NATRIUMCHLORIDE (NACL): STRUCTUUR, EIGENSCHAPPEN, GEBRUIK - CHEMIE - 2026

Het natriumchloride , ook bekend als keukenzout of tafelzout, is een binair anorganisch zout van het alkalimetaalnatrium en chloorhalogeen. Het is de grootste component van eetbaar zout en de minerale vorm staat bekend als haliet. De molecuulformule is NaCl, en het beschrijft de stoichiometrische verhouding van zijn ionen (Na ⁺ Cl ^- ) en niet die van een afzonderlijk molecuul (Na-Cl)

Natriumchloride is een witte kristallijne vaste stof die wordt gevormd door de combinatie van natrium, een zilverwit metaal, dat heftig reageert met water, en het element chloor, een giftig, bijtend en bleekgroen gas.

Bron: Pixabay

De bovenste afbeelding toont een deel van de NaCl-kristallen. Hoe is het mogelijk dat uit twee elementen zo gevaarlijk als Na en Cl ₂ een eetbaar zout kan worden gevormd? Ten eerste is de chemische vergelijking voor zijn vorming:

2Na (s) + Cl ₂ (g) => 2NaCl (s)

Het antwoord ligt in de aard van de binding in NaCl. Omdat ze ionisch zijn, zijn de eigenschappen van Na ⁺ en Cl ^- diagonaal verschillend van die van hun neutrale atomen.

Natrium is een vitaal element, maar in zijn ionische vorm. Na ⁺ is het belangrijkste extracellulaire kation met een concentratie van ongeveer 140 mEq / l, en samen met de bijbehorende anionen, Cl ^- en HCO ₃ ^- (bicarbonaat), zijn ze de belangrijkste verantwoordelijk voor de waarde van osmolariteit en extracellulair volume. .

Bovendien is Na ⁺ verantwoordelijk voor het genereren en geleiden van de zenuwimpuls in de neuronale axonen, evenals voor het initiëren van spiercontractie.

NaCl wordt al sinds de oudheid gebruikt om voedsel op smaak te brengen en vlees te conserveren, vanwege het vermogen om bacteriën te doden en bederf te voorkomen.

Het is ook nodig voor de productie van natriumhydroxide (NaOH) en moleculair chloor (Cl ₂ ), waarbij NaCl wordt omgezet met water onder hydrolyse:

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

H ₂ (g) en NaOH ophopen aan de kathode (-) . Ondertussen hoopt Cl ₂ (g) zich op bij de anode (+ ). Natriumhydroxide wordt gebruikt bij de vervaardiging van zeep en chloor bij de vervaardiging van PVC-kunststof.

Structuur van natriumchloride

Bron: door Solid State, van Wikimedia Commons

In de bovenste afbeelding is de compacte kubische structuur van natriumchloride weergegeven. De volumineuze groene bollen komen overeen met Cl ^- anionen , terwijl de witte met Na ⁺ kationen . Merk op hoe het NaCl-kristal bestaat uit een netwerk van ionen gerangschikt door hun elektrostatische interacties in een verhouding van 1: 1.

Hoewel in de afbeelding staven worden weergegeven, zijn de bindingen niet covalent maar ionisch. Het gebruik van staven is handig bij het weergeven van coördinatiegeometrie rond een ion. In het geval van NaCl bijvoorbeeld is elke Na ⁺ omgeven door zes Cl ^- (octaëder van witte kleur) en elke Cl ^- van zes Na ⁺ (octaëder van groene kleur).

Daarom heeft het een coördinatie (6,6) waarvan de nummers aangeven hoeveel buren elk ion omringen. Het getal aan de rechterkant geeft de buren van Na ^{+ aan} , terwijl het nummer aan de linkerkant die van Cl ^- .

Andere weergaven laten het gebruik van balken weg om de octaëdrische holtes in de structuur te markeren, die het resultaat zijn van de interstitiële ruimte tussen zes gepakte Cl ^- anionen (of Na ⁺ -kationen ). Deze opstelling wordt waargenomen in andere mono (MX) of polyatomische anorganische zouten en wordt het gemzout genoemd.

Eenheid cel

De eenheidscel van steenzout is kubusvormig, maar welke blokjes vertegenwoordigen het precies in de afbeelding hierboven? De octaëders geven het antwoord. Beiden beslaan een totale cel die uit vier kleine blokjes bestaat.

Deze kubussen hebben delen van de ionen op hun hoekpunten, randen en vlakken. Als je goed kijkt, bevindt één Na ⁺ -ion zich in het midden en twaalf ervan aan de randen. Een ion op een rand kan worden gedeeld door vier kubussen. Er zijn dus 4 Na ⁺ -ionen (12 × 1/4 + 1 = 4).

Voor Cl ^- ionen bevinden er zich acht op de hoekpunten en zes op de randen. Omdat de ionen die bij de hoekpunten zijn gepositioneerd, de ruimte delen met acht andere kubussen en aan de randen met zes, hebben we 4 Cl ^- ionen (8 × 1/8 + 6 × 1/2 = 4).

Het bovenstaande resultaat wordt als volgt geïnterpreteerd: in de NaCl-eenheidscel zijn er vier Na ⁺ -kationen en vier Cl ^- anionen ; verhouding die overeenkomt met de chemische formule (één Na ⁺ voor elke Cl ^- ).

Eigendommen

Moleculaire formule

NaCl.

Molecuulgewicht

58,44 g / mol.

Fysieke beschrijving

Een kristallijne vaste stof.

Kleur

Transparante kleurloze kristallen of wit kristallijn poeder.

Smaak

Zout.

Kookpunt

2575 ° F bij 760 mmHg.

1465 ° C.

Smeltpunt

1.474 ° F (800,7 ° C).

Zowel het kookpunt als het smeltpunt reflecteren de warmte die nodig is om de kristallijne rooster-energie te overwinnen. Daarom bevestigen deze metingen het ionische karakter van NaCl.

Oplosbaarheid in water

Groter dan of gelijk aan 100 mg / ml bij 68ºF.

36,0 g / 100 ml bij 25 ° C.

Het is in feite een hygroscopisch zout, dat vocht uit de omgeving vasthoudt.

Oplosbaarheid in organische oplosmiddelen

0,065 g / 100 ml ethanol bij 25 ° C; 10 g / 100 g glycerol bij 25 ° C; 2,15 g / 100 ml vloeibare ammoniak bij 40 ° C; 1,4 g / 100 ml methanol bij 25 ° C; 7,15 g / 100 g ethyleenglycol bij 25 ° C en 5,21 g / 100 g mierenzuur bij 25 ° C.

Dichtheid

2,165 g / cm ³ bij 77 ° C

Dampdruk

1 mmHg bij 1.589ºF.

Stabiliteit

Het is stabiel onder de aanbevolen opslagomstandigheden.

Ontleding

Bij verhitting tot hoge temperaturen, ontleedt het, waarbij zoutzuur en dinatriumoxidedampen vrijkomen.

Viscositeit

Viscositeit van verzadigde oplossingen 1,93 mPa-s.

Corrosie

Het is corrosief voor veel metalen.

pH

6,7 tot 7,3 in waterige oplossing.

Toepassingen

In eten

-Natriumchloride wordt al sinds de oudheid gebruikt om de smaak van voedsel te verbeteren en te bewaren. Het zouten van vlees is een manier om het te beschermen tegen bacteriële werking, omdat het de afbraak van eiwitten vertraagt.

-Aan de andere kant verhoogt zout de osmolariteit rond het vlees, waardoor het water van de bacteriën wordt opgenomen door osmose, waardoor ze worden geëlimineerd.

Industrieel gebruik

Voedselindustrie

-In de voedingsindustrie wordt zout gebruikt als smaakversterker, additief voor fermentatiecontrole, textuurcontrolemiddel en kleurontwikkelaar. Er wordt bijvoorbeeld zout toegevoegd om de kleur in spek, ham en andere vleesproducten te laten uitkomen.

-Het zout dient als bindmiddel bij de vervaardiging van worsten. Het draagt ​​bij tot de vorming van een bindmiddelgel bestaande uit vlees, vet en vocht.

-Bij de verwerking van meel voor het maken van brood wordt tijdens het bakken zout toegevoegd om de rijsnelheid van brooddeeg te regelen. Het wordt ook gebruikt om gluten te versterken en als smaakversterker, evenals als vulling in gebakken goederen.

-Gebruikt bij de vervaardiging van ontbijtgranen, gemengde of bereide meelsoorten, chips, honden- en kattenvoer, enz.

Chemische synthese

-Natriumchloride wordt gebruikt als grondstof bij de productie van natriumhydroxide en chloor, die op hun beurt nuttig zijn in veel chemische industrieën.

-Het zout wordt gebruikt bij de verwerking van verschillende metalen, bijvoorbeeld aluminium, koper, staal en vanadium. Het wordt ook gebruikt om natriumchloraat te maken, dat later wordt gebruikt bij de synthese van chloordioxide, een bleekmiddel op zuurstofbasis. Chloordioxide is minder schadelijk voor het milieu dan andere bleekmiddelen.

In de leerindustrie

-Het zout wordt gebruikt om de bacteriële werking in de huid te remmen en om te helpen bij de rehydratie ervan.

In de textielindustrie

-Het zout wordt gebruikt als bijtmiddel bij het verven van stoffen. Het wordt gebruikt als pekelspoeling om organische verontreinigingen te verwijderen en om een ​​positieve lading op het oppervlak van stoffen te creëren waardoor negatief geladen kleurstoffen kunnen binden.

In de olie-industrie

-Bij olie- en gasexploratie is zout een belangrijk onderdeel van boorvloeistoffen. Het wordt gebruikt om uitvlokking te maken en de dichtheid van boorvloeistoffen te verhogen, waardoor de hoge gasdrukken in de te bereiken putten kunnen worden overwonnen. Bovendien handhaaft het zout de verzadiging van de boorvloeistof.

-Het zout helpt bij het verdichten van de grond waarop de wegen zijn aangelegd. Vermindert de verplaatsing in de ondergrond veroorzaakt door veranderingen in vochtigheid en autoverkeer.

In het huis

Zout is gebruikt door te wrijven in het schoonmaken van oppervlakken, potten en pannen. Ook ter voorkoming van schimmel en als vlekverwijderaar. Het wordt ook in veel merken shampoo en tandpasta gebruikt.

Andere gebruiken

Op de wegen

- In afwachting van sneeuwval zijn wegen bedekt met pekel, waardoor ijsbinding aan het wegdek wordt voorkomen. Voor het ontdooien wordt een mengsel van pekel en zout gebruikt, en soms worden andere chemische componenten zoals magnesium of calciumchloride toegevoegd. Het gebruik van zout en pekel is niet effectief bij temperaturen onder de -10 ºC.

Door zout toe te voegen neemt het cryoscopische punt af, een colligatieve eigenschap van de oplossingen, waardoor de vorming van ijs op een bepaalde manier wordt belemmerd.

-Vanwege zijn hygroscopische toestand wordt zout gebruikt als goedkoop droogmiddel.

In harsen die worden gebruikt om water te verzachten

Hard water bevat calcium- en magnesiumionen die de werking van zeep belemmeren en afzettingen van alkalische stoffen op verschillende apparatuur en leidingen veroorzaken. Bij waterontharding worden ionenuitwisselingsharsen gebruikt. Het zout wordt gebruikt bij de bereiding en regeneratie van de harsen.

In brandblussers

Natriumchloride wordt gebruikt in brandblussers om branden te bestrijden waarin brandbare metalen aanwezig zijn, zoals magnesium-, kalium-, natrium- en NK-legeringen.

Zout werkt als een koellichaam en vormt ook een korst die de zuurstoftoegang tot het vuur beperkt.

In de glazen

Natriumchloridekristallen worden gebruikt in optische componenten zoals ramen en prisma's, vooral voor infrarood licht. Omdat het zout echter erg hygroscopisch is, ontstaat er een soort rijp die de lenzen bedekt. Om deze reden zijn lenzen van natriumchloride vervangen door lenzen van zinkselenide (ZnSe).

Therapeutische toepassingen

Zorg voor het gebrek aan zouten in het lichaam

-Als er een uitputting van Na ⁺ in het lichaam is , moet het worden vervangen om extracellulaire osmolariteit, zenuwgeleiding en spiercontractie te behouden.

-NaCl wordt gebruikt bij de behandeling en preventie van natrium- en chloortekort als gevolg van overmatig zweten tijdens blootstelling aan hoge temperaturen. Het wordt ook gebruikt bij een overmatige diurese of een overmatige beperking van de inname van zoutoplossing.

-Parenterale toediening van een 045% NaCl-oplossing wordt gebruikt bij de behandeling van hyperosmolaire diabetes. Het vervult een rehydraterende functie en dient om de status van de nierfunctie te beoordelen.

-Injecties van hypertone oplossingen, met een NaCl-concentratie van meer dan 0,9% w / v,

-Ze worden gebruikt wanneer er een ernstige uitputting van Na ^{+ is} , zijnde een herstel van het essentiële ion. Deze hyponatriëmie kan het gevolg zijn van een behandeling met vrije elektrolyten of met een concentratie Na ⁺ .

Hyponatriëmie kan ook worden veroorzaakt door overmatige inname van water, niet onder controle door een onvoldoende nierfunctie.

Bij onconventionele behandelingen en toepassingen

-NaCl-inhalatieoplossingen worden gebruikt om de medicijnen te verdunnen die tijdens het vernevelingsproces worden gebruikt. Het wordt ook gebruikt voor tracheale spoeling en irrigatie. De 0,9% zoutoplossing wordt gebruikt in neussprays.

-20% NaCl-oplossingen worden gebruikt voor de intra-amniotische transabdominale installatie, waardoor een late abortus tijdens het tweede trimester van de zwangerschap wordt veroorzaakt.

-Natriumchloride kan worden gebruikt als lokaal antisepticum. Dankzij zijn osmotische capaciteit is het in staat om een ​​breed spectrum van virussen en bacteriën in een niet-aangespoorde toestand te dehydrateren; daarom wordt het gebruikt als een pijnlijk antisepticum om wonden te desinfecteren.

Toxiciteit

Inslikken

Het heeft alleen een schadelijk effect op de gezondheid als de inname hoog en langdurig is. Onder deze omstandigheden zou hypernatriëmie optreden met als gevolg een toename van het extracellulaire volume, wat zou leiden tot arteriële hypertensie.

Irritatie en lichamelijk contact

Het heeft alleen een toxisch effect als de inademing erg hoog is. Overmatig contact met de huid kan een droge huid veroorzaken. Ten slotte veroorzaakt het een tijdelijke irritatie bij contact met de ogen.

Referenties

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde. (Vierde editie., Pp. 84, 90, 93, 263). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemie. (8e ed.). CENGAGE Leren, p 482-483.
3. Natriumchloride. (2018). Natriumchloride: voordelen, toepassingen, eigenschappen, risico's. Ontleend aan: sodium chloride.org
4. PubChem. (2018). Natriumchloride. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Wikipedia. (2018). Natriumchloride. Ontleend aan: en.wikipedia.org
6. Amerikaanse elementen. (2018). Natriumchloride. Genomen uit: americanelements.com