氯化鈉

**氯化鈉**（化學式：NaCl），是一種離子化合物。鈉離子和氯離子的原子質量分別為 22.99 和 35.45g/mol。也就是說 100g 的氯化鈉中含有 39.34 g 的鈉和 60.66 g 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，0.89% 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冰點，偶爾也用於解凍冰凍的路面。

氯化鈉的 pH 是 7。

## 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可缺少的原料，不管是直接還是間接使用大都少不了。

#### 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_{2}O} \;\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。

#### 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、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。

#### 硬水軟化

硬水（如井水）含有大量的鎂離子鈣離子。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。

## 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。

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 58.443 克 / 莫耳，熔點為 801 °C（1,474 °F），沸點為 1,465 °C（2,669 °F），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)

### 化學性質

氯化鈉是一種離子化合物，化學式為 ${\ce {NaCl}}$ ，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，蒸乾溶液，析出氯化鈉晶體。

　
: ${\rm {HCl(aq)+NaOH(aq)\rightarrow NaCl(aq)+H_{2}O(l)}}$

　
: ${\rm {HCl(aq)+NaHCO_{3}(aq)\rightarrow NaCl(aq)+CO_{2}(g)+H_{2}O(l)}}$

　
: ${\rm {2HCl(aq)+Na_{2}O(s)\rightarrow 2NaCl(aq)+H_{2}O(l)}}$

　
: ${\rm {2HCl(aq)+Na_{2}CO_{3}(aq)\rightarrow 2NaCl(aq)+CO_{2}(g)+H_{2}O(l)}}$

* 把金屬鈉放進鹽酸，蒸乾溶液，得到氯化鈉晶體。

　
: ${\rm {2HCl(aq)+2Na(s)\rightarrow 2NaCl(aq)+H_{2}(g)}}$

　
: 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。

　
: ${\rm {2Na(s)+Cl_{2}(g)\rightarrow 2NaCl(s)}}$

## 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。

### 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。

## 注釋

## 參考資料

## 參考文獻

## 參見

* 食鹽
* 離子晶體

## 外部連結

* Salt （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） United States Geological Survey Statistics and Information
* Using Salt and Sand for Winter Road Maintenance. Road Management Journal. December 1997 [2020-02-14]. （原始內容存檔於 2016-09-21）.
* Calculators: surface tensions （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, and densities, molarities and molalities （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） of aqueous NaCl (and other salts)
* JtBaker MSDS