氯化钠

氯化钠（化学式：NaCl），俗称食盐、盐，是一种离子化合物。钠离子和氯离子的原子质量分别为22.99g和35.45g/mol，也就是说100g的氯化钠中含有39.34g的钠和60.66g的氯。氯化钠是海水中盐分的主要组成部分，它的存在也使得海水有其特有的咸味。氯化钠也是细胞外液的主要盐类，0.9%的氯化钠水溶液俗称为生理盐水。其可食用的形态是食盐的主要成分，多用于食物的调味和保存。

在工业中，主要用于制造氢氧化钠和氯以及应用于聚氯乙烯、塑料、木浆（纸浆）等许多其他产品的生产过程。由于它可以降低水的熔点，偶尔也用于解冻冰冻的路面。

氯化钠的pH是7。

## 晶体结构

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氯化钠晶体的内部结构，是人类测试的第一个晶体结构。氯化钠的晶体形成立体对称，每个离子有六个相邻的离子，组成一个八面体。其晶体结构中，较大的氯离子排成立方最密堆积（ccp），较小的钠离子则填充氯离子之间的八面体的空隙。每个离子周围都被六个其他的离子包围着。这种结构也存在于其他很多化合物中，称为氯化钠型结构。

名称｜英文名｜代号｜晶格结构｜晶系｜配位｜举例｜示意图（点击可放大）

氯化钠结构｜NaCl structure｜B1型｜面心立方晶格｜立方晶系｜

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氯化钠的晶体主要有带正电荷的Na+和带负电荷的Cl−组成，Na+和Cl−在相互垂直的3个方向上的平面上以1:1的比例均匀分布，每个方向上的平面上电荷的代数和为0，称为“电性中和面”。“电性中和面”内静电力较强，但相互平行的相邻的“电性中和面”之间的静电力较弱，导致氯化钠晶体的解理沿着这3个互相垂直的方向产生。因此，当氯化钠晶体受到外力发生破裂时，容易沿着这3个方向破裂开形成一个垂直的“三面凹角”。

## 性质

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### 物理性质

氯化钠在多数情况下是白色的粉末，其结晶是半透明的立方体，但也可能会因杂质而呈现出蓝或紫的色调。氯化钠的莫耳质量是58.443g/mol，熔点为801°C，沸点为1465°C，密度是每立方厘米2.17克。莫氏硬度为2～2.5。

氯化钠易溶于水，常温下在水中的溶解度是359克/升。食盐水的物理性质与纯水有较大的差异。常压下，水盐体系的低共熔点为−21.12 °C（−6.02 °F），低共熔物中盐的质量分数为23.31%。该质量分数的食盐水沸点约为108.7 °C （227.7 °F）。氯化钠溶液的PH值不是正好等于7，而是视浓度，温度及纯度而定，介于5.6至8.4之间。

依据sigma Aldrich 物质资料表: 氯化钠水中溶解度为(25°C) 357 mg/ml, 100°C为 384 mg/ml。饱和食盐水之密度为 (25°C) 1.202 g/ml。

依此换算25°C 饱和食盐水每一立方公分含316.223毫克之氯化钠。

(网络上之饱和生理食盐水密度错误甚多，推估为教学现场密度考题衍生之错误)

氯化钠在不同溶液中的溶解度g / 1 kg，25℃

水｜360

甲酰胺｜94

甘油｜83

1,2-丙二醇｜71

甲酸｜52

液氨｜30.2

甲醇｜14

乙醇｜0.65

二甲基甲酰胺｜0.4

1-丙醇｜0.124

环丁砜｜0.05

1-丁醇｜0.05

异丙醇｜0.03

1-戊醇｜0.018

乙腈｜0.003

丙酮｜0.00042

温度｜°C｜800｜850｜900｜1000｜1100

电导率 σ｜S·m−1｜3,58｜3,75｜3,90｜4,17｜4,39

### 化学性质

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氯化钠是一种离子化合物，化学式为$NaCl$，代表钠离子与氯离子的比例是一比一，之间靠离子键结合。钠原子将其3s态电子转移到氯原子的3d态上，两者都达到稳定的电子结构。带正电的钠离子与带负电的氯离子相互吸引，稳定的结合在一起。

氯化钠溶于水时，完全电离为钠离子与氯离子。他们会使纯水靠氢键键合形成的正常结构（四面体排列）遭到破坏。Na+与水分子的结合力大约是水分子间氢键的4倍。

从冷溶液中析出的盐当中，每个盐分子带有两个结晶水：NaCl·2H2O。

氯化钠溶液的检验可分两步完成。首先，向溶液中滴入硝酸酸化过的硝酸银溶液，有白色沉淀（氯化银）产生，证明有Cl-。然后用铂丝蘸取少量溶液，置于酒精灯上灼烧，火焰呈黄色，可证含有Na+。

制取金属钠｜$\mathrm{2NaCl (\text{熔 融 })}\;\xrightarrow{\text{電 解 }}\;\mathrm{2Na + Cl_2}\uparrow$

电解饱和食盐水｜$\mathrm{2NaCl + 2H_2O}\;\xrightarrow{\text{電 解 }}\;\mathrm{H_2\uparrow + Cl_2\uparrow + 2NaOH}$

和硝酸银反应｜$\mathrm{ NaCl + AgNO_3 }\;\xrightarrow\;\mathrm{ NaNO_3 + AgCl }$

氯化钠固体中加入浓硫酸｜$\mathrm{2NaCl + H_2 SO_4(\text{濃 })}\;\xrightarrow{\bigtriangleup}\;\mathrm{2HCl + Na_2SO_4}$ $\mathrm{NaCl + H_2 SO_4(\text{濃 })}\;\xrightarrow{\text{微 熱 }}\;\mathrm{HCl\uparrow + NaHSO_4}$

## 制法

海水和盐湖是氯化钠的主要来源。

- 蒸发咸水（如晾晒海水），在水没有完全蒸干前滤出氯化钠晶体。适合大量生产。
- 少量精制：将粗盐溶解于水中，过滤掉不溶性杂质，再加精制剂如NaOH、Na2CO3 和CaCl2 等，使SO42−、Ca2+、Mg2+ 等可溶性杂质转化成沉淀，并滤除。最后用盐酸将pH调节至7以下，蒸干溶液，得到氯化钠晶体。
- 实验室里的制备方法：将过量的盐酸和氢氧化钠，碳酸氢钠，氧化钠或碳酸钠等钠盐的水溶液混合，或将过氧化氢与次氯酸钠溶液混合，蒸干溶液，析出氯化钠晶体。

$$HCl(aq) + NaOH(aq) -> NaCl(aq) + H2O(l)$$ $$HCl(aq) + NaHCO3(aq) -> NaCl(aq) + CO2(g) + H2O(l)$$ $$2HCl(aq) + Na2O(s) -> 2NaCl(aq) + H2O(l)$$ $$4HCl(aq) + 2Na2O2(s) -> 4NaCl(aq) + O2(g) + 2H2O(l)$$ $$2HCl(aq) + Na2CO3(aq) -> 2NaCl(aq) + CO2(g) + H2O(l)$$ $$H2O2(aq) + NaClO(aq) -> NaCl(aq) + O2(g) + H2O(l)$$

- 把金属钠放进盐酸，蒸干溶液，得到氯化钠晶体。

$$2HCl(aq) + 2Na(s) -> 2NaCl(aq) + H2(g)$$

但此为爆炸性反应，一般不会使用。

- 把金属钠加热，并放进氯气中混合，得到氯化钠晶体。

$$2Na(s) + Cl2(g)-> 2NaCl(s)$$

## 用途

氯化钠的用途很广，使用量也大。根据1974年的统计数据，美国生产的氯化钠中只有2.7%作为家用食盐出售，16.6%用于路面除冰，4.2%用于动物饲料，1.8%用于硬水软化，剩余60%以上均被用于工业生产。

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### 各种化合物的生产

氯化钠是各种化学反应的生产中（不管是直接还是间接使用）不可缺少的原料。

#### 氯碱法

由电解饱和食盐水溶液制取氢氧化钠、氯气和氢气的工业生产方法，是重要的基础化学工业之一。其反应如下：

$\mathrm{2NaCl + 2H_2O}\; \xrightarrow{\text{电 解 }}\;\mathrm{H_2\uparrow + Cl_2\uparrow + 2NaOH}$

#### 氨碱法

也叫索尔维法，是工业生产碳酸钠的主要方法。此反应需要氯化钠和石灰石，其产物是氯化钙和碳酸钠。

$$2NaCl + CaCO3 -> CaCl2 + Na2CO3$$

#### 联合制碱法

也叫侯氏制碱法，同样是工业生产碳酸钠的主要方法。此反应需要氯化钠、水、二氧化碳和氨气，其产物是氮肥氯化铵和碳酸氢钠，再经加热使碳酸氢钠分解为碳酸钠。

$$NaCl + CO2 + NH3 + H2O -> NaHCO3 + NH4Cl$$

### 硬水软化

硬水（如井水）含有大量的镁离子和钙离子。硬水有许多危害，包括降低洗衣液的效果和阻塞水管，因此需要用离子交换树脂将其置换出来。氯化钠用于更新已失效的离子交换树脂，使其能重复使用。

### 餐饮

氯化钠能产生人类能感知的咸味，是一种常见的调味料。食盐中一般含有97至99%的氯化钠。此外，海盐及新鲜开采的石盐（多数来自史前海洋）也含有微量的稀有元素，这些稀有元素通常对健康有益。

食盐中的钠是人体必需的营养素之一，但摄取过量的食盐易得高血压，或其它心血管疾病。世界卫生组织建议，成年人每天应摄取少于2克的钠，相当于5克食盐。

### 医学

氯化钠对于地球上的生命非常重要。大部分生物组织中含有多种盐类。钠离子在体内负责调节神经冲动的传导。血液中的钠离子浓度直接关系到体液的安全水平的调节，浓度失常会导致高钠血症或低血钠症。

0.9%的氯化钠水溶液称为生理盐水，因为它与血浆有相同的渗透压。生理盐水是主要的体液替代物，广泛用于治疗及预防脱水，也用于静脉注射治疗及预防血量减少性休克。

### 工业

氯化钠是无机重化工业的基础，在无机化工中，使用的食盐比其他任何原料都要多。其中，消耗食盐最多的工艺是氯碱法，该工艺通过电解食盐水制备氢氧化钠、氯气和氢气，通过电解熔盐获得金属钠和氯气。氯气主要被用于合成含氯有机化合物（如氯氟烃、聚氯乙烯）和消毒漂白，氢氧化钠则被广泛运用于无机化工和纸浆处理。另一种消耗食盐量比较大的工艺是氨碱法，该法通过往食盐水中注入氨和二氧化碳来制备碳酸氢钠，进而制备碳酸钠。大部分碳酸钠被用于制造玻璃。

- 氯碱工业中，电解氯化钠水溶液，产生氢气、氯气和氢氧化钠。
- 电解熔融氯化钠制备金属钠。可加入助熔剂（如氯化钙）降低熔点。
- 氨碱法、联合制碱法中，氯化钠和二氧化碳、氨气一起制备纯碱。

### 道路

用于路面除冰是除了工业生产之外盐的主要用途。

## 外部链接

- Salt United States Geological Survey Statistics and Information
- Calculators: surface tensions , and densities, molarities and molalities of aqueous NaCl (and other salts)
- JtBaker MSDS

## 基本资料

- 英文名：Sodium chloride
- 域：氯化钠晶体
- 说明：透明晶体
- IUPACName：Sodium chloride
- 其他名称：食盐、石盐、盐、食用盐
- CASNo：7647-14-5
- RTECS：VZ4725000
- PubChem：5234
- UNII：451W47IQ8X
- EINECS：231-598-3
- KEGG：D02056
- MeSHName：Sodium+chloride
- ChEBI：26710
- ChEMBL：1200574
- Beilstein：3534976
- Gmelin：13673
- 3D模型（JSmol）：Na+.Cl-
- StdInChI：1S/ClH.Na/h1H;/q;+1/p-1
- InChI：1/ClH.Na/h1H;/q;+1/p-1
- StdInChIKey：FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M
- InChIKey：FAPWRFPIFSIZLT-REWHXWOFAE
- ChemSpiderID：5044
- 化学式：NaCl
- MolarMass：58.44277
- 外貌：白色或无色晶体或粉末
- 水溶性：36.0 g/100 g (25 °C)
- SolubleOther：微溶于乙醇（详见“物理性质”一节）
- 密度：2.17 g/cm³ (固)
- MeltingPt：802.018 °C （1075.168 K）
- BoilingPt：1465 °C （1738.15 K）
- RefractIndex：1.55 （500 nm）
- Coordination：八面体
- CrystalStruct：面心立方结构
- LattConst_a：564 pm
- LD50：3 g/kg（口服，大鼠）
- NFPA-H：0
- NFPA-F：0
- NFPA-R：0
- 燃点：不可燃
- SPhrases：无
- OtherAnions：氟化钠、溴化钠、碘化钠
- OtherCations：氯化锂、氯化钾、氯化铷、氯化铯、氯化镁、氯化钙、氯化钡
- 类型：盐
- OtherFunctn：乙酸钠