氯化钠

定义

氯化钠是由带正电的钠离子与带负电的氯离子通过离子键结合形成的盐，化学式写作 NaCl，相对分子质量约为 58.44^[2][4]。纯净的氯化钠为无色透明晶体，通常见到的则是白色结晶粉末，无臭而带咸味^[1]。它在水中易溶，也溶于甘油，在乙醇中只能少量溶解，几乎不溶于浓盐酸^[1]。

常温下氯化钠的密度约为 2.165 g/cm³，熔点 801 ℃，沸点在不同资料中记为 1413 ℃ 或 1465 ℃^[1][5]。其水溶液呈中性，在正常的运输和储存条件下性质稳定；含有氯化镁等杂质的粗盐容易吸收空气中的水分而潮解^[6]。

原理

氯化钠晶体属等轴晶系的离子晶体。较大的氯离子按面心立方方式密堆积，较小的钠离子填入氯离子围成的八面体空隙，两种离子在三个方向上交替排列，每个离子周围都有 6 个异号离子，形成 6∶6 配位^[1]。一个晶胞中含 4 个钠离子和 4 个氯离子，晶胞边长约 5.64 Å^[7]。同样的排列方式在许多其他化合物中出现，被称为氯化钠型结构或石盐结构^[1]。

溶解时，水分子的极性作用削弱离子间的静电吸引，使晶体解离为水合钠离子和水合氯离子，因此溶液可以导电，凝固点也低于纯水。氯化钠在水中的溶解度随温度升高变化很小，0 ℃ 时约为 35.7 g/100 g 水，100 ℃ 时约为 39.8 g，这一特点决定了粗盐提纯通常采用蒸发结晶而不是降温结晶^[8]。

工业上利用电解原理处理氯化钠：电解饱和食盐水时，阳极析出氯气，阴极生成氢气和氢氧化钠，总反应为 $2NaCl+2H_2O \xrightarrow{电解} 2NaOH+Cl_2\uparrow+H_2\uparrow$^[3]。若电解熔融的氯化钠，则得到金属钠和氯气^[9]。

发展历程

以食盐为原料制碱的工艺在 19 世纪走向工业化，氨碱法将氨气与二氧化碳通入饱和食盐水，析出溶解度较小的碳酸氢钠，再煅烧得到纯碱^[10]。电解食盐水制烧碱的路线也在同一时期成熟：1890 年隔膜电解法实现工业化生产，1892 年水银电解槽获得专利，两种方法长期并用^[11]。

20 世纪 60 年代，离子交换膜法进入氯碱行业。1966 年，美国杜邦公司开发出化学稳定性较好的离子交换膜，使电解可以在较高电流密度下连续运行^[11]。目前离子交换膜法在中国氯碱产能中占比约 99.6%，隔膜法仅余约 0.4%^[3]。

以食盐为原料的纯碱工艺在中国另有发展。化学家侯德榜在氨碱法基础上将制碱与合成氨结合，形成联合制碱法，利用低温下氯化铵溶解度小于氯化钠的性质，使氯化铵单独结晶析出，食盐利用率得到提高，同时副产氮肥^[10]。中国氯碱工业始于 20 世纪 20 年代末，1949 年前烧碱年均产量仅约 15 kt，此后陆续建成多套电解装置^[3]。

应用

氯碱工业是氯化钠最主要的工业去向。电解饱和食盐水可同时得到烧碱、氯气和氢气，氯气进一步用于合成聚氯乙烯、盐酸等产品，烧碱则广泛用于造纸、化纤、玻璃等行业^[3]。电解熔融氯化钠是制取金属钠的途径，氯化钠还用作氨碱法与联合制碱法的原料^[9]。

在医疗上，质量浓度为 0.9% 的氯化钠溶液与血浆渗透压相近，称为生理盐水，用于纠正各种原因引起的失水、低氯性代谢性碱中毒，也作为注射用药的溶解和稀释载体^[12][13]。0.9% 氯化钠溶液另有供外用的冲洗剂型，用于清洗伤口、眼部与黏膜，两者剂型与适应症并不相同^[14]。

食品工业中氯化钠用于调味、腌制和防腐，是食盐的主要成分^[1]。此外，氯化钠可作为冷冻系统的致冷剂、有机合成的盐析剂，并用于钢铁热处理、玻璃与染料等工业^[15]。

局限

氯化钠的溶解度对温度不敏感，仅靠降温难以从溶液中大量析出，因此以氯化钠为主产品的分离工序多依赖蒸发，能耗较高；反过来，这一性质正是联合制碱法分离氯化铵所利用的依据^[8][10]。

电解饱和食盐水时，阳极生成的氯气与阴极生成的氢氧化钠、氢气若相互混合，既会降低产品纯度，也存在安全隐患，故工业电解槽须设置隔膜或离子交换膜将两极产物隔开^[16]。离子膜对进槽盐水的有机物含量也有要求，通常盐水中总有机碳需控制在 10 ppm 以下，超标会造成膜性能下降^[17]。

氯化钠本身不提供热量，也不含蛋白质、维生素等营养素，摄入量需与人体电解质平衡相适应；0.9% 氯化钠注射液大量单独使用时，因氯浓度高于血浆，可能引起高氯血症，临床上常与碱性溶液按比例配用^[12]。

参见

• 氯碱工业 —— 以电解饱和氯化钠溶液制取烧碱、氯气和氢气的化工门类。

• 氯化钠注射液 —— 以氯化钠为溶质配制、供静脉使用的等渗或高渗溶液。

• 离子交换膜法 —— 氯碱生产中分隔两极产物、提高碱液纯度的主流电解工艺。

• 联合制碱法 —— 以氯化钠为原料同时制得纯碱与氯化铵的工艺。

• 石盐 —— 氯化钠在自然界中的矿物形态。