氯化鈉

氯化鈉（化學式：NaCl），俗稱食鹽、鹽，是一種離子化合物。鈉離子和氯離子的原子質量分別為22.99g和35.45g/mol，也就是說100g的氯化鈉中含有39.34g的鈉和60.66g的氯。氯化鈉是海水中鹽分的主要組成部分，它的存在也使得海水有其特有的鹹味。氯化鈉也是細胞外液的主要鹽類，0.9%的氯化鈉水溶液俗稱為生理鹽水。其可食用的形態是食鹽的主要成分，多用於食物的調味和保存。

在工業中，主要用於製造氫氧化鈉和氯以及應用於聚氯乙烯、塑料、木漿（紙漿）等許多其他產品的生產過程。由於它可以降低水的熔點，偶爾也用於解凍冰凍的路面。

氯化鈉的pH是7。

## 晶體結構

氯化鈉晶體的內部結構，是人類測試的第一個晶體結構。氯化鈉的晶體形成立體對稱，每個離子有六個相鄰的離子，組成一個八面體。其晶體結構中，較大的氯離子排成立方最密堆積（ccp），較小的鈉離子則填充氯離子之間的八面體的空隙。每個離子周圍都被六個其他的離子包圍著。這種結構也存在於其他很多化合物中，稱為氯化鈉型結構。

名稱｜英文名｜代號｜晶格結構｜晶系｜配位｜舉例｜示意圖（點擊可放大）

氯化鈉結構｜NaCl structure｜B1型｜面心立方晶格｜立方晶系

氯化鈉的晶體主要有帶正電荷的Na+和帶負電荷的Cl−組成，Na+和Cl−在相互垂直的3個方向上的平面上以1:1的比例均勻分布，每個方向上的平面上電荷的代數和為0，稱為「電性中和面」。「電性中和面」內靜電力較強，但相互平行的相鄰的「電性中和面」之間的靜電力較弱，導致氯化鈉晶體的解理沿著這3個互相垂直的方向產生。因此，當氯化鈉晶體受到外力發生破裂時，容易沿著這3個方向破裂開形成一個垂直的「三面凹角」。

## 性質

### 物理性質

氯化鈉在多數情況下是白色的粉末，其結晶是半透明的立方體，但也可能會因雜質而呈現出藍或紫的色調。氯化鈉的莫耳質量是58.443g/mol，熔點為801°C，沸點為1465°C，密度是每立方厘米2.17克。莫氏硬度為2～2.5。

氯化鈉易溶於水，常溫下在水中的溶解度是359克/升。食鹽水的物理性質與純水有較大的差異。常壓下，水鹽體系的低共熔點為−21.12 °C（−6.02 °F），低共熔物中鹽的質量分數為23.31%。該質量分數的食鹽水沸點約為108.7 °C （227.7 °F）。氯化鈉溶液的PH值不是正好等於7，而是視濃度，溫度及純度而定，介於5.6至8.4之間。

依據sigma Aldrich 物質資料表: 氯化鈉水中溶解度為(25°C) 357 mg/ml, 100°C為 384 mg/ml。飽和食鹽水之密度為 (25°C) 1.202 g/ml。

依此換算25°C 飽和食鹽水每一立方公分含316.223毫克之氯化鈉。

(網路上之飽和生理食鹽水密度錯誤甚多，推估為教學現場密度考題衍生之錯誤)

氯化鈉在不同溶液中的溶解度g / 1 kg，25℃

水｜360

甲醯胺｜94

甘油｜83

1,2-丙二醇｜71

甲酸｜52

液氨｜30.2

甲醇｜14

乙醇｜0.65

二甲基甲醯胺｜0.4

1-丙醇｜0.124

環丁碸｜0.05

1-丁醇｜0.05

異丙醇｜0.03

1-戊醇｜0.018

乙腈｜0.003

丙酮｜0.00042

溫度｜°C｜800｜850｜900｜1000｜1100

電導率 σ｜S·m−1｜3,58｜3,75｜3,90｜4,17｜4,39

### 化學性質

氯化鈉是一種離子化合物，化學式為$NaCl$，代表鈉離子與氯離子的比例是一比一，之間靠離子鍵結合。鈉原子將其3s態電子轉移到氯原子的3d態上，兩者都達到穩定的電子結構。帶正電的鈉離子與帶負電的氯離子相互吸引，穩定的結合在一起。

氯化鈉溶於水時，完全電離為鈉離子與氯離子。他們會使純水靠氫鍵鍵合形成的正常結構（四面體排列）遭到破壞。Na+與水分子的結合力大約是水分子間氫鍵的4倍。

從冷溶液中析出的鹽當中，每個鹽分子帶有兩個結晶水：NaCl·2H2O。

氯化鈉溶液的檢驗可分兩步完成。首先，向溶液中滴入硝酸酸化過的硝酸銀溶液，有白色沉澱（氯化銀）產生，證明有Cl-。然後用鉑絲蘸取少量溶液，置於酒精燈上灼燒，火焰呈黃色，可證含有Na+。

製取金屬鈉｜$\mathrm{2NaCl (\text{熔 融 })}\;\xrightarrow{\text{電 解 }}\;\mathrm{2Na + Cl_2}\uparrow$

電解飽和食鹽水｜$\mathrm{2NaCl + 2H_2O}\;\xrightarrow{\text{電 解 }}\;\mathrm{H_2\uparrow + Cl_2\uparrow + 2NaOH}$

和硝酸銀反應｜$\mathrm{ NaCl + AgNO_3 }\;\xrightarrow\;\mathrm{ NaNO_3 + AgCl }$

氯化鈉固體中加入濃硫酸｜$\mathrm{2NaCl + H_2 SO_4(\text{濃 })}\;\xrightarrow{\bigtriangleup}\;\mathrm{2HCl + Na_2SO_4}$ $\mathrm{NaCl + H_2 SO_4(\text{濃 })}\;\xrightarrow{\text{微 熱 }}\;\mathrm{HCl\uparrow + NaHSO_4}$

## 製法

海水和鹽湖是氯化鈉的主要來源。

- 蒸發鹹水（如晾曬海水），在水沒有完全蒸乾前濾出氯化鈉晶體。適合大量生產。
- 少量精製：將粗鹽溶解於水中，過濾掉不溶性雜質，再加精製劑如NaOH、Na2CO3 和CaCl2 等，使SO42−、Ca2+、Mg2+ 等可溶性雜質轉化成沉澱，並濾除。最後用鹽酸將pH調節至7以下，蒸乾溶液，得到氯化鈉晶體。
- 實驗室里的製備方法：將過量的鹽酸和氫氧化鈉，碳酸氫鈉，氧化鈉或碳酸鈉等鈉鹽的水溶液混合，或將過氧化氫與次氯酸鈉溶液混合，蒸乾溶液，析出氯化鈉晶體。

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

- 把金屬鈉放進鹽酸，蒸乾溶液，得到氯化鈉晶體。

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

但此為爆炸性反應，一般不會使用。

- 把金屬鈉加熱，並放進氯氣中混合，得到氯化鈉晶體。

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

## 用途

氯化鈉的用途很廣，使用量也大。根據1974年的統計數據，美國生產的氯化鈉中只有2.7%作為家用食鹽出售，16.6%用於路面除冰，4.2%用於動物飼料，1.8%用於硬水軟化，剩餘60%以上均被用於工業生產。

### 各種化合物的生產

氯化鈉是各種化學反應的生產中（不管是直接還是間接使用）不可缺少的原料。

#### 氯鹼法

由電解飽和食鹽水溶液製取氫氧化鈉、氯氣和氫氣的工業生產方法，是重要的基礎化學工業之一。其反應如下：

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

#### 氨鹼法

也叫索爾維法，是工業生產碳酸鈉的主要方法。此反應需要氯化鈉和石灰石，其產物是氯化鈣和碳酸鈉。

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

#### 聯合制鹼法

也叫侯氏制鹼法，同樣是工業生產碳酸鈉的主要方法。此反應需要氯化鈉、水、二氧化碳和氨氣，其產物是氮肥氯化銨和碳酸氫鈉，再經加熱使碳酸氫鈉分解為碳酸鈉。

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

### 硬水軟化

硬水（如井水）含有大量的鎂離子和鈣離子。硬水有許多危害，包括降低洗衣液的效果和阻塞水管，因此需要用離子交換樹脂將其置換出來。氯化鈉用於更新已失效的離子交換樹脂，使其能重複使用。

### 餐飲

氯化鈉能產生人類能感知的鹹味，是一種常見的調味料。食鹽中一般含有97至99%的氯化鈉。此外，海鹽及新鮮開採的石鹽（多數來自史前海洋）也含有微量的稀有元素，這些稀有元素通常對健康有益。

食鹽中的鈉是人體必需的營養素之一，但攝取過量的食鹽易得高血壓，或其它心血管疾病。世界衛生組織建議，成年人每天應攝取少於2克的鈉，相當於5克食鹽。

### 醫學

氯化鈉對於地球上的生命非常重要。大部分生物組織中含有多種鹽類。鈉離子在體內負責調節神經衝動的傳導。血液中的鈉離子濃度直接關係到體液的安全水平的調節，濃度失常會導致高鈉血症或低血鈉症。

0.9%的氯化鈉水溶液稱為生理鹽水，因為它與血漿有相同的滲透壓。生理鹽水是主要的體液替代物，廣泛用於治療及預防脫水，也用於靜脈注射治療及預防血量減少性休克。

### 工業

氯化鈉是無機重化工業的基礎，在無機化工中，使用的食鹽比其他任何原料都要多。其中，消耗食鹽最多的工藝是氯鹼法，該工藝通過電解食鹽水製備氫氧化鈉、氯氣和氫氣，通過電解熔鹽獲得金屬鈉和氯氣。氯氣主要被用於合成含氯有機化合物（如氯氟烴、聚氯乙烯）和消毒漂白，氫氧化鈉則被廣泛運用於無機化工和紙漿處理。另一種消耗食鹽量比較大的工藝是氨鹼法，該法通過往食鹽水中注入氨和二氧化碳來製備碳酸氫鈉，進而製備碳酸鈉。大部分碳酸鈉被用於製造玻璃。

- 氯鹼工業中，電解氯化鈉水溶液，產生氫氣、氯氣和氫氧化鈉。
- 電解熔融氯化鈉製備金屬鈉。可加入助熔劑（如氯化鈣）降低熔點。
- 氨鹼法、聯合制鹼法中，氯化鈉和二氧化碳、氨氣一起製備純鹼。

### 道路

用於路面除冰是除了工業生產之外鹽的主要用途。

## 外部連結

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

## 基本資料

- 英文名：Sodium chloride
- 域：氯化鈉晶體
- 說明：透明晶體
- IUPACName：Sodium chloride
- 其他名稱：食鹽、石鹽、鹽、食用鹽
- 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
- 化學式：NaCl
- MolarMass：58.44277
- 外貌：白色或無色晶體或粉末
- 水溶性：36.0 g/100 g (25 °C)
- SolubleOther：微溶於乙醇（詳見「物理性質」一節）
- 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：八面體
- CrystalStruct：面心立方結構
- LattConst_a：564 pm
- LD50：3 g/kg（口服，大鼠）
- NFPA-H：0
- NFPA-F：0
- NFPA-R：0
- 燃點：不可燃
- SPhrases：無
- OtherAnions：氟化鈉、溴化鈉、碘化鈉
- OtherCations：氯化鋰、氯化鉀、氯化銣、氯化銫、氯化鎂、氯化鈣、氯化鋇
- 類型：鹽
- OtherFunctn：乙酸鈉