cloruro de sodio -Sodium chloride

Cloruro de sodio
Selpologne.jpg
Cristales de cloruro de sodio en forma de halita
Bonos de NaCl.svg
Estructura cristalina con sodio en violeta y cloruro en verde.
nombres
nombre de la IUPAC
Cloruro de sodio
Otros nombres
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
3534976
Chebi
CHEMBL
ChemSpider
Tarjeta informativa de la ECHA 100.028.726 Edite esto en Wikidata
Número CE
13673
kegg
Malla Sodio+cloruro
Número RTECS
UNII
  • InChI=1S/ClH.Na/h1H;/q;+1/p-1 controlarY
    Clave: FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M controlarY
  • InChI=1/ClH.Na/h1H;/q;+1/p-1
    Clave: FAPWRFPIFSIZLT-REWHXWOFAE
  • [Na+].[Cl-]
Propiedades
NaCl
Masa molar 58,443 g/mol
Apariencia Cristales cúbicos incoloros
Olor Inodoro
Densidad 2,17 g/ cm3
Punto de fusion 800,7 °C (1473,3 °F; 1073,8 K)
Punto de ebullición 1465 °C (2669 °F; 1738 K)
360 g/1000 g de agua pura a T = 25 °C
Solubilidad en amoníaco 21,5 g/l a T = ?
Solubilidad en metanol 14,9 g/l a T = ?
−30,2·10 −6 cm 3 /mol
1,5441 (a 589 nm)
Estructura
Cúbico centrado en las caras
( ver texto ), cF8
Fm 3 m (Nº 225)
a  = 564.02 pm
4
octaédrico en Na +
octaédrico en Cl
Termoquímica
50,5 J/(K·mol)
72,10 J/(K·mol)
−411,120 kJ/mol
Farmacología
A12CA01 ( OMS ) B05CB01 ( OMS ), B05XA03 ( OMS ), S01XA03 ( OMS )
Peligros
NFPA 704 (diamante de fuego)
0
0
0
Dosis o concentración letal (LD, LC):
LD 50 ( dosis mediana )
3 g/kg (oral, ratas)
Compuestos relacionados
Otros aniones
Fluoruro de
sodio Bromuro de
sodio Yoduro
de sodio Astatide de sodio
Otros cationes
Cloruro de litio Cloruro de
potasio Cloruro de
rubidio Cloruro de
cesio Cloruro de
francio
página de datos complementarios
Cloruro de sodio (página de datos)
Excepto donde se indique lo contrario, los datos se dan para los materiales en su estado estándar (a 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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El cloruro de sodio / ˌ s d i ə m ˈ k l ɔːr d / , comúnmente conocido como sal (aunque la sal marina también contiene otras sales químicas ), es un compuesto iónico con la fórmula química NaCl , que representa una proporción de 1:1 de iones de sodio y cloruro . Con masas molares de 22,99 y 35,45 g/mol respectivamente, 100 g de NaCl contienen 39,34 g Na y 60,66 g Cl. El cloruro de sodio es la sal más responsable de la salinidad del agua de mar y del líquido extracelular de muchos organismos multicelulares . En su forma comestible, la sal (también conocida como sal de mesa ) se usa comúnmente como condimento y conservante de alimentos . Grandes cantidades de cloruro de sodio se utilizan en muchos procesos industriales y es una fuente importante de compuestos de sodio y cloro que se utilizan como materia prima para otras síntesis químicas . Otra aplicación importante del cloruro de sodio es el deshielo de carreteras en climas bajo cero.

Usos

Además de los usos domésticos familiares de la sal, las aplicaciones más dominantes de la producción de aproximadamente 250 millones de toneladas por año (datos de 2008) incluyen productos químicos y descongelación.

Funciones químicas

La sal se utiliza, directa o indirectamente, en la producción de muchos productos químicos, que consumen la mayor parte de la producción mundial.

Industria cloroalcalina

Es el punto de partida del proceso cloroalcalino , el proceso industrial para producir cloro e hidróxido de sodio , según la ecuación química

Esta electrólisis se lleva a cabo en una celda de mercurio, una celda de diafragma o una celda de membrana. Cada uno de ellos utiliza un método diferente para separar el cloro del hidróxido de sodio. Se están desarrollando otras tecnologías debido al alto consumo de energía de la electrólisis, por lo que pequeñas mejoras en la eficiencia pueden tener grandes beneficios económicos. Algunas aplicaciones del cloro incluyen la producción de termoplásticos de PVC , desinfectantes y solventes.

El hidróxido de sodio se usa ampliamente en muchas industrias diferentes, lo que permite la producción de papel, jabón, aluminio, etc.

industria de la ceniza de soda

El cloruro de sodio se utiliza en el proceso Solvay para producir carbonato de sodio y cloruro de calcio . El carbonato de sodio, a su vez, se utiliza para producir vidrio , bicarbonato de sodio y tintes , así como una gran cantidad de otros productos químicos. En el proceso de Mannheim , el cloruro de sodio se utiliza para la producción de sulfato de sodio y ácido clorhídrico .

Estándar

El cloruro de sodio tiene un estándar internacional creado por ASTM International . El estándar se llama ASTM E534-13 y es el método de prueba estándar para el análisis químico del cloruro de sodio. Estos métodos enumerados proporcionan procedimientos para analizar el cloruro de sodio a fin de determinar si es adecuado para el uso y la aplicación previstos.

Varios usos industriales

El cloruro de sodio se usa mucho, por lo que incluso las aplicaciones relativamente menores pueden consumir cantidades masivas. En la exploración de petróleo y gas , la sal es un componente importante de los fluidos de perforación en la perforación de pozos. Se utiliza para flocular y aumentar la densidad del fluido de perforación para superar las altas presiones de gas de fondo de pozo. Cada vez que un taladro golpea una formación de sal, se agrega sal al fluido de perforación para saturar la solución a fin de minimizar la disolución dentro del estrato de sal. La sal también se utiliza para aumentar el curado del hormigón en revestimientos cementados.

En textiles y teñido, la sal se usa como un enjuague de salmuera para separar los contaminantes orgánicos, para promover la "salación" de los precipitados de colorantes y para mezclarlos con tintes concentrados para estandarizarlos. Una de sus funciones principales es proporcionar la carga de iones positivos para promover la absorción de iones de tintes con carga negativa.

También se utiliza en el procesamiento de aluminio , berilio , cobre , acero y vanadio . En la industria de la pulpa y el papel , la sal se utiliza para blanquear la pulpa de madera. También se usa para hacer clorato de sodio , que se agrega junto con ácido sulfúrico y agua para fabricar dióxido de cloro , un excelente químico blanqueador a base de oxígeno. El proceso de dióxido de cloro, que se originó en Alemania después de la Primera Guerra Mundial, se está volviendo más popular debido a las presiones ambientales para reducir o eliminar los compuestos blanqueadores clorados. En el curtido y el tratamiento del cuero, se agrega sal a las pieles de los animales para inhibir la actividad microbiana en la parte inferior de las pieles y para atraer la humedad de vuelta a las pieles.

En la fabricación del caucho, la sal se utiliza para fabricar tipos de buna , neopreno y caucho blanco. La salmuera y el ácido sulfúrico se utilizan para coagular un látex emulsionado hecho de butadieno clorado .

También se agrega sal para asegurar el suelo y dar firmeza a los cimientos sobre los cuales se construyen las carreteras. La sal actúa para minimizar los efectos del desplazamiento causado en el subsuelo por los cambios en la humedad y la carga del tráfico.

El cloruro de sodio a veces se usa como un desecante barato y seguro debido a sus propiedades higroscópicas , lo que históricamente hace que la salazón sea un método efectivo de conservación de alimentos ; la sal extrae el agua de las bacterias a través de la presión osmótica , impidiendo que se reproduzcan, una fuente importante de deterioro de los alimentos. Aunque hay disponibles desecantes más efectivos, pocos son seguros para que los humanos los ingieran.

ablandamiento del agua

El agua dura contiene iones de calcio y magnesio que interfieren con la acción del jabón y contribuyen a la acumulación de incrustaciones o películas de depósitos minerales alcalinos en tuberías y equipos domésticos e industriales. Las unidades de ablandamiento de agua comerciales y residenciales utilizan resinas de intercambio iónico para eliminar los iones que causan la dureza. Estas resinas se generan y regeneran utilizando cloruro de sodio.

Sal para carreteras

Diagrama de fase de la mezcla agua-NaCl

La segunda aplicación principal de la sal es para deshielo y antihielo de carreteras, tanto en contenedores de arena como esparcidos por vehículos de servicio de invierno . En previsión de las nevadas, las carreteras se "anticongelan" de manera óptima con salmuera ( solución concentrada de sal en agua), que evita la adherencia entre la nieve y el hielo y la superficie de la carretera. Este procedimiento evita el uso intensivo de sal después de la nevada. Para descongelar, se utilizan mezclas de salmuera y sal, a veces con agentes adicionales como cloruro de calcio y/o cloruro de magnesio . El uso de sal o salmuera se vuelve ineficaz por debajo de -10 ° C (14 ° F).

Montones de sal para carreteras para usar en invierno

La sal para descongelar en el Reino Unido proviene predominantemente de una sola mina en Winsford en Cheshire . Antes de la distribución, se mezcla con <100 ppm de ferrocianuro de sodio como agente antiaglomerante, lo que permite que la sal de roca fluya libremente fuera de los vehículos de arenilla a pesar de estar almacenada antes de su uso. En los últimos años este aditivo también se ha utilizado en la sal de mesa. Se habían utilizado otros aditivos en la sal para carreteras para reducir los costos totales. Por ejemplo, en los EE. UU., una solución de subproductos de carbohidratos del procesamiento de la remolacha azucarera se mezcló con sal de roca y se adhirió a las superficies de las carreteras aproximadamente un 40 % mejor que la sal de roca suelta sola. Debido a que permaneció más tiempo en el camino, el tratamiento no tuvo que repetirse varias veces, ahorrando tiempo y dinero.

En los términos técnicos de la química física, el punto mínimo de congelación de una mezcla de agua y sal es -21,12 °C (-6,02 °F) para el 23,31 % en peso de sal. Sin embargo, la congelación cerca de esta concentración es tan lenta que se puede alcanzar el punto eutéctico de -22,4 ° C (-8,3 ° F) con aproximadamente un 25% en peso de sal.

Efectos ambientales

La sal del camino termina en cuerpos de agua dulce y podría dañar las plantas y los animales acuáticos al interrumpir su capacidad de osmorregulación . La omnipresencia de la sal plantea un problema en cualquier aplicación de revestimiento costero, ya que las sales atrapadas provocan grandes problemas de adhesión. Las autoridades navales y los constructores de barcos monitorean las concentraciones de sal en las superficies durante la construcción. Las concentraciones máximas de sal en las superficies dependen de la autoridad y la aplicación. La normativa IMO es la más utilizada y establece los niveles de sal en un máximo de 50 mg/m 2 de sales solubles medidas como cloruro de sodio. Estas mediciones se realizan mediante una prueba de Bresle . La salinización (aumento de la salinidad, también conocido como síndrome de salinización del agua dulce ) y el posterior aumento de la lixiviación de metales es un problema constante en América del Norte y las vías de agua dulce europeas.

En el deshielo de carreteras, la sal se ha asociado con la corrosión de tableros de puentes, vehículos motorizados, barras y alambres de refuerzo y estructuras de acero sin protección utilizadas en la construcción de carreteras. La escorrentía superficial , la fumigación de vehículos y las acciones del viento también afectan el suelo, la vegetación al borde de las carreteras y los suministros locales de agua superficial y subterránea. Aunque se ha encontrado evidencia de carga ambiental de sal durante el uso máximo, las lluvias primaverales y los deshielos generalmente diluyen las concentraciones de sodio en el área donde se aplicó la sal. Un estudio de 2009 encontró que aproximadamente el 70 % de la sal para carreteras que se aplica en el área metropolitana de Minneapolis-St Paul se retiene en la cuenca hidrográfica local.

Sustitución

Algunas agencias están sustituyendo la sal de carretera por cerveza , melaza y jugo de remolacha . Las aerolíneas utilizan más glicol y azúcar en lugar de soluciones a base de sal para descongelar .

Industria alimentaria y agricultura

Muchos microorganismos no pueden vivir en un ambiente salado: el agua se extrae de sus células por ósmosis . Por esta razón, la sal se utiliza para conservar algunos alimentos, como el tocino, el pescado o la col.

La sal se agrega a los alimentos, ya sea por el productor de alimentos o por el consumidor, como potenciador del sabor, conservante, aglutinante, aditivo para el control de la fermentación , agente para el control de la textura y revelador del color. El consumo de sal en la industria alimentaria se subdivide, en orden decreciente de consumo, en otros productos de elaboración de alimentos, envasadores de carne, enlatados , horneados, lácteos y de molienda de cereales. Se agrega sal para promover el desarrollo del color en tocino, jamón y otros productos cárnicos procesados. Como conservante, la sal inhibe el crecimiento de bacterias. La sal actúa como aglutinante en las salchichas para formar un gel aglutinante compuesto de carne, grasa y humedad. La sal también actúa como potenciador del sabor y como ablandador .

En muchas industrias lácteas, la sal se agrega al queso como agente de control del color, la fermentación y la textura. El subsector lácteo incluye empresas que fabrican mantequilla cremosa, leche condensada y evaporada, postres helados, helados, quesos naturales y procesados ​​y productos lácteos de especialidad. En el enlatado, la sal se agrega principalmente como potenciador del sabor y conservante . También se utiliza como portador de otros ingredientes, agente deshidratante, inhibidor de enzimas y ablandador. Al hornear, se agrega sal para controlar la tasa de fermentación en la masa de pan. También se usa para fortalecer el gluten (el complejo elástico de proteína y agua en ciertas masas) y como potenciador del sabor, como cobertura en productos horneados. La categoría de procesamiento de alimentos también contiene productos de molienda de granos. Estos productos consisten en la molienda de harina y arroz y la fabricación de cereales para el desayuno y harinas mezcladas o preparadas. La sal también se usa como condimento, por ejemplo, en papas fritas, pretzels , comida para perros y gatos.

El cloruro de sodio se usa en medicina veterinaria como agente causante de emesis . Se administra como solución saturada tibia. La emesis también puede ser causada por la colocación faríngea de una pequeña cantidad de sal simple o cristales de sal.

Medicamento

El cloruro de sodio se usa junto con agua como una de las principales soluciones para la terapia intravenosa . El aerosol nasal a menudo contiene una solución salina .

extinción de incendios

Un extintor de incendios de clase D para varios metales.

El cloruro de sodio es el principal agente extintor en los extintores de incendios (Met-LX, Super D) utilizados en incendios de metales combustibles como magnesio, potasio, sodio y aleaciones NaK (Clase D). A la mezcla se le añade polvo termoplástico , junto con materiales impermeabilizantes (estearatos metálicos) y antiaglomerantes (fosfato tricálcico) para formar el agente extintor. Cuando se aplica al fuego, la sal actúa como un disipador de calor, disipando el calor del fuego y también forma una costra que excluye el oxígeno para sofocar el fuego. El aditivo plástico se derrite y ayuda a que la corteza mantenga su integridad hasta que el metal en llamas se enfríe por debajo de su temperatura de ignición. Este tipo de extintor se inventó a fines de la década de 1940 como una unidad operada por cartucho, aunque ahora son populares las versiones de presión almacenada. Los tamaños comunes son 30 libras (14 kg) portátiles y 350 libras (160 kg) con ruedas.

Limpiador

Desde al menos la época medieval , la gente ha usado la sal como agente limpiador frotando las superficies del hogar. También se usa en muchas marcas de champú , pasta de dientes y popularmente para descongelar entradas de vehículos y parches de hielo.

uso óptico

Los cristales de NaCl libres de defectos tienen una transmitancia óptica de alrededor del 90% para luz infrarroja, específicamente entre 200  nm y 20  µm . Por lo tanto, se utilizaron en componentes ópticos (ventanas y prismas) que operan en ese rango espectral, donde existen pocas alternativas no absorbentes y donde los requisitos de ausencia de heterogeneidades microscópicas son menos estrictos que en el rango visible. Si bien son económicos, los cristales de NaCl son suaves e higroscópicos : cuando se exponen al aire ambiente, se cubren gradualmente con "escarcha". Esto limita la aplicación de NaCl a ambientes secos, áreas de ensamblaje selladas al vacío o para usos a corto plazo, como la creación de prototipos. Hoy en día se utilizan materiales como el seleniuro de zinc (ZnSe), que son más fuertes mecánicamente y menos sensibles a la humedad, en lugar de NaCl para el rango espectral infrarrojo.

Química

Cloruro de sodio sólido

Cristal de cloruro de sodio bajo el microscopio.
octaedros de NaCl. Los puntos amarillos representan la fuerza electrostática entre los iones de carga opuesta

En el cloruro de sodio sólido, cada ion está rodeado por seis iones de carga opuesta, como se esperaba en términos electrostáticos. Los iones circundantes se encuentran en los vértices de un octaedro regular . En el lenguaje del empaquetamiento cerrado , los iones de cloruro más grandes (167 pm de tamaño) están dispuestos en una matriz cúbica mientras que los iones de sodio más pequeños (116 pm) llenan todos los espacios cúbicos (vacíos octaédricos) entre ellos. Esta misma estructura básica se encuentra en muchos otros compuestos y se conoce comúnmente como estructura cristalina de halita o sal de roca. Se puede representar como una red cúbica centrada en las caras (fcc) con una base de dos átomos o como dos redes cúbicas centradas en las caras que se interpenetran. El primer átomo está ubicado en cada punto de la red y el segundo átomo está ubicado a medio camino entre los puntos de la red a lo largo del borde de la celda unitaria fcc.

El cloruro de sodio sólido tiene un punto de fusión de 801 °C. La conductividad térmica del cloruro de sodio en función de la temperatura tiene un máximo de 2,03 W/(cm·K) a 8 K (−265,15 °C; −445,27 °F) y disminuye a 0,069 a 314 K (41 °C; 106 °F) ). También disminuye con el dopaje .

Las imágenes de video en tiempo real con resolución atómica permiten la visualización de la etapa inicial de la nucleación de cristales de cloruro de sodio.

Soluciones acuosas

Solubilidad de NaCl
(g NaCl / 1 kg de solvente a 25 °C (77 °F))
Agua 360
formamida 94
Glicerina 83
Propilenglicol 71
Ácido fórmico 52
amoníaco líquido 30.2
metanol 14
Etanol 0,65
dimetilformamida 0.4
Propan-1-ol 0.124
sulfolano 0.05
Butano-1-ol 0.05
Propan-2-ol 0.03
Pentan-1-ol 0.018
acetonitrilo 0.003
Acetona 0.00042

La atracción entre los iones Na + y Cl en el sólido es tan fuerte que solo los solventes altamente polares como el agua disuelven bien el NaCl.

Vista de una losa de NaCl(H 2 O) 2 (rojo = O, blanco = H, verde = Cl, púrpura = Na).

Cuando se disuelve en agua, la estructura de cloruro de sodio se desintegra a medida que los iones Na + y Cl - quedan rodeados por moléculas polares de agua. Estas soluciones consisten en complejos metálicos acuosos con la fórmula [Na(H 2 O) 8 ] + , con una distancia Na–O de 250  pm . Los iones de cloruro también están fuertemente solvatados, cada uno rodeado por un promedio de seis moléculas de agua. Las soluciones de cloruro de sodio tienen propiedades muy diferentes a las del agua pura. El punto eutéctico es -21,12 °C (-6,02 °F) para una fracción de masa de sal del 23,31%, y el punto de ebullición de la solución salina saturada está cerca de los 108,7 °C (227,7 °F). A partir de soluciones frías, la sal cristaliza como el dihidrato NaCl·2H 2 O.

pH de las soluciones de cloruro de sodio

El pH de una solución de cloruro de sodio permanece ≈7 debido a la basicidad extremadamente débil del ion Cl , que es la base conjugada del ácido fuerte HCl. En otras palabras, el NaCl no tiene efecto sobre el pH del sistema en soluciones diluidas donde los efectos de la fuerza iónica y los coeficientes de actividad son insignificantes.

Variantes estequiométricas y de estructura.

La sal común tiene una proporción molar de sodio y cloro de 1:1. En 2013 se han descubierto compuestos de sodio y cloruro de diferentes estequiometrías ; se pronosticaron cinco compuestos nuevos (p. ej., Na 3 Cl, Na 2 Cl, Na 3 Cl 2 , NaCl 3 y NaCl 7 ). La existencia de algunos de ellos ha sido comprobada experimentalmente a altas presiones y otras condiciones: NaCl 3 cúbico y ortorrómbico, Na 3 Cl tetragonal metálico bidimensional y NaCl hexagonal exótico. Esto indica que los compuestos que violan la intuición química son posibles, en sistemas simples en condiciones no ambientales.

Ocurrencia

La mayor parte de la sal del mundo se disuelve en el océano . Una cantidad menor se encuentra en la corteza terrestre como el mineral soluble en agua halita (sal de roca) y una pequeña cantidad existe como partículas de sal marina suspendidas en la atmósfera. Estas partículas son los núcleos de condensación de nubes dominantes en alta mar, que permiten la formación de nubes en aire que de otro modo no estaría contaminado .

Producción

Actualmente, la sal se produce en masa por evaporación de agua de mar o salmuera de pozos de salmuera y lagos salados . La extracción de sal de roca también es una fuente importante. China es el principal proveedor mundial de sal. En 2017, la producción mundial se estimó en 280 millones de toneladas , siendo los cinco principales productores (en millones de toneladas) China (68,0), Estados Unidos (43,0), India (26,0), Alemania (13,0) y Canadá (13,0). La sal también es un subproducto de la extracción de potasio .

Ver también

Referencias

Fuentes citadas

enlaces externos