Chlorid sodný, také známý jako sůl, obyčejná sůl, stolní sůl nebo halit, je iontová sloučenina se vzorcem NaCl, která představuje stejný podíl sodíku a chloru. Chlorid sodný je sůl, která je nejvíce zodpovědná za slanost oceánu a extracelulární tekutiny mnoha mnohobuněčných organismů. Jako hlavní složka jedlé soli se běžně používá jako přísada a konzervační prostředek pro potraviny.
V pevném chloridu sodném je každý iont obklopen šesti ionty opačného náboje, jak se na elektrostatických základech očekává. Okolní ionty se nacházejí ve vrcholech pravidelného osmistěnu. V jazyce těsného obalu jsou větší chloridové ionty uspořádány do kubického pole, zatímco menší sodíkové ionty vyplňují všechny kubické mezery (osmistěnné dutiny) mezi nimi. Stejná základní struktura se nachází v mnoha dalších sloučeninách a je běžně známá jako halitová nebo krystalová struktura kamenné soli. Může být znázorněna jako krychlová mřížka se středem strany se dvěma atomy nebo jako dvě vzájemně se prolínající krychlové mřížky se středem strany. První atom je umístěn v každém bodě mřížky a druhý atom je umístěn na půl cesty mezi body mřížky podél hrany jednotky fcc.
Tepelná vodivost NaCl jako funkce teploty má maximálně 2,03 W/(cm K) při 8 K a snižuje se na 0,069 při 314 K (41 °C). Snižuje se také s dopingem.
Přitažlivost mezi ionty Na+ a Cl− v pevném skupenství je tak silná, že NaCl dobře rozpouští jen vysoce polární rozpouštědla jako voda.
Po rozpuštění ve vodě se struktura chloridu sodného rozpadá, protože ionty Na+ a Cl− jsou obklopeny molekulami polární vody. Tyto roztoky se skládají z komplexu kovového aquo se vzorcem [Na(H2O)8]+, se vzdáleností Na-O 250 pm. Ionty chloridu jsou také silně solvatovány, každý je obklopen průměrně 6 molekulami vody. Roztoky chloridu sodného mají velmi odlišné vlastnosti než čistá voda. Bod tuhnutí je −21,12 °C pro 23,31 % hmot. soli a bod varu nasyceného solného roztoku se blíží 108,7 °C. Ze studených roztoků sůl krystalizuje jako dihydrát NaCl·2H2O.
Malé částečky mořské soli jsou dominantními kondenzačními jádry mraků i v moři, které umožňují tvorbu mraků v jinak neznečištěném ovzduší.
Moderní kamenný solný důl poblíž Mount Morris, New York, Spojené státy americké
Kromě známého domácího využití soli patří k dominantnějším aplikacím produkce přibližně 250 megatun/rok (údaje za rok 2008) chemikálie a odmrazování.
Základní membránová buňka používaná při elektrolýze solanky. Na anodě (A) se chlorid (Cl-) oxiduje na chlor. Iontově selektivní membrána (B) umožňuje volnému průtoku protiiontu Na+, ale zabraňuje difuzi aniontů, jako je hydroxid (OH-) a chlorid. Na katodě (C) se voda redukuje na hydroxid a vodík. Čistým procesem je elektrolýza vodného roztoku NaCl na průmyslově využitelné produkty hydroxid sodný (NaOH) a plynný chlor.
Je výchozím bodem pro Chloralkalický proces, který poskytuje světu chlor a hydroxid sodný podle chemické rovnice:
Tato elektrolýza se provádí buď ve rtuťovém článku, membránovém článku, nebo v membránovém článku. Každý z nich používá jinou metodu k oddělení chloru od hydroxidu sodného. Další technologie jsou ve vývoji kvůli vysoké energetické spotřebě elektrolýzy, kdy malá zlepšení účinnosti mohou mít velkou ekonomickou návratnost. Některé aplikace chloru zahrnují PVC, dezinfekční prostředky a rozpouštědla. Hydroxid sodný umožňuje průmysl, který vyrábí papír, mýdlo a hliník.
Pomocí Solvayova procesu se chlorid sodný používá k výrobě uhličitanu sodného a chloridu vápenatého. Uhličitan sodný se používá k výrobě skla, hydrogenuhličitanu sodného a barviv a také bezpočtu dalších chemických látek. V Mannheimově procesu a v Hargreavesově procesu se používá k výrobě síranu sodného a kyseliny chlorovodíkové.
Různé průmyslové využití
Chlorid sodný se hojně používá, takže i různé aplikace mohou spotřebovat obrovské množství. Při průzkumu ropy a zemního plynu je sůl důležitou složkou vrtných kapalin při vrtání vrtů. Používá se k flokulaci a zvýšení hustoty vrtné kapaliny, aby se překonal vysoký tlak plynu ve vrtu. Kdykoli vrt narazí na tvorbu soli, přidá se do vrtné kapaliny sůl, aby se roztok nasytil a aby se minimalizovalo rozpouštění v solné vrstvě. Sůl se také používá ke zvýšení vytvrzování betonu v lepených obalech.
V textilním průmyslu a při barvení se sůl používá jako solné máslo k separaci organických kontaminantů, k podpoře „solení“ barvicích sraženin a k mísení s koncentrovanými barvivy, aby se standardizovaly. Jednou z jeho hlavních rolí je poskytovat kladný iontový náboj, který podporuje absorpci záporně nabitých iontů barviv.
Používá se také při zpracování hliníku, berylia, mědi, oceli a vanadu. V celulózovém a papírenském průmyslu se sůl používá k bělení dřevné buničiny. Používá se také k výrobě chlorečnanu sodného, který se přidává spolu s kyselinou sírovou a vodou k výrobě oxidu chloričitého, což je vynikající bělicí chemikálie na bázi kyslíku. Proces oxidu chloričitého, který vznikl v Německu po první světové válce, je stále populárnější kvůli environmentálním tlakům na snížení nebo odstranění chlorovaných bělicích sloučenin. Při činění a úpravě kůže se sůl přidává do zvířecích kůží, aby se inhibovala mikrobiální aktivita na spodní straně kůží a aby se vlhkost vrátila zpět do kůží.
Při výrobě pryže se sůl používá k výrobě buny, neoprenu a bílé pryže. Slaný nálev a kyselina sírová se používají ke koagulaci emulgovaného latexu vyrobeného z chlorovaného butadienu.
Sůl se přidává také pro zajištění půdy a pro zajištění pevnosti základů, na kterých jsou dálnice postaveny. Sůl působí tak, aby minimalizovala účinky posunu způsobeného v podzemí
změnami vlhkosti a dopravního zatížení.
Tvrdá voda obsahuje ionty vápníku a hořčíku, které narušují působení mýdla a přispívají k hromadění šupin nebo filmu alkalických ložisek minerálů v zařízeních a trubkách domácností a průmyslových zařízení. Komerční a bytové jednotky na změkčování vody používají iontové výměnné pryskyřice k odstranění škodlivých iontů, které způsobují tvrdost. Tyto pryskyřice se generují a regenerují pomocí chloridu sodného.
Fázový diagram směsi voda-NaCl.
Druhá velká aplikace soli je pro deifikaci a ochranu proti námraze na silnicích, a to jak v popelnicích na štěrk, tak šířených vozidly zimní obsluhy. V očekávání sněžení jsou silnice optimálně „chráněny proti námraze“ solným nálevem (koncentrovaným roztokem soli ve vodě), který zabraňuje spojení sněhu s povrchem vozovky. Tento postup zamezuje intenzivnímu používání soli po sněžení. Pro odmrazování se používají směsi solného nálevu a soli, někdy s přídavnými látkami, jako je vápník a chlorid hořečnatý. Použití soli nebo solného nálevu se stává neúčinným při teplotách pod −10 °C.
Sůl určená k odmrazování ve Spojeném království pochází převážně z jednoho dolu ve Winsfordu v hrabství Cheshire. Před distribucí je smíchána s <100 ppm hexakyanoferranu sodného (II) jako protispékavé látky, která umožňuje kamenné soli volně vytékat z vozů s drtí, přestože je před použitím uskladněna. V posledních letech se tato přísada používá také ve stolní soli. V silniční soli byly použity i jiné přísady, aby se snížily celkové náklady. Například v USA byl roztok vedlejšího produktu sacharidů ze zpracování cukrové řepy smíchán s kamennou solí a přilnul k povrchu vozovky asi o 40% lépe než samotná sypká kamenná sůl. Protože zůstal na silnici déle, nemuselo se ošetření několikrát opakovat, což ušetřilo čas a peníze.
Z technického hlediska fyzikální chemie je minimální bod tuhnutí směsi voda-sůl −21,12 °C pro 23,31 % hmot. soli. Mrznutí v blízkosti této koncentrace je však tak pomalé, že eutektického bodu −22,4 °C lze dosáhnout s přibližně 25 % hmot. soli.
Sůl z cest končí ve sladkovodních útvarech a mohla by poškodit vodní rostliny a živočichy tím, že by narušila jejich osmoregulační schopnost. Všudypřítomnost soli představuje problém při jakémkoli pobřežním nanášení nátěru, protože zachycené soli způsobují velké problémy s přilnavostí. Námořní orgány a stavitelé lodí sledují koncentrace soli na povrchu během stavby. Maximální koncentrace soli na povrchu závisí na autoritě a aplikaci. Většinou se používá předpis IMO, který stanovuje obsah soli na maximálně 50 mg/m2 rozpustných solí měřených jako chlorid sodný. Tato měření se provádějí pomocí Bresleho testu.
Sůl je při deifikaci dálnic spojována s korozí mostních palub, motorových vozidel, výztužných tyčí a drátů a nechráněných ocelových konstrukcí používaných při stavbě silnic. Odpad z povrchu, postřik vozidel a působení větru také ovlivňují půdu, vegetaci u silnic a místní zásoby povrchové a podzemní vody. Ačkoli byly během špičkového využití nalezeny důkazy o ekologickém nakládání soli
jarní deště a tání obvykle ředí koncentrace sodíku v oblasti, kde byla sůl aplikována.
Potravinářský průmysl, medicína a zemědělství
Sůl se přidává do potravin, a to buď výrobcem potravin, nebo spotřebitelem, jako látka zvýrazňující chuť, konzervant, pojivo, přídatná látka pro kontrolu fermentace, látka pro kontrolu textury a vývojka barev. Spotřeba soli v potravinářském průmyslu se v sestupném pořadí podle spotřeby dále dělí na ostatní výrobky pro zpracování potravin, balírny masa, konzervování, pečení, mléčné a mlýnské výrobky. Sůl se přidává za účelem podpory vývoje barev ve slanině, šunce a dalších zpracovaných masných výrobcích. Jako konzervant sůl potlačuje růst bakterií. Sůl působí jako pojivo v uzeninách a vytváří pojivový gel složený z masa, tuku a vlhkosti. Sůl působí také jako látka zvýrazňující chuť a jako změkčovadlo.
V mlékárenském průmyslu se sůl přidává do sýrů jako prostředek pro kontrolu barvy, kvašení a textury. Pododvětví mlékárenství zahrnuje společnosti, které vyrábějí smetanové máslo, kondenzované a odpařené mléko, mražené dezerty, zmrzlinu, přírodní a zpracované sýry a speciální mléčné výrobky. V konzervování se sůl přidává především jako zvýrazňovač chuti a konzervant. Používá se také jako nosič pro další složky, dehydratační činidlo, enzymatický inhibitor a tendenzátor.
Při pečení se přidává sůl, aby se kontrolovala rychlost kvašení v chlebovém těstě. Používá se také k posílení lepku (elastického protein-vodního komplexu v některých těstech) a jako příchuť
zesilovač, například poleva na pečivo. Kategorie zpracování potravin obsahuje také mlýn na obilí
produktů. Tyto produkty se skládají z mouky na mletí a rýže a z výroby obilných snídaňových jídel a z míchané nebo připravené mouky. Sůl se používá také jako kořenící prostředek, např. v bramborových lupíncích, preclíkech, krmivu pro kočky a psy.
Chlorid sodný se používá ve veterinární medicíně jako prostředek způsobující zvracení. Podává se jako teplý nasycený roztok. Eméza může být také způsobena faryngeálním umístěním malého množství obyčejné soli nebo krystalů soli.
Hasicí přístroj třídy D pro různé kovy
Přinejmenším od středověku lidé používali sůl jako čistící prostředek potíraný na povrchu domácností. Používá se také v mnoha značkách šamponů, zubní pasty a lidově k odmrazování příjezdových cest a ledových ploch.
Dlouholeté přesvědčení, že strava s vysokým obsahem soli zvyšuje riziko kardiovaskulárních onemocnění, se dostává pod kontrolu. Nedávno bylo prokázáno, že dietní sůl snižuje produkci oxidu dusnatého. Oxid dusnatý (NO) přispívá k homeostáze cév tím, že inhibuje kontrakci a růst hladkého svalstva cév, agregaci krevních destiček a přilnavost leukocytů k endotelu.