και οι ναυπηγοί παρακολουθούν τις συγκεντρώσεις άλατος στις επιφάνειες κατά τη διάρκεια της κατασκευής. Οι μέγιστες συγκεντρώσεις άλατος εξαρτώνται από την αρχή και την εφαρμογή. Ο κανονισμός του Διεθνούς Οργανισμού Ναυσιπλοΐας (IMO) χρησιμοποιείται κυρίως και καθορίζει τα επίπεδα του αλατιού σε ένα μέγιστο 50 mg/m² διαλυτών αλάτων μετρημένων ως χλωριούχου νατρίου. Αυτές οι μετρήσεις γίνονται μέσω μιας δοκιμής Μπρεσλ (Bresle test).
Στην αποπαγοποίηση αυτοκινητοδρόμων, το αλάτι έχει συσχετιστεί με διάβρωση του καταστρώματος των γεφυρών, των μηχανοκίνητων μέσων, των ράβδων και καλωδίων ενίσχυσης και των απροστάτευτων χαλύβδινων κατασκευών που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή δρόμων. Η επιφανειακή απορροή, ο ψεκασμός οχημάτων και ό,τι  επηρεάζεται από τον αέρα επιδρά στο έδαφος, τη βλάστηση στις άκρες του δρόμου και τις ροές τοπικών επιφανειακών καθώς και υπόγειων υδάτων. Αν και αποδείξεις της περιβαλλοντικής επιβάρυνσης από αλάτι, έχει βρεθεί κατά τη διάρκεια της μέγιστης χρήσης, οι εαρινές βροχές και το λιώσιμο των χιονιών αραιώνουν συνήθως τις συγκεντρώσεις του νατρίου στην περιοχή όπου ρίχτηκε το αλάτι. Μια μελέτη του 2009 βρήκε ότι το 70 % περίπου του αλατιού του αλατιού των δρόμων που ρίχτηκε στην περιοχή του μετρό της Μινεάπολις-Σαιντ Πωλ διατηρήθηκε στη λεκάνη απορροής.

Βιομηχανία τροφίμων, ιατρική και γεωργία

Πολλοί μικροοργανισμοί δεν μπορούν να ζήσουν σε ένα υπερβολικά αλμυρό περιβάλλον: το νερό φεύγει από τα  κύτταρα τους με ώσμωση. Για αυτόν τον λόγο το αλάτι χρησιμοποιείται στη συντήρηση κάποιων τροφίμων, όπως στο καπνιστά μπέικον, ψάρια ή στα λάχανα.
Το αλάτι προστίθεται στο τρόφιμο, είτε από τον παραγωγό του τροφίμου είτε από τον καταναλωτή, ως ενισχυτικό γεύσης, συντηρητικό συνδετικό, πρόσθετο ελέγχου της ζύμωσης, παράγοντας ελέγχου της υφής και στην εμφάνιση του χρώματος. Η κατανάλωση αλατιού στη βιομηχανία τροφίμων υποδιαιρείται, με μειούμενη σειρά κατανάλωσης, στην επεξεργασία άλλων τροφίμων, στη συσκευασία κρέατος, στην κονσερβοποίηση, στην αρτοποιία, στα προϊόντα άλεσης κόκκων. Το αλάτι προστίθεται για να βελτίωση την εμφάνιση του χρώματος στο μπέικον, στο ζαμπόν και σε άλλα επεξεργασμένα προϊόντα κρέατος. Ως συντηρητικό, το αλάτι εμποδίζει την ανάπτυξη βακτηρίων. Το αλάτι δρα ως συνδετικό στα λουκάνικα για να σχηματίσει μια γέλη σύνδεσης που αποτελείται από κρέας, λιπαρά και υγρασία. Το αλάτι δρα επίσης ως βελτιωτικό της γεύσης και ως τρυφεροποιητής.
Σε πολλές γαλακτοβιομηχανίες, προστίθεται αλάτι στο τυρί ως παράγοντας χρώματος, ζύμωσης ή ελέγχου υφής. Ο γαλακτοκομικός υποτομέας περιλαμβάνει εταιρείες που κατασκευάζουν βούτυρο γαλακτοκομίας, συμπυκνωμένο και εβαπορέ γάλα, παγωμένα επιδόρπια, παγωτά, φυσικό και επεξεργασμένο τυρί και ιδιαίτερα γαλακτοκομικά προϊόντα. Στην κονσερβοποίηση, το αλάτι προστίθεται κυρίως ως ενισχυτικό της γεύσης και συντηρητικό. Χρησιμοποιείται επίσης ως μεταφορέας για άλλα συστατικά,  αφυδατικό μέσο, παρεμποδιστής ενζύμου και τρυφεροποιητής. Στην αρτοποιία, το αλάτι προστίθεται για να ελέγξει τον ρυθμό της ζύμωσης στη ζύμη του ψωμιού. Χρησιμοποιείται, επίσης, για να ενισχύσει τη γλουτένη (το ελαστικό σύμπλοκο πρωτεΐνης - νερού σε συγκεκριμένες ζύμες) και ως ενισχυτικό γεύσης, όπως ως γαρνιτούρα σε ψημένα προϊόντα. Η κατηγορία επεξεργασίας τροφίμων περιλαμβάνει, επίσης, προϊόντα άλεσης κόκκων. Αυτά τα προϊόντα αποτελούνται από αλεσμένο αλεύρι και ρύζι και τρόφιμα πρωινού από δημητριακά και αναμειγμένο ή έτοιμο αλεύρι. Το αλεύρι χρησιμοποιείται και ως καρύκευμα, π.χ. στα πατατάκια, στα πρέτζελ καθώς και σε τρόφιμα σκύλων και ζώων.
Το χλωριούχο νάτριο χρησιμοποιείται στην κτηνιατρική ως μέσο πρόκλησης εμετού. Δίνεται ως ζεστό κορεσμένο διάλυμα. Ο εμετός μπορεί επίσης να προκληθεί με φαρυγγική τοποθέτηση μικρής ποσότητας από απλό αλάτι ή κρυστάλλους αλατιού.

Πυρόσβεση

Το χλωριούχο νάτριο είναι ο κύριος πυροσβεστικός παράγοντας στους πυροσβεστήρες (Met-L-X, Super D) που χρησιμοποιούνται σε φωτιές αναφλέξιμων μετάλλων όπως το μαγνήσιο, το κάλιο, το νάτριο και κράματα NaK alloys (τάξη D). Προστίθεται θερμοπλαστική σκόνη στο μείγμα, μαζί με αδιαβροχοποιημένα (στεατικά μέταλλα) και αντισυσσωματικά υλικά (φωσφορικό ασβέστιο) για να σχηματίσουν το κατασβεστικό μέσο. Όταν εφαρμόζεται στη φωτιά, το αλάτι δρα ως απαγωγός θερμότητας, απλώνοντας τη θερμότητα από τη φωτιά και σχηματίζοντας επίσης μια κρούστα αποκλεισμού οξυγόνου για να περιορίζοντας τη φωτιά. Το πλαστικό πρόσθετο λιώνει και βοηθά την κρούστα να διατηρήσει την ακεραιότητά της μέχρι το καιόμενο μέταλλο να ψυχθεί κάτω από τη θερμοκρασία ανάφλεξής του. Αυτός ο τύπος πυροσβεστήρα επινοήθηκε στο τέλος της δεκαετίας του 1940 ως μια που λειτουργεί με φυσίγγιο, αν και αποθηκευμένες εκδόσεις υπό πίεση είναι τώρα δημοφιλείς. Συνηθισμένα μεγέθη είναι 30 λίμπρες (14 kg) φορητοί πυροσβεστήρες και 350 λίμπρες (160 kg) τροχήλατοι.

Καθαριστικό

Τουλάχιστον από τον μεσαίωνα, οι άνθρωποι χρησιμοποιούν το αλάτι ως μέσο καθαρισμού τρίβοντάς το στις οικιακές επιφάνειες. Χρησιμοποιείται επίσης σε πολλά επώνυμα σαμπουάν, οδοντόκρεμες και γενικά στην αποπαγοποίηση δρόμων και κομματιών από πάγο.

Οπτική χρήση

Κρύσταλλοι NaCl χωρίς ατέλειες έχουν οπτική διαπερατότητα περίπου 90% μεταξύ 200 nm and 20 µm. Χρησιμοποιήθηκε σε οπτικά συστατικά (παράθυρα και πρίσματα) που λειτουργούσαν στην περιοχή του υπέρυθρου, όπου υπάρχουν λίγες μη απορροφητικές εναλλακτικές λύσεις και όπου οι απαιτήσεις για απουσία μικροσκοπικών ανομοιογενειών ήταν λιγότερο αυστηρές από ότι στην περιοχή του ορατού. Αν και οι κρύσταλλοι του NaCl είναι φτηνοί, είναι μαλακοί και υγροσκοπικοί και όταν εκτίθενται στον περιβάλλοντα αέρα καλύπτονται βαθμιαία με "πάγο". Αυτό περιορίζει τη χρήση του NaCl σε ξηρά περιβάλλοντα ή σε βραχυχρόνιες χρήσεις. Σήμερα, υλικά όπως ο σεληνιούχος ψευδάργυρος (ZnSe), που είναι πιο ισχυρός μηχανικά και λιγότερο ευαίσθητος στην υγρασία χρησιμοποιούνται αντί για το NaCl για την περιοχή του υπέρυθρου.

Βιολογικές λειτουργίες

Η επί μακρό κρατούσα άποψη ότι η δίαιτα με πολύ αλάτι αυξάνει τον κίνδυνο καρδιοαγγειακών νοσημάτων εξετάζεται εξονυχιστικά. Πιο πρόσφατα, το διαιτητικό αλάτι έδειξε να εξασθενίζει την παραγωγή μονοξειδίου του αζώτου.  Το μονοξείδιο του αζώτου (NO) συνεισφέρει στην ομοιόσταση των αγγείων παρεμποδίζοντας την αγγειακή συστολή και ανάπτυξη του λείου μυός, τη συσσωμάτωση των αιμοπεταλίων και την προσκόλληση των λευκοκυττάρων στο ενδοθήλιο.