什麼是氯化鈉?概念、功能、特徵和含義
氯化鈉(也稱為食鹽)是鹽酸的鈉鹽,——不要與氯酸的鈉鹽亞氯酸鈉 混淆。
氯化鈉是人類和動物最重要的礦物質。一個成年人的身體含有大約150-300克食鹽,每天會失去3-20克食鹽,必須補充。它在史前時代就是為了這個目的而被提取的,並且在很長一段時間內都是一種昂貴的商品。
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氯化鈉在自然界中含量大,多溶於海水中,含量約為3%,共3.6·10 16噸,也是一種礦物岩鹽,在地質時代沉積在乾涸的海灣中頻繁的岩鹽沉積物中的含量高達98%。據估計,德國的總儲量為100,000立方公里。
岩鹽層是可塑的,因此經常會因它們所處的地質過程而變形,包括更容易降解的鹽丘和鹽墊。當山中的鹽沉積物浮出水面時,甚至可以形成鹽冰川。
氯化鈉是從兩個主要礦床——岩鹽和海鹽——中大規模提取的。來自地上沉積物(例如鹽湖)的鹽並不重要。2020年世界食鹽產量超過2.8億噸,岩鹽和海鹽的份額估計分別約為70%和30%。下表概述了全球鹽開採量。近年來,中國的產量大幅增加,直到2005年,美國的產量仍然最大。總體而言,歐盟的產量與美國相似。
在鹽礦中,其中露天礦今天已經不重要了,岩鹽是通過鑽孔、爆破、切割或濕法開採的。在前兩種情況下,用破碎機在地下破碎的物料以不同的粒度暴露出來。在濕法採礦中,如完全在地面上操作的井眼挖礦,鹽通過鑽井液溶解在水中,歷史上也在鑿井站中,並以26.5%的飽和鹽水形式提取到地表。這也允許使用嚴重污染的沉積物。如果水自然地穿過含鹽層,鹽水也會露出來,但通常不會飽和。這種鹽水泉是人類在內陸使用的第一個鹽礦床。過去,鹽水的濃度會因刻度塔中的水蒸發而增加,但今天,干鹽被添加到採礦中。純度高的蒸發鹽是通過蒸發從純凈的鹽水中產生的。如今,這是通過層聯佈置的封閉式真空蒸發器完成的,從而回收了大部分使用的熱量。在氣候適宜的地區,太陽能越來越多地用於蒸發,該過程與海鹽生產過程相當。
從海水中提取鹽只有在太陽輻射高和降雨量少的沿海地區才是經濟的。為此,海水被引導通過淺盆地瀑布(鹽園),其中鹽濃度通過自然蒸發而增加。最後,將沉澱的鹽推在一起並乾燥,只是為了獲得昂貴的食鹽品質(法國fleur de sel,“鹽之花”),它被撇去漂浮在表面上的漂浮物。鹽水也可以從鹽沼中提取。
鹽工業的四種基本產品是鹽水、岩鹽、海鹽和蒸發鹽。美國地質調查局估計,2007年鹽水平均出廠價為10美元/噸,岩鹽25美元/噸,太陽蒸發鹽57美元/噸,蒸發鹽150美元/噸。
功能
氯化鈉形成無色晶體,形成立方氯化鈉結構。與許多其他晶體不同,它們不是雙折射的。在這裡,每個鈉和氯原子核都是八面體,被另一個原子核包圍。可以在金剛石表面的薄層中創建六邊形結構。它非常易溶於水,儘管溶解度僅略微依賴於溫度。
氯化鈉水溶液的蒸氣壓與純水的蒸氣壓之商是相關濃度和溫度下的相對平衡濕度。由於蒸氣壓的降低,溶液上方空氣中的相對平衡濕度小於100%。
只要飽和溶液中有未溶解的沉積物,溶液就會保持其濃度,從而保持平衡濕度恆定。因此,這種飽和溶液適用於,例如,用於生成濕度固定點以校準濕度計。如果環境濕度增加超過平衡濕度,則液體表面會普遍存在過飽和度,濕度會凝結,直到相對環境濕度回落到平衡值。溶液的相關稀釋通過部分未溶解的沉積物進入溶液這一事實得到補償。
使用
作為食鹽,氯化鈉是人類飲食的重要組成部分。它用於為幾乎所有菜餚調味。然而,自工業化時代以來,工業用途在數量上發揮了更大的作用。根據應用的不同,會添加不同的添加劑。
根據用途,有區別於作為化學工業原料的工業鹽、用於冬季道路維護的除冰鹽、用於各種工業和商業目的的工業鹽以及用於人類消費的食鹽。