Хлорид натрия это минеральное удобрение или органическое

8. Применение солей

Теория:

Хлорид натрия \(NaCl\) — для получения гидроксида натрия \(NaOH\), хлора \(Cl_2\), пищевой соды \(NaHCO_3\).

Фосфат кальция \(Ca_3(PO_4)_2\) — для получения фосфора \(P\), фосфорной кислоты \(H_3PO_4\), фосфорных удобрений.

Сульфиды служат сырьём для получения металлов (свинца \(Pb\), цинка \(Zn\), олова \(Sn\)) и серной кислоты \(H_2SO_4\).

Карбонаты натрия (сода) \(Na_2CO_3\) и калия (поташ) \(K_2CO_3\) являются сырьём в производстве стекла и моющих веществ.

Карбонат кальция \(CaCO_3\) служит сырьём в производстве негашёной извести \(CaO\), a также в металлургии при выплавке чугуна и стали для выведения примесей в шлак.

Карбонат кальция \(CaCO_3\) вносят в почву для регулирования её кислотности.

В качестве азотных удобрений используют нитрат аммония \(NH_4NO_3\), нитрат калия \(KNO_3\), нитрат натрия \(NaNO_3\), нитрат кальция \(Ca(NO_3)_2\).

В качестве фосфорных удобрений используют гидрофосфат \(CaHPO_4\) и дигидрофосфат кальция \(Ca(H_2PO_4)_2\), гидрофосфат \((NH_4)_2HPO_4\) и дигидрофосфат аммония \(NH_4H_2PO_4\).

Декагидрат тетрабората натрия (буру) \(Na_2B_4O_7\cdot10H_2O\) используют при плавке и пайке металлов.

Нитрат серебра (ляпис) \(AgNO_3\) используют для гальванического серебрения изделий.

Источник

Хлорид натрия

При испарении морской воды при температуре 20 — 35 ° C в осадке сначала кристаллизуются наименее растворимые соли — карбонаты кальция и магния и сульфат кальция. Затем выпадают более растворимые сульфаты натрия и магния, хлориды натрия, калия и магния, и после них — сульфаты калия и магния. Последовательность кристаллизации солей и состав осадка может несколько варьироваться в зависимости от температуры, скорости испарения и других условий. В промышленности морскую соль получают из морской воды, в основном методом обычного выпаривания. Она отличается от каменной соли значительно большим содержанием других химических солей, минералов и различных микроэлементов, в первую очередь йода, калия, магния и марганца. Соответственно, она отличается от хлорида натрия и по вкусу — горько-солёный привкус ей придают соли магния. Она используется в медицине: при лечении кожных заболеваний, таких как псориаз. Как лечебное вещество в аптечной и обычной торговой сети, распространённым продуктом является соль с Мёртвого моря. В очищенном виде этот вид соли также предлагается в продуктовой торговой сети — как натуральная и богатая йодом пищевая [5] .

Залежи

Залежи каменной соли найдены во всех геологических системах. Важнейшие из них сосредоточены в кембрийских, девонских, пермских и третичных отложениях. Каменная соль составляет мощные пластовые залежи и ядра сводчатых структур (соляных куполов и штоков), образует прослойки, линзы, гнезда и вкрапления в других породах [4] . Среди озёрных месторождений России крупнейшие — Эльтонское, Баскунчак в Прикаспии, Кучукское озеро, о. Кулундинское, Эбейты и др. озера в Зап. Сибири.

Производство

В древности технология добычи соли заключалась в том, что соляную рапу вытаскивали лошадиным приводом из шахт, которые назывались «колодцами» или «окнами», и были достаточно глубокими — 60—90 м. Извлечённую соль выливали в особый резервуар — творило, откуда она через отверстия стекала в нижний резервуар, и системой желобов подавалась в деревянные башни. Там её разливали в большие чаны, на которых соль вываривали.

На Руси поморы вываривали соль на побережье Белого моря и называли её морянка. В 1137 новгородский князь Святослав определил налог на соляные варницы [6] :

Беломорской солью, называемой «морянкой», торговали по всей Российской империи до начала XX века, пока её не вытеснила более дешёвая поволжская соль.

Современная добыча хлорида натрия механизирована и автоматизирована. Соль массово добывается выпариванием морской воды (тогда её называют морской солью) или рассола с других ресурсов, таких как соляные источники и соляные озера, а также разработкой соляных шахт и добычей каменной соли. Для добычи хлорида натрия из морской воды необходимы условия жаркого климата с низкой влажностью воздуха, наличие значительных низменных территорий, лежащих ниже уровня моря, или затопляемых приливом, слабая водопроницаемость почвы испарительных бассейнов, малое количество осадков в течение сезона активного испарения, отсутствие влияния пресных речных вод и наличие развитой транспортной инфраструктуры.

Мировое производство соли в 2009 году оценивается в 260 миллионов тонн. Крупнейшими мировыми производителями являются Китай (60,0 млн тонн), США (46,0 млн тонн), Германия (16,5 млн тонн), Индия (15,8 млн тонн) и Канада (14 млн тонн) [8] .

Добыча соли в южной части Мертвого моря, Израиль

Кристаллы каменной соли

Плантация морской соли в Дакаре

Соляные кучи на солончаке Уюни, Боливия

Применение

В пищевой промышленности и кулинарии

В пищевой промышленности и кулинарии используют хлорид натрия, чистота которого должна быть не менее 97 %. Его применяют как вкусовую добавку и для консервирования пищевых продуктов. Такой хлорид натрия имеет товарное название поваренная соль, порой также употребляются названия пищевая, столовая, а также уточнение названия в зависимости от её происхождения — каменная, морская, и по составу добавок — йодированная, фторированная и т. д. Такая соль является кристаллическим сыпучим продуктом с солёным вкусом без привкуса, без запаха (за исключением йодированной соли), в котором не допускаются посторонние примеси, не связанные с методом добывании соли. Кроме хлорида натрия, поваренная соль содержит небольшое количество солей кальция, магния, калия, которые придают ей гигроскопичности и жёсткости. Чем меньше этих примесей в соли, тем выше её качество.

Выделяют сорта: экстра, высший, первый и второй. Массовая доля хлористого натрия в сортах,%:

• экстра — не менее 99,5;
• высший — 98,2;
• первый — 97,5;
• второй — 97,0.

Массовая доля влаги в выварочной соли сорта «экстра» 0,1 %, в высшем сорте — 0,7 %. Допускают добавки йодида калия (йодистого калия), йодата калия, фторидов калия и натрия. Массовая доля йода должна составлять (40,0 ± 15,0) × 10 −4 %, фтора (25,0 ± 5,0) × 10 −3 %. Цвет экстра и высшего сортов — белый, однако для первого и второго допускается серый, желтоватый, розовый и голубоватый оттенки в зависимости от происхождения соли. Пищевую поваренную соль производят молотой и сеяной. По размеру зёрен молотую соль подразделяют на номера: 0, 1, 2, 3. Чем больше номер, тем больше зерна соли.

В кулинарии хлорид натрия потребляют как важнейшую приправу. Соль имеет характерный вкус, без которого пища кажется человеку пресной. Такая особенность соли обусловлена ​​физиологией человека. Однако зачастую люди потребляют соли больше, чем нужно для физиологических процессов.

Хлорид натрия имеет слабые антисептические свойства — 10-15 % содержание соли предотвращает размножение гнилостных бактерий. Этот факт обусловливает её широкое применение как консерванта.

В медицине

Изотонический раствор хлорида натрия в воде (0,9 %) применяется как дезинтоксикационное средство, для коррекции состояния систем организма в случае обезвоживания, как растворитель других лекарственных препаратов. Гипертонические растворы (10 % р-р) используют как вспомогательный осмотический диуретик при лёгочных, желудочных и кишечных кровотечениях для обеспечения форсированного диуреза, в состояниях, характеризующихся дефицитом ионов натрия и хлора, при отравлении нитратом серебра, для обработки гнойных ран (местно). В офтальмологии как местное средство раствор хлорида натрия обладает противоотёчным действием [9] .

В коммунальном хозяйстве. Техническая соль

Зимой хлорид натрия, смешанный с другими солями, песком или глиной — так называемая техническая соль — применяется как антифриз против гололеда. Ею посыпают тротуары, хотя это отрицательно влияет на кожаную обувь и техническое состояние автотранспорта в виду коррозийных процессов.

Регенерация Nа-катионитовых фильтров

Nа-катионитовые фильтры широко применяются в котельных установках всех мощностей для смягчения воды при водоподготовке. Катионитовым материалом на современных водоподготовительных установках служат в основном глауконит, сульфанованные угли и синтетические смолы. Наиболее распространены сульфоугли.

Регенерацию Nа-катионитовых фильтров осуществляют 6—8%-м раствором поваренной соли, в результате действие сульфоуголя восстанавливается. Реакции идут по уравнениям:

CaR₂ + 2NаСl = 2NаR + CaСl₂. МgR₂ + 2NаСl = 2NаR + МgСl₂.

Химическая промышленность

Соль, наряду с каменным углем, известняками и серой, образует «большую четвёрку» продуктов минерального сырья, которые являются важнейшими для химической промышленности [10] . Из неё получают соду, хлор, соляную кислоту, гидроксид натрия, сульфат натрия и металлический натрий. Кроме этого соль используется также для промышленного получения легкорастворимого в воде хлората натрия, который является средством для уничтожения сорняков [11] . Суммарное уравнение реакции электролиза горячего раствора хлорида натрия [12] :

Получение хлора и гидроксида натрия

В промышленности путём электролиза раствора хлорида натрия получают хлор. Процессы, происходящие на электродах [13] [14] :

• на катоде как побочный продукт выделяется водород вследствие восстановления ионов H + , образованных в результате электролитической диссоциации воды: H₂O ⇆ H + + OH − 2 H + + 2 e − → H₂↑
• поскольку (вследствие практически полной электролитической диссоциации NaCl), хлор в растворе находится в виде хлорид-ионов, они окисляются на аноде до свободного хлора в виде газа: NaCl → Na + + Cl − 2 Cl − − 2 e − → Cl₂↑
• суммарная реакция: 2 NaCl + 2 H₂O → 2 NaOH + Cl₂↑ + H₂↑

Как видно из уравнения суммарной реакции, ещё одним продуктом является гидроксид натрия. Расход электроэнергии на 1 т хлора составляет примерно 2700 кВт × час. Полученный хлор сжижается на жёлтую жидкость уже при обычной температуре [15] .

Если между анодом и катодом нет диафрагмы, то растворенный в воде хлор начинает реагировать с гидроксидом натрия, образуя хлорид и гипохлорит натрия NaClO [14] :

2 NaOH + Cl₂ → NaCl + NaClO + H₂O

Поэтому для получения гидроксида натрия применяют диафрагму и соответствующий метод получения NaOH называют диафрагменным. В качестве диафрагмы применяют асбестовый картон. В процессе электролиза раствор хлорида натрия постоянно подается в анодное пространство, а из катодного пространства непрерывно вытекает раствор хлорида и гидроксида натрия. Во время выпаривания последнего хлорид кристаллизуется, поскольку его растворимость в 50 % растворе NaOH ничтожно мала (0,9 %). Полученный раствор NaOH выпаривают в железных чанах, затем сухой остаток переплавляют.

Для получения чистого гидроксида натрия (без добавок хлорида натрия) применяют ртутный метод, где используют графитовый анод и ртутный катод. Вследствие того, что перенапряжение выделения водорода на ртути очень большое, на ней вновь появляются ионы натрия и образуется амальгама натрия [14] [16] :

Амальгаму позже разлагают горячей водой с образованием гидроксида натрия и водорода, а ртуть перекачивают насосом обратно в электролизер:

Суммарная реакция процесса такая же, как и в случае диафрагменного метода.

Получение металлического натрия

Металлический натрий получают электролизом расплава хлорида натрия. Происходят следующие процессы:

• на катоде выделяется натрий: 2 Na + + 2 e − → 2 Na
• на аноде выделяется хлор (как побочный продукт): 2 Cl − − 2 e − → Cl₂
• суммарная реакция: 2 Na + + 2 Cl − → 2 Na + Cl₂

Ванна электролизера состоит из стального кожуха с футеровкой, графитового анода и кольцевого железного катода. Между катодом и анодом располагается сетчатая диафрагма. Для снижения температуры плавления NaCl (800 ° C), электролитом является не чистый хлорид натрия, а его смесь с хлоридом кальция CaCl ₂ (40:60) с температурой плавления 580 ° C. Металлический натрий, который собирается в верхней части катодного пространства, содержит до 5 % примесь кальция, но последний со временем почти полностью отделяется, поскольку его растворимость в жидком натрии при температуре его плавления (371 ° C) составляет всего 0,01 %. С расходованием NaCl его постоянно добавляют в ванну. Затраты электроэнергии составляют примерно 15 кВт × ч на 1 кг натрия [17] .

Получение соляной кислоты и сульфата натрия

Среди многих промышленных методов получения соляной кислоты, то есть водного раствора хлороводорода (HCl), применяется реакция обмена между хлоридом натрия и серной кислотой:

Первая реакция происходит в значительной степени уже при обычных условиях, а при слабом нагреве идет почти до конца. Вторая происходит лишь при высоких температурах. Процесс осуществляется в специальных механизированных печах большой мощности. Хлороводород, который выделяется, обеспыливают, охлаждают и поглощают водой с образованием соляной кислоты. Как побочный продукт образуется сульфат натрия Na₂SO₄ [18] [19] .

Этот метод применяется также для получения хлороводорода в лабораторных условиях.

Физические и физико-химические свойства

Температура плавления 800,8 С, кипения 1465 С.

Умеренно растворяется в воде, растворимость мало зависит от температуры: коэффициент растворимости NaCl (в г на 100 г воды) равен 35,9 при 21 °C и 38,1 при 80 °C. Растворимость хлорида натрия существенно снижается в присутствии хлороводорода, гидроксида натрия, солей — хлоридов металлов. Растворяется в жидком аммиаке, вступает в реакции обмена. В чистом виде хлорид натрия не гигроскопичен. Однако соль часто бывает загрязнена примесями (преимущественно ионами Ca 2 + , Mg 2 + и SO 2− 4 ), и такая соль на воздухе сыреет [20] . Кристаллогидрат NaCl · 2H ₂ O можно выделить при температуре ниже +0,15 ° C [21] .

Смесь измельченного льда с мелким порошком хлорида натрия является эффективным охладителем. Так, смесь состава 30 г NaCl на 100 г льда охлаждается до температуры −20 ° C. Это происходит потому, что водный раствор соли замерзает при температуре ниже 0 ° C. Лед, имеющий температуру около 0 ° C, плавится в таком растворе, поглощая тепло окружающей среды.

Диэлектрическая проницаемость NaCl — 6,3

Плотность и концентрация водных растворов NaCl

Лабораторное получение и химические свойства

При действии серной кислоты выделяет хлороводород. С раствором нитрата серебра образует белый осадок хлорида серебра.

Учитывая огромные природные запасы хлорида натрия, необходимости в его промышленном или лабораторном синтезе нет. Однако, его можно получить различными химическими методами как основной или побочный продукт.

• получение из простых веществ натрия и хлора является экзотермической реакцией [22] :

Na(тв) + 1/2Cl₂(г) → NaCl(тв) + 410 кДж

• нейтрализация щелочи гидроксида натрия соляной кислотой [23] :

NaОН + НCl → NaCl + Н₂О

Поскольку хлорид натрия в водном растворе почти полностью диссоциирован на ионы: NaCl → Na + + Cl − , его химические свойства в водном растворе определяются соответствующими химическими свойствами катионов натрия и хлорид-анионов.

Структура

Хлорид натрия образует бесцветные кристаллы кубической сингонии, пространственная группа F m3m, a = 0,563874 нм, d = 2,17 г/см³. Каждый из ионов Cl − окружен шестью ионами Na + в октаедральний конфигурации, и наоборот. Если мысленно отбросить, например, ионы Na + , то останется плотно упакованная кубическая структура с ионов Cl − , называемая гранецентрированной кубической решеткой. Ионы Na + тоже образуют плотно упакованную кубическую решетку. Таким образом, кристалл состоит из двух подрешеток, сдвинутых друг относительно друга на полупериод. Такая же решетка характерна для многих других минералов.

В кристаллической решетке между атомами преобладает ионная химическая связь, что является следствием действия электростатического взаимодействия противоположных по заряду ионов

Источник