Chlorure de sodium -Sodium chloride

Chlorure de sodium
Selpologne.jpg
Cristaux de chlorure de sodium sous forme d' halite
Liaisons NaCl.svg
Structure cristalline avec sodium en violet et chlorure en vert
Des noms
Nom IUPAC
Chlorure de sodium
Autres noms
Identifiants
Modèle 3D ( JSmol )
3534976
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
Carte d'information de l'ECHA 100.028.726 Modifier ceci sur Wikidata
Numéro CE
13673
KEGG
Engrener Sodium+chlorure
CID PubChem
Numéro RTECS
UNII
  • InChI=1S/ClH.Na/h1H;/q;+1/p-1 vérifierOui
    Clé : FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M vérifierOui
  • InChI=1/ClH.Na/h1H;/q;+1/p-1
    Clé : FAPWRFPIFSIZLT-REWHXWOFAE
  • [Na+].[Cl-]
Propriétés
NaCl
Masse molaire 58,443 g/mole
Apparence Cristaux cubiques incolores
Odeur Inodore
Densité 2,17 g/cm 3
Point de fusion 800,7 ° C (1473,3 ° F; 1073,8 K)
Point d'ébullition 1465 ° C (2669 ° F; 1738 K)
360 g/1000 g d'eau pure à T = 25 °C
Solubilité dans l'ammoniac 21,5 g/L à T = ?
Solubilité dans le méthanol 14,9 g/L à T = ?
−30,2·10 −6 cm 3 /mol
1,5441 (à 589 nm)
Structure
Cubique à faces centrées
( voir texte ), cF8
Fm 3 m (n° 225)
un  = 564.02 pm
4
octaédrique en Na +
octaédrique en Cl
Thermochimie
50,5 J/(K·mol)
72,10 J/(K·mol)
−411,120 kJ/mol
Pharmacologie
A12CA01 ( OMS ) B05CB01 ( OMS ), B05XA03 ( OMS ), S01XA03 ( OMS )
Dangers
NFPA 704 (diamant de feu)
0
0
0
Dose ou concentration létale (DL, CL) :
DL 50 ( dose médiane )
3 g/kg (voie orale, rats)
Composés apparentés
Autres anions
Fluorure
de sodium Bromure
de sodium Iodure
de sodium Astate de sodium
Autres cations
Chlorure de lithium Chlorure de
potassium Chlorure de
rubidium Chlorure de
césium Chlorure de
francium
Page de données supplémentaires
Chlorure de sodium (page de données)
Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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Le chlorure de sodium / ˌ s d i ə m ˈ k l ɔːr d / , communément appelé sel (bien que le sel de mer contienne également d'autres sels chimiques ), est un composé ionique de formule chimique NaCl , représentant un rapport 1: 1 de ions sodium et chlorure . Avec des masses molaires de 22,99 et 35,45 g/mol respectivement, 100 g de NaCl contiennent 39,34 g Na et 60,66 g Cl. Le chlorure de sodium est le sel le plus responsable de la salinité de l'eau de mer et du liquide extracellulaire de nombreux organismes multicellulaires . Sous sa forme comestible, le sel (également appelé sel de table ) est couramment utilisé comme condiment et conservateur alimentaire . De grandes quantités de chlorure de sodium sont utilisées dans de nombreux procédés industriels, et c'est une source majeure de composés de sodium et de chlore utilisés comme matières premières pour d'autres synthèses chimiques . Une autre application majeure du chlorure de sodium est le dégivrage des chaussées par temps sous le point de congélation.

Les usages

En plus des utilisations domestiques familières du sel, les applications les plus dominantes de la production d'environ 250 millions de tonnes par an (données de 2008) comprennent les produits chimiques et le dégivrage.

Fonctions chimiques

Le sel est utilisé, directement ou indirectement, dans la production de nombreux produits chimiques, qui consomment la majeure partie de la production mondiale.

Industrie du chlore-alcali

C'est le point de départ du procédé chloralcali , le processus industriel de production de chlore et d ' hydroxyde de sodium , selon l' équation chimique

Cette électrolyse est effectuée dans une cellule à mercure, une cellule à diaphragme ou une cellule à membrane. Chacun de ceux-ci utilise une méthode différente pour séparer le chlore de l'hydroxyde de sodium. D'autres technologies sont en cours de développement en raison de la forte consommation d'énergie de l'électrolyse, de petites améliorations de l'efficacité pouvant avoir des retombées économiques importantes. Certaines applications du chlore comprennent la production de PVC thermoplastiques , de désinfectants et de solvants.

L'hydroxyde de sodium est largement utilisé dans de nombreuses industries différentes permettant la production de papier, de savon et d'aluminium, etc.

Industrie de la soude

Le chlorure de sodium est utilisé dans le procédé Solvay pour produire du carbonate de sodium et du chlorure de calcium . Le carbonate de sodium, à son tour, est utilisé pour produire du verre , du bicarbonate de sodium et des colorants , ainsi qu'une myriade d'autres produits chimiques. Dans le procédé de Mannheim , le chlorure de sodium est utilisé pour la production de sulfate de sodium et d'acide chlorhydrique .

Standard

Le chlorure de sodium a une norme internationale créée par ASTM International . La norme est nommée ASTM E534-13 et est la méthode d'essai standard pour l'analyse chimique du chlorure de sodium. Ces méthodes répertoriées fournissent des procédures d'analyse du chlorure de sodium afin de déterminer s'il convient à l'utilisation et à l'application prévues.

Utilisations industrielles diverses

Le chlorure de sodium est fortement utilisé, de sorte que même des applications relativement mineures peuvent consommer des quantités massives. Dans l'exploration pétrolière et gazière , le sel est un composant important des fluides de forage dans le forage de puits. Il est utilisé pour floculer et augmenter la densité du fluide de forage afin de surmonter les fortes pressions de gaz en aval. Chaque fois qu'une foreuse rencontre une formation de sel, du sel est ajouté au fluide de forage pour saturer la solution afin de minimiser la dissolution dans la strate de sel. Le sel est également utilisé pour augmenter le durcissement du béton dans les coffrages cimentés.

Dans les textiles et la teinture, le sel est utilisé comme rinçage à la saumure pour séparer les contaminants organiques, pour favoriser le "relargage" des précipités de colorants et pour les mélanger avec des colorants concentrés pour les normaliser. L'un de ses principaux rôles est de fournir la charge ionique positive pour favoriser l'absorption des ions chargés négativement des colorants.

Il est également utilisé dans le traitement de l'aluminium , du béryllium , du cuivre , de l' acier et du vanadium . Dans l' industrie des pâtes et papiers , le sel est utilisé pour blanchir la pâte de bois. Il est également utilisé pour fabriquer du chlorate de sodium , qui est ajouté avec de l'acide sulfurique et de l'eau pour fabriquer du dioxyde de chlore , un excellent produit chimique de blanchiment à base d'oxygène. Le procédé au dioxyde de chlore, qui est né en Allemagne après la Première Guerre mondiale, devient de plus en plus populaire en raison des pressions environnementales pour réduire ou éliminer les composés de blanchiment chlorés. Dans le tannage et le traitement du cuir, du sel est ajouté aux peaux d'animaux pour inhiber l'activité microbienne sur la face inférieure des peaux et attirer l'humidité dans les peaux.

Dans la fabrication du caoutchouc, le sel est utilisé pour fabriquer des types de caoutchouc buna , néoprène et blanc. La saumure et l'acide sulfurique permettent de coaguler un latex émulsionné à base de butadiène chloré .

Le sel est également ajouté pour sécuriser le sol et pour donner de la fermeté à la fondation sur laquelle les autoroutes sont construites. Le sel agit pour minimiser les effets de déplacement causés dans le sous-sol par les changements d'humidité et la charge de trafic.

Le chlorure de sodium est parfois utilisé comme déshydratant bon marché et sûr en raison de ses propriétés hygroscopiques , faisant du salage une méthode efficace de conservation des aliments historiquement; le sel extrait l'eau des bactéries par pression osmotique , l'empêchant de se reproduire, une source majeure de détérioration des aliments. Même si des déshydratants plus efficaces sont disponibles, peu sont sûrs à ingérer pour les humains.

Adoucissement de l'eau

L'eau dure contient des ions calcium et magnésium qui interfèrent avec l'action du savon et contribuent à l'accumulation d'un tartre ou d'un film de dépôts minéraux alcalins dans les équipements et tuyaux domestiques et industriels. Les adoucisseurs d'eau commerciaux et résidentiels utilisent des résines échangeuses d'ions pour éliminer les ions responsables de la dureté. Ces résines sont générées et régénérées à l'aide de chlorure de sodium.

Sel de voirie

Diagramme de phase du mélange eau-NaCl

La deuxième application majeure du sel est le dégivrage et l'antigivrage des routes, à la fois dans des bacs à sable et épandus par les véhicules de service hivernal . En prévision des chutes de neige, les routes sont de manière optimale "anti-givrées" avec de la saumure ( solution concentrée de sel dans l'eau), ce qui empêche la liaison entre la neige-glace et la surface de la route. Cette procédure évite l'utilisation intensive de sel après les chutes de neige. Pour le dégivrage, des mélanges de saumure et de sel sont utilisés, parfois avec des agents supplémentaires tels que le chlorure de calcium et/ou le chlorure de magnésium . L'utilisation de sel ou de saumure devient inefficace en dessous de -10 ° C (14 ° F).

Monticules de sel de voirie à utiliser en hiver

Le sel de déglaçage au Royaume-Uni provient principalement d'une seule mine à Winsford dans le Cheshire . Avant la distribution, il est mélangé avec <100 ppm de ferrocyanure de sodium en tant qu'agent anti-agglomérant, ce qui permet au sel gemme de s'écouler librement des véhicules de sablage malgré son stockage avant utilisation. Ces dernières années, cet additif a également été utilisé dans le sel de table. D'autres additifs avaient été utilisés dans le sel de voirie pour réduire les coûts totaux. Par exemple, aux États-Unis, une solution de glucides sous-produits de la transformation de la betterave à sucre a été mélangée avec du sel gemme et adhère aux surfaces de la route environ 40 % mieux que le sel gemme en vrac seul. Parce qu'il est resté plus longtemps sur la route, le traitement n'a pas eu à être répété plusieurs fois, ce qui a permis d'économiser du temps et de l'argent.

En termes techniques de chimie physique, le point de congélation minimum d'un mélange eau-sel est de -21,12 ° C (-6,02 ° F) pour 23,31% en poids de sel. La congélation près de cette concentration est cependant si lente que le point eutectique de -22,4 ° C (-8,3 ° F) peut être atteint avec environ 25% en poids de sel.

Effets environnementaux

Le sel de voirie se retrouve dans les plans d'eau douce et pourrait nuire aux plantes et aux animaux aquatiques en perturbant leur capacité d' osmorégulation . L'omniprésence du sel pose un problème dans toute application de revêtement côtier, car les sels piégés causent de gros problèmes d'adhérence. Les autorités navales et les constructeurs de navires surveillent les concentrations de sel sur les surfaces pendant la construction. Les concentrations maximales de sel sur les surfaces dépendent de l'autorité et de l'application. La réglementation de l' OMI est principalement utilisée et fixe les niveaux de sel à un maximum de 50 mg/m 2 de sels solubles mesurés en chlorure de sodium. Ces mesures sont faites au moyen d'un test de Bresle . La salinisation (augmentation de la salinité, alias syndrome de salinisation de l'eau douce ) et l'augmentation subséquente de la lixiviation des métaux est un problème permanent dans toute l'Amérique du Nord et les voies d'eau douce européennes.

Dans le dégivrage des autoroutes, le sel a été associé à la corrosion des tabliers de ponts, des véhicules à moteur, des barres et fils d'armature et des structures en acier non protégées utilisées dans la construction de routes. Le ruissellement de surface , la pulvérisation des véhicules et les actions soufflées par le vent affectent également le sol, la végétation en bordure de route et les approvisionnements locaux en eau de surface et en eau souterraine. Bien que des preuves d'une charge environnementale de sel aient été trouvées pendant les pics d'utilisation, les pluies et les dégels printaniers diluent généralement les concentrations de sodium dans la zone où le sel a été appliqué. Une étude de 2009 a révélé qu'environ 70% du sel de voirie appliqué dans la région métropolitaine de Minneapolis-St Paul est retenu dans le bassin versant local.

Substitution

Certains organismes remplacent le sel de déneigement par de la bière , de la mélasse et du jus de betterave . Les compagnies aériennes utilisent plus de glycol et de sucre plutôt que des solutions à base de sel pour le dégivrage .

Industrie alimentaire et agriculture

De nombreux micro -organismes ne peuvent pas vivre dans un environnement salin : l'eau est extraite de leurs cellules par osmose . Pour cette raison, le sel est utilisé pour conserver certains aliments, comme le bacon, le poisson ou le chou.

Le sel est ajouté aux aliments, soit par le producteur, soit par le consommateur, comme exhausteur de goût, conservateur, liant, additif de contrôle de la fermentation , agent de contrôle de la texture et révélateur de couleur. La consommation de sel dans l'industrie alimentaire est subdivisée, par ordre décroissant de consommation, en autres produits de la transformation des aliments, des emballeurs de viande, des conserves , de la boulangerie, des produits laitiers et des moulins à grains. Du sel est ajouté pour favoriser le développement de la couleur du bacon, du jambon et d'autres produits carnés transformés. En tant que conservateur, le sel inhibe la croissance des bactéries. Le sel agit comme un liant dans les saucisses pour former un gel liant composé de viande, de graisse et d'humidité. Le sel agit également comme exhausteur de goût et comme attendrisseur .

Dans de nombreuses industries laitières, le sel est ajouté au fromage comme agent de contrôle de la couleur, de la fermentation et de la texture. Le sous-secteur laitier comprend les entreprises qui fabriquent du beurre de crémerie, du lait condensé et évaporé, des desserts glacés, de la crème glacée, du fromage naturel et fondu et des produits laitiers de spécialité. Dans les conserves, le sel est principalement ajouté comme exhausteur de goût et agent de conservation . Il est également utilisé comme support pour d'autres ingrédients, agent déshydratant, inhibiteur d'enzyme et attendrisseur. En boulangerie, du sel est ajouté pour contrôler le taux de fermentation de la pâte à pain. Il est également utilisé pour renforcer le gluten (le complexe élastique protéine-eau dans certaines pâtes) et comme exhausteur de goût, comme une garniture sur les produits de boulangerie. La catégorie de la transformation des aliments comprend également des produits de minoterie. Ces produits consistent en la mouture de la farine et du riz et la fabrication d'aliments céréaliers pour le petit-déjeuner et de farines mélangées ou préparées. Le sel est également utilisé comme agent d'assaisonnement, par exemple dans les croustilles, les bretzels , les aliments pour chats et chiens.

Le chlorure de sodium est utilisé en médecine vétérinaire comme agent provoquant des vomissements . Il est donné sous forme de solution chaude saturée. Les vomissements peuvent également être causés par le placement pharyngé d'une petite quantité de sel ordinaire ou de cristaux de sel.

Médecine

Le chlorure de sodium est utilisé avec de l'eau comme l'une des principales solutions pour la thérapie intraveineuse . Le spray nasal contient souvent une solution saline .

Lutte contre l'incendie

Un extincteur de classe D pour divers métaux

Le chlorure de sodium est le principal agent extincteur des extincteurs (Met-LX, Super D) utilisés sur les feux de métaux combustibles tels que le magnésium, le potassium, le sodium et les alliages NaK (classe D). De la poudre thermoplastique est ajoutée au mélange, ainsi que des matériaux imperméabilisants (stéarates métalliques) et anti-agglomérants (phosphate tricalcique) pour former l'agent extincteur. Lorsqu'il est appliqué sur le feu, le sel agit comme un dissipateur de chaleur, dissipant la chaleur du feu et forme également une croûte excluant l'oxygène pour étouffer le feu. L'additif plastique fond et aide la croûte à conserver son intégrité jusqu'à ce que le métal brûlant refroidisse en dessous de sa température d'inflammation. Ce type d'extincteur a été inventé à la fin des années 1940 en tant qu'unité à cartouche, bien que les versions à pression stockée soient maintenant populaires. Les tailles courantes sont 30 livres (14 kg) portables et 350 livres (160 kg) sur roues.

Nettoyant

Depuis au moins l'époque médiévale , les gens ont utilisé le sel comme agent nettoyant frotté sur les surfaces domestiques. Il est également utilisé dans de nombreuses marques de shampoing , de dentifrice et populairement pour dégivrer les allées et les plaques de glace.

Utilisation optique

Les cristaux de NaCl sans défaut ont une transmission optique d'environ 90 % pour la lumière infrarouge, en particulier entre 200  nm et 20  µm . Ils ont donc été utilisés dans des composants optiques (fenêtres et prismes) fonctionnant dans ce domaine spectral, où peu d'alternatives non absorbantes existent et où les exigences d'absence d'inhomogénéités microscopiques sont moins strictes que dans le visible. Bien que peu coûteux, les cristaux de NaCl sont mous et hygroscopiques - lorsqu'ils sont exposés à l'air ambiant, ils se couvrent progressivement de "givre". Cela limite l'application de NaCl aux environnements secs, aux zones d'assemblage scellées sous vide ou à des utilisations à court terme telles que le prototypage. De nos jours, des matériaux comme le séléniure de zinc (ZnSe), plus résistants mécaniquement et moins sensibles à l'humidité, sont utilisés à la place du NaCl pour le domaine spectral infrarouge.

Chimie

Chlorure de sodium solide

Cristal de chlorure de sodium au microscope.
Octaèdres de NaCl. Les pointillés jaunes représentent la force électrostatique entre les ions de charge opposée

Dans le chlorure de sodium solide, chaque ion est entouré de six ions de charge opposée comme prévu sur des bases électrostatiques. Les ions environnants sont situés aux sommets d'un octaèdre régulier . Dans le langage du compactage , les plus grands ions chlorure (taille de 167 pm) sont disposés dans un réseau cubique tandis que les plus petits ions sodium (116 pm) remplissent tous les espaces cubiques (vides octaédriques) entre eux. Cette même structure de base se retrouve dans de nombreux autres composés et est communément connue sous le nom de structure cristalline de halite ou de sel gemme. Il peut être représenté comme un réseau cubique à faces centrées (fcc) avec une base à deux atomes ou comme deux réseaux cubiques à faces centrées interpénétrés. Le premier atome est situé à chaque point du réseau et le deuxième atome est situé à mi-chemin entre les points du réseau le long du bord de la cellule unitaire fcc.

Le chlorure de sodium solide a un point de fusion de 801 °C. La conductivité thermique du chlorure de sodium en fonction de la température a un maximum de 2,03 W / (cm K) à 8 K (−265,15 ° C; −445,27 ° F) et diminue à 0,069 à 314 K (41 ° C; 106 ° F ). Elle diminue également avec le dopage .

L'imagerie vidéo en temps réel à résolution atomique permet de visualiser l'étape initiale de la nucléation cristalline du chlorure de sodium.

Solutions aqueuses

Solubilité du NaCl
(g NaCl / 1 kg de solvant à 25 °C (77 °F))
Eau 360
Formamide 94
glycérine 83
Propylène glycol 71
Acide formique 52
Ammoniac liquide 30.2
Méthanol 14
Éthanol 0,65
Diméthylformamide 0,4
Propan-1-ol 0,124
Sulfolane 0,05
Butane-1-ol 0,05
Propan-2-ol 0,03
Pentan-1-ol 0,018
Acétonitrile 0,003
Acétone 0,00042

L'attraction entre les ions Na + et Cl dans le solide est si forte que seuls les solvants très polaires comme l'eau dissolvent bien le NaCl.

Vue d'une dalle de NaCl(H 2 O) 2 (rouge = O, blanc = H, vert = Cl, violet = Na).

Lorsqu'elle est dissoute dans l'eau, la charpente de chlorure de sodium se désintègre lorsque les ions Na + et Cl sont entourés de molécules d'eau polaires. Ces solutions sont constituées d' un complexe métallique aquo de formule [Na(H 2 O) 8 ] + , avec une distance Na–O de 250  pm . Les ions chlorure sont également fortement solvatés, chacun étant entouré en moyenne de six molécules d'eau. Les solutions de chlorure de sodium ont des propriétés très différentes de l'eau pure. Le point eutectique est de -21,12 ° C (-6,02 ° F) pour une fraction massique de sel de 23,31%, et le point d'ébullition de la solution saline saturée est proche de 108,7 ° C (227,7 ° F). À partir de solutions froides, le sel cristallise sous forme de dihydraté NaCl·2H 2 O.

pH des solutions de chlorure de sodium

Le pH d'une solution de chlorure de sodium reste ≈7 en raison de la basicité extrêmement faible de l'ion Cl , qui est la base conjuguée de l'acide fort HCl. En d'autres termes, le NaCl n'a aucun effet sur le pH du système dans les solutions diluées où les effets de la force ionique et des coefficients d'activité sont négligeables.

Variantes stoechiométriques et de structure

Le sel commun a un rapport molaire de 1:1 de sodium et de chlore. En 2013, des composés de sodium et de chlorure de différentes stoechiométries ont été découverts ; cinq nouveaux composés ont été prédits (par exemple, Na 3 Cl, Na 2 Cl, Na 3 Cl 2 , NaCl 3 et NaCl 7 ). L'existence de certains d'entre eux a été confirmée expérimentalement à des pressions élevées et dans d'autres conditions : NaCl 3 cubique et orthorhombique, Na 3 Cl tétragonal métallique bidimensionnel et NaCl hexagonal exotique. Cela indique que des composés violant l'intuition chimique sont possibles, dans des systèmes simples dans des conditions non ambiantes.

Occurrence

La majeure partie du sel mondial est dissoute dans l' océan . Une quantité moindre se trouve dans la croûte terrestre sous forme de halite minérale soluble dans l'eau (sel gemme), et une infime quantité existe sous forme de particules de sel de mer en suspension dans l'atmosphère. Ces particules sont les principaux noyaux de condensation des nuages ​​au large, qui permettent la formation de nuages ​​dans un air autrement non pollué .

Production

Le sel est actuellement produit en masse par évaporation de l'eau de mer ou de la saumure des puits de saumure et des lacs salés . L'extraction du sel gemme est également une source majeure. La Chine est le principal fournisseur mondial de sel. En 2017, la production mondiale était estimée à 280 millions de tonnes , les cinq premiers producteurs (en millions de tonnes) étant la Chine (68,0), les États-Unis (43,0), l'Inde (26,0), l'Allemagne (13,0) et le Canada (13,0). Le sel est également un sous-produit de l' extraction du potassium .

Voir également

Les références

Sources citées

Liens externes