塩化ナトリウム

塩は、直接的または間接的に多くの化学物質の製造に使用され、世界の生産量の大部分を消費している。^{[ 10 ]}

塩化ナトリウムは、ソルベー法において炭酸ナトリウムと塩化カルシウムの製造に使用されます。炭酸ナトリウムは、ガラス、重炭酸ナトリウム、染料、その他数多くの化学物質の製造に使用されます。マンハイム法では、塩化ナトリウムは硫酸ナトリウムと塩酸の製造に使用されます。

塩化ナトリウムは多用されるため、比較的小規模な用途でも大量の消費につながる可能性があります。石油・ガス探査では、塩は井戸掘削における掘削液の重要な成分です。^{[ 11 ]}高い坑内ガス圧を克服するために、掘削液を凝集させて密度を高めるために使用されます。ドリルが塩層に到達すると、塩層内での溶解を最小限に抑えるために、掘削液に塩が加えられ、溶液が飽和します。^{[ 9 ]}また、塩はセメントケーシング内のコンクリートの硬化を促進するためにも使用されます。^{[ 10 ]}

繊維や染色では、塩は有機汚染物質を分離するための塩水リンスとして、^{[ 12 ]}染料沈殿物の「塩析」を促進するため、また、染色浴での収率を高め、色をより鮮やかにするために濃縮染料と混合するために使用されます。その主な役割の1つは、染料の負に帯電したイオンの吸収を促進するために正のイオン電荷を提供することです。^{[ 10 ]}

パルプ・製紙業界で使用される場合、塩素酸ナトリウムの製造に使用され、その後、硫酸とメタノールなどの還元剤と反応させて二酸化塩素が製造されます。二酸化塩素は、木材パルプの漂白に広く使用される漂白剤です。

なめしや皮革処理では、動物の皮に塩を加えて皮の裏側の微生物の活動を抑制し、皮の中に水分を引き戻します。^{[ 10 ]}

ゴム製造では、塩はブナゴム、ネオプレンゴム、白色ゴムの製造に使用されます。塩水と硫酸は、塩素化ブタジエンから作られた乳化ラテックスを凝固させるために使用されます。^{[ 10 ] [ 9 ]}

塩は土壌を固定し、高速道路が建設される基礎に強度を与えるためにも添加されます。塩は、湿度や交通荷重の変化によって地盤内で発生する変動の影響を最小限に抑える働きをします。^{[ 10 ]}

硬水には、石鹸の作用を妨げ、家庭用および産業用機器や配管にアルカリ性鉱物沈着物のスケールや膜が蓄積する原因となるカルシウムイオンとマグネシウムイオンが含まれています。商業用および家庭用の軟水器は、硬度の原因となるイオンを除去するためにイオン交換樹脂を使用します。これらの樹脂は塩化ナトリウムを使用して生成および再生されます。^{[ 10 ] [ 9 ]}

塩の2番目に重要な用途は、道路の除氷と凍結防止で、砂利容器に入れて散布したり、冬季作業車両で散布したりします。降雪に備えて、道路は塩水（水に塩を濃縮した溶液）で「凍結防止」するのが最適で、これにより雪氷と路面との結合を防ぎます。この手順により、降雪後に大量の塩を使用する必要がなくなります。除氷には、塩水と塩の混合物が使用され、場合によっては塩化カルシウムや塩化マグネシウムなどの添加剤が加えられます。塩または塩水の使用は、 -10 °C (14 °F)を下回ると効果がなくなります。  

英国で融雪用として使われる塩は、主にチェシャー州ウィンズフォードの単一の鉱山から産出される。流通前に、固結防止剤としてフェロシアン化ナトリウムが100 ppm未満混合される。これにより、岩塩は使用前に積み上げられても、散布車から自由に流れ出るようになる。近年、この添加剤は食卓塩にも使用されている。道路用塩には、総コストを削減するために他の添加剤も使用されている。例えば、米国では、砂糖大根加工の副産物である炭水化物溶液を岩塩と混合したところ、ばらばらの岩塩よりも路面への付着性が約40%向上した。路面に長く留まるため、処理を何度も繰り返す必要がなくなり、時間と費用を節約できた。^{[ 10 ]}

物理化学の専門用語では、水と塩の混合物の最低凝固点は、塩の濃度が23.31重量％の場合、 -21.12 °C (-6.02 °F)です。ただし、この濃度付近での凝固は非常に遅いため、塩の濃度が約25重量％で共晶点である-22.4 °C (-8.3 °F)に達することができます。^{[ 13 ]}    

食卓塩として一般的に知られている塩は、食品製造者または消費者によって、風味増強剤、保存料、結合剤、発酵制御添加剤、食感制御剤、および着色剤として食品に加えられます。食品産業における塩の消費量は、消費量の多い順に、その他の食品加工、食肉加工、缶詰、ベーキング、乳製品、および穀物製粉製品に細分化されます。塩は、ベーコン、ハム、およびその他の加工肉製品の発色を促進するために加えられます。保存料として、塩は細菌の増殖を抑制します。塩はソーセージの結合剤として働き、肉、脂肪、および水分からなる結合ゲルを形成します。塩はまた、風味増強剤および軟化剤としても機能します。^{[ 10 ]}

塩は吸湿性があるため、安価で安全な乾燥剤として利用されており、歴史的に食品保存の有効な方法として用いられてきました。塩は浸透圧によって細菌から水分を奪い、細菌の増殖を抑制します。細菌は食品腐敗の主な原因の一つです。より効果的な乾燥剤も存在しますが、人間が摂取しても安全なものはほとんどありません。多くの微生物は塩分濃度の高い環境では生存できません。浸透圧によって細胞から水分が奪われるためです。そのため、ベーコン、魚、キャベツなどの食品の保存には塩が用いられています。

多くの乳製品業界では、チーズの色、発酵、食感の調整剤として塩が添加されます。乳製品サブセクターには、クリームバター、濃縮乳と無糖練乳、冷凍デザート、アイスクリーム、ナチュラルチーズとプロセスチーズ、特殊乳製品を製造する企業が含まれます。缶詰では、塩は主に風味増強剤と保存料として添加されます。また、他の成分のキャリア、脱水剤、酵素阻害剤、軟化剤としても使用されます。製パンでは、塩はパン生地の発酵速度を制御するために添加されます。また、グルテン（特定の生地に含まれる弾力性のあるタンパク質と水の複合体）を強化したり、焼き菓子のトッピングなどの風味増強剤としても使用されます。食品加工カテゴリーには、穀物製粉製品も含まれます。これらの製品は、小麦粉と米の製粉、シリアル朝食食品とブレンドまたは調製された小麦粉の製造から構成されます。塩は、ポテトチップス、プレッツェル、猫や犬の餌などの製品の調味料としても使用されます。^{[ 10 ]}

塩化ナトリウムは獣医学において催吐剤として用いられる。温かい飽和溶液として投与される。また、少量の食塩または食塩の結晶を咽頭に投与することによっても催吐を誘発することができる。

塩化ナトリウム（NaCl）を肥料として植物に水やりをする場合、潜在的な毒性を避けるために中程度の濃度が使用されます。1リットルあたり1～3グラム（0.035～0.106オンス）は、ほとんどの植物にとって一般的に安全で効果的です。^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]} 

塩化ナトリウムは、静脈内投与療法における主要な溶液の一つとして、水と混合して使用される。点鼻スプレーには、生理食塩水が含まれていることが多い。

塩化ナトリウムは経口錠剤としても入手可能で、低ナトリウム血症の治療に用いられる。^{[ 22 ]}

塩化ナトリウムは、マグネシウム、ジルコニウム、チタン、リチウムなどの金属の可燃性火災に使用される粉末消火器（D級消火器）の主消火剤です。塩は酸素を遮断する皮膜を形成し、火を窒息させます。^{[ 23 ]}

少なくとも中世以来、人々は塩を家庭用品の表面をこすり洗いする洗浄剤として使用してきた。また、多くのシャンプーや歯磨き粉にも使用されており、車道、駐車場、歩道の凍結防止にも一般的に用いられている。

塩化ナトリウム結晶は、波長が 0.2～18 μmの範囲の赤外線に対して、少なくとも 90% (1 mm を通過)の透過率を有します。^{[ 24 ]}これらは、そのスペクトル範囲で吸収しない代替品がほとんど存在しない窓やレンズなどの光学部品に使用されていました。NaCl 結晶は安価ですが、柔らかく吸湿性があり、周囲の空気中の水分にさらされると徐々に「霜」で覆われます。このため、NaCl の使用は、乾燥した環境、真空密封された領域、または試作などの短期的な用途に限定されます。セレン化亜鉛やカルコゲナイドガラスなど、機械的に強く、水分に対する感度が低い材料は、NaCl よりも広く使用されています。  

固体塩化ナトリウムでは、静電的な観点から予想されるように、各イオンは反対の電荷を持つ 6 つのイオンに囲まれています。周囲のイオンは正八面体の頂点に位置しています。密充填の用語では、より大きな塩化物イオン(サイズ 167 pm ^{[ 25 ]} ) は立方配列で配置され、より小さなナトリウムイオン (116 pm ^{[ 25 ]} ) はそれらの間のすべての立方体ギャップ (八面体空隙) を埋めます。この同じ基本構造は他の多くの化合物にも見られ、一般にNaCl 構造または岩塩結晶構造として知られています。これは、2 つの原子を基底とする面心立方(fcc) 格子、または相互に貫入する 2 つの面心立方格子として表すことができます。最初の原子は各格子点に位置し、2 番目の原子は fcc 単位セルの辺に沿って格子点の中間に位置します。

固体塩化ナトリウムの融点は801  ℃、液体塩化ナトリウムの沸点は1465  ℃である。原子分解能リアルタイムビデオイメージングにより、塩化ナトリウムの結晶核生成の初期段階を可視化することができる。^{[ 26 ]}

塩化ナトリウムの熱伝導率は温度の関数として、 8 K (−265.15 °C; −445.27 °F)で最大 2.03  W/(cm K) となり、 314 K (41 °C; 106 °F)で 0.069 まで減少します。また、ドーピングによっても減少します。^{[ 27 ]}       

低温（氷点下）溶液から、塩は水和水とともに_二水和物NaCl・2H2Oとして結晶化する。^{[ 29 ]}

2023年に、圧力下で塩化ナトリウムがNaCl·8.5H ₂ OとNaCl·13H ₂ Oという水和物を形成することが発見された。 ^{[ 30 ]}

固体中のNa ^+イオンとCl-^イオン間の引力は非常に強いため、 NaClをよく溶かすのは水のような極性の高い溶媒だけである。

^{水に溶解すると、Na +}イオンと Cl ⁻イオンが極性水分子に囲まれるため、塩化ナトリウムの骨格は崩壊します。これらの溶液は、Na–O 距離が 250 pmの [Na(H ₂ O) ₈ ] ⁺の式を持つ金属アクア錯体で構成されています。塩化物イオンも強く溶媒和されており、それぞれ平均 6 分子の水に囲まれています。^{[ 31 ]}塩化ナトリウム溶液は純水とは非常に異なる性質を持っています。共晶点は塩の質量分率が 23.31% の場合−21.12 °C (−6.02 °F)であり、飽和塩溶液の沸点は108.7 °C (227.7 °F)付近です。^{[ 13 ]}     

塩化ナトリウム溶液のpHは、強酸HClの共役塩基であるCl−イオンの極めて弱い塩基性のため、約7のままです。言い換えれば、^イオン強度と活量係数の影響が無視できる希薄溶液では、NaClはシステムのpHに影響を与えません^{[ 32 ] 。}

食塩はナトリウムと塩素のモル比が 1:1 です。2013 年に、異なる化学量論比のナトリウムと塩化物の化合物が発見されました。5 つの新しい化合物 (例えば、Na ₃ Cl、Na ₂ Cl、Na ₃ Cl ₂、NaCl ₃、NaCl ₇ ) が予測されました。これらのうちのいくつかは、高圧やその他の条件下で実験的に存在が確認されています。立方晶および斜方晶の NaCl _3、2次元金属正方晶 Na ₃ Cl、およびエキゾチックな六方晶 NaCl です。^{[ 34 ]}これは、非常温条件下での単純なシステムでは、化学的直感に反する化合物が可能であることを示しています。^{[ 35 ]}