Natriumchlorid
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- Natriumverbindung
- Chlorid
- Arzneistoff
- Pharmazeutischer Hilfsstoff
- Kubisches Kristallsystem
- Speisesalz
| Kristallstruktur | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||
| __ Na+ __ Cl− | ||||||||||
| Kristallsystem |
kubisch | |||||||||
| Raumgruppe |
$ Fm{\bar {3}}m $ | |||||||||
| Gitterparameter |
a = 562 pm[1] | |||||||||
| Koordinationszahlen |
Na[6], Cl[6] | |||||||||
| Allgemeines | ||||||||||
| Name | Natriumchlorid | |||||||||
| Andere Namen |
| |||||||||
| Verhältnisformel | NaCl | |||||||||
| Kurzbeschreibung |
farb- und geruchloser Feststoff[2] | |||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | ||||||||||
| ||||||||||
| Arzneistoffangaben | ||||||||||
| ATC-Code | ||||||||||
| Eigenschaften | ||||||||||
| Molare Masse | 58,44 g·mol−1 | |||||||||
| Aggregatzustand |
fest | |||||||||
| Dichte |
2,17 g·cm−3 (20 °C)[2] | |||||||||
| Schmelzpunkt |
801 °C[2] | |||||||||
| Siedepunkt |
1465 °C[2] | |||||||||
| Löslichkeit |
gut in Wasser (359 g·l−1 bei 20 °C[3]) | |||||||||
| Brechungsindex |
1,55 (@500 nm)[4] | |||||||||
| Sicherheitshinweise | ||||||||||
| ||||||||||
| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C | ||||||||||
Natriumchlorid (Kochsalz) ist das Natriumsalz der Salzsäure mit der chemischen Formel NaCl.
Natriumchlorid ist in der Natur in großer Menge vorhanden, größtenteils gelöst im Meerwasser mit einem Gehalt von ca. 3 %, insgesamt 3,6 × 1016 Tonnen,[5] außerdem als Mineral Halit mit einem Gehalt von bis zu 98 % in den häufigen Steinsalzlagerstätten, die in erdgeschichtlicher Zeit in austrocknenden Meeresbuchten sedimentierten. Allein die unterirdischen Salzvorkommen in Deutschland werden auf etwas mehr als 100.000 Kubikkilometer geschätzt.
Steinsalzschichten sind plastisch und werden deshalb von geologischen Prozessen, denen sie unterliegen, vielfach verformt, u. a. zu leichter abbaubaren Salzstöcken und Salzkissen. Wenn eine Salzlagerstätte im Gebirge an die Oberfläche austritt, kann sogar ein Salzgletscher entstehen.
Natriumchlorid ist für Menschen und Tiere der wichtigste Mineralstoff. Der menschliche Körper enthält etwa 0,9 % Kochsalz und verliert davon täglich 3–20 Gramm, die ersetzt werden müssen. Dafür wurde es schon in vorgeschichtlicher Zeit gewonnen und blieb lange Zeit ein teures Handelsgut.
Gewinnung
Natriumchlorid wird in großem Umfang aus den beiden Hauptvorkommen Steinsalz und Meersalz gewonnen. Salz aus oberirdischen Lagerstätten, z. B. Salzseen, hat nur geringe Bedeutung. Die Weltsalzproduktion betrug 2006 über 250 Millionen Tonnen, die Anteile an Stein- und Meersalz werden auf ca. 70 % bzw. 30 % geschätzt. Die sechs größten Produzenten des Jahres 2006 mit zusammen über 60 % der Produktion sind in der unten stehenden Tabelle angegeben. China steigerte seine Produktion in den letzten Jahren erheblich, die USA hatten noch bis 2005 die größte Förderung. Die EU produziert insgesamt ähnliche Mengen wie die USA.
In Salzbergwerken, unter denen Tagebaue heute von quantitativ geringer Bedeutung sind, wird Steinsalz entweder bohrend-sprengend, schneidend oder nass abgebaut. In den ersten beiden Fällen wird das noch unter Tage mit Brechern zerkleinerte Material in verschiedenen Korngrößen zu Tage gefördert. Beim nassen Abbau (engl. Liquid Mining) wird ebenso wie bei der ausschließlich von über Tage betriebenen Bohrlochaussolung das Salz mittels Bohrspülwerken, historisch auch in Sinkwerken, in Wasser gelöst und als gesättigte Sole von 26,5 % zu Tage gefördert. Dies erlaubt auch die Nutzung stark verunreinigter Vorkommen. Bei natürlichem Wasserdurchtritt durch salzführende Schichten kann auch Sole zu Tage treten, die meistens jedoch nicht gesättigt ist. Solche Solequellen waren im Binnenland die ersten vom Menschen genutzten Salzvorkommen. Die Konzentration wurde früher mittels Gradierwerken durch Wasserverdunstung erhöht, heute wird bergmännisch trocken abgebautes Salz zugesetzt. Aus der gereinigten Sole, die auch aus trocken abgebautem Steinsalz hergestellt werden kann, wird durch Eindampfen Siedesalz von großer Reinheit erzeugt. Heute geschieht dies mittels in Kaskaden angeordneter geschlossener Vakuumverdampfer, wodurch ein Großteil der eingesetzten Wärme zurückgewonnen wird. In klimatisch geeigneten Gebieten wird zunehmend auch Sonnenenergie zur Verdunstung genutzt, das Verfahren ist vergleichbar dem der Meersalzgewinnung.
Die Gewinnung von Salz aus Meerwasser ist nur in Küstengebieten mit hoher Sonneneinstrahlung bei gleichzeitig geringen Niederschlägen wirtschaftlich. Das Meerwasser wird hierzu durch flache Beckenkaskaden (Salzgärten) geführt, in denen die Salzkonzentration durch natürliche Verdunstung zunimmt. Schließlich wird das ausgefällte Salz zusammengeschoben und getrocknet, nur für die seltene und teure Speisesalzqualität fleur de sel wird es an der Oberfläche schwimmend abgeschöpft. Auch in Salzgärten kann Sole entnommen werden.
Die vier Grundprodukte der Salzindustrie sind Sole, Steinsalz, Meersalz und Siedesalz. Für die USA schätzte der U.S. Geological Survey für 2007 mittlere Preise ab Werk von 10 USD/t für Sole, 25 USD/t für Steinsalz, 57 USD/t für Salz aus solarer Verdunstung und 150 USD/t für Siedesalz.[6]
| Steinsalz | Sole | Siedesalz | Meersalz | gesamt | |
|---|---|---|---|---|---|
 Volksrepublik China |
keine Angaben | 54,0 | |||
 Vereinigte Staaten |
17,9 | 21,2 | 6,91 | 46,0 | |
 Indien |
0,002 | 4,92 | 13,2 | 18,1 | |
 Deutschland |
9,3 | 7,2 | 1,0 | 0 | 17,5 |
 Kanada |
11,5 | 1,93 | 0 | 13,4 | |
 Australien |
keine Angaben | 11,4 | |||
 Österreich |
0,001 | 0,764 | 0 | 0,77 | |
 Schweiz |
keine Angaben | 0,54 | |||
| Welt | 255,6 | ||||
| 1„evaporated salt“, untergliedert in „pan salt“ (ca. 3,7; Siedesalz) und „solar salt“ (ca. 3,2; enthält u .a. Meersalz)[8] 2andere außer Stein- und Meersalz, hauptsächlich aus Aussolung von Steinsalz-Lagerstätten sowie aus Salzseen, auch solar 3andere einschließlich Sole 4Siedesalz nicht getrennt ausgewiesen | |||||
Eigenschaften
| Parameter | Wert |
|---|---|
| ΔfH0g | −181,42 kJ/mol |
| ΔfH0l | −385,92 kJ/mol |
| ΔfH0s | −411,12 kJ/mol |
| ΔfH0aq | −407 kJ/mol |
| S0g, 1 bar | 229,79 J/(mol·K) |
| S0l, 1 bar | 95,06 J/(mol·K) |
| S0s | 72,11 J/(mol·K) |
Natriumchlorid bildet farblose Kristalle, die eine kubische Natriumchlorid-Struktur ausbilden. Sie sind, im Gegensatz zu vielen anderen Kristallen, nicht doppelbrechend. Hierbei ist jeder Natrium- sowie jeder Chlorkern oktaedrisch vom jeweils anderen Kern umgeben. Es ist sehr gut wasserlöslich. Natriumchlorid besitzt den typischen Salzgeschmack.
Die wässrige Lösung sowie die Schmelze leiten auf Grund der (elektrolytischen bzw. thermischen) Dissoziation von Natriumchlorid in seine Ionen elektrischen Strom, reines kristallines Natriumchlorid hingegen nicht.
Bei einem Gehalt von 23,4 % Natriumchlorid in wässriger Lösung bildet es ein eutektisches Gemisch. Dieses erstarrt am eutektischen Punkt von −21,3 °C homogen und ohne Entmischung. Diese Lösung wird Kryohydrat genannt.
Verwendung
Als Speisesalz ist Natriumchlorid schon seit Alters her ein wichtiger Bestandteil der menschlichen Ernährung. Es wird zum Würzen von fast allen Speisen benutzt. Seit der Zeit der Industrialisierung spielt jedoch mengenmäßig die industrielle Verwendung die weitaus größere Rolle. Je nach der Anwendung werden unterschiedliche Zusatzstoffe beigemischt.
Nach der Verwendung wird unterschieden zwischen Industriesalz als Rohstoff der chemischen Industrie, Auftausalz für den winterlichen Straßendienst, Gewerbesalz für die verschiedensten industriellen und gewerblichen Zwecke und Speisesalz zum menschlichen Genuss. Die Anteile dieser Verwendungen sind für Deutschland und die USA in der folgenden Tabelle angegeben:
| Industriesalz | Auftausalz | Gewerbesalz | Speisesalz | unbekannt | |
|---|---|---|---|---|---|
| Deutschland | 80 % | 12 % | 5 % | 3 % | 0 % |
| USA (2007) | 39 % | 37 % | 12 %* | 3 % | 9 % |
*weiter differenziert in 7 % (nichtchemische) industrielle, 3 % agrarische Verwendung und 2 % Regeneriersalz
Industriesalz
Als Industriesalz wird nur das in der chemischen Grundstoffindustrie eingesetzte Natriumchlorid bezeichnet. Es handelt sich um Steinsalz, bei entsprechenden lokalen Marktverhältnissen, wie etwa in Indien, auch um Meersalz sowie in großem Umfang um Sole, die teilweise in Pipelines transportiert wird. Für die USA wird der Soleanteil mit 90 % angegeben. Es ist vielseitiger Rohstoff der chemischen Industrie und Grundlage für mehrere Tausend Produkte, wobei die Produktion zu wichtigen Grundstoffen im Wesentlichen mit zwei verschiedenen Verfahren beginnt:
- Chloralkali-Elektrolyse mit den Produkten Chlor und Natronlauge, die einerseits durch die Chlorchemie, andererseits durch Verwendung des Natriumhydroxids weiterverarbeitet werden.
- Solvay-Verfahren mit den Produkten Natriumcarbonat und Natriumhydrogencarbonat. Soda wird u. a. beim Schmelzen von Quarzsand als Glasrohstoff benötigt sowie zur Herstellung von Farbstoffen und Wasch- und Reinigungsmitteln.
Auftausalz
Steinsalz wird im Winter bei mäßigen Frosttemperaturen als Auftausalz (Streusalz) verwendet, teilweise mit Zusätzen zur Erhaltung der Rieselfähigkeit. In Deutschland wird Auftausalz eingefärbt, um dessen Verwendung in der Zubereitung von Lebensmitteln zu unterbinden. Vor dem Streuen wird zur Erzeugung von besser geeignetem Feuchtsalz auch Sole zudosiert.
Gewerbesalz
Als Gewerbesalz wird praktisch alles gewerblich, technisch oder industriell verwendete Salz bezeichnet, das nicht in eine der drei anderen Kategorien fällt. Salz zum Zweck der Nahrungsmittelkonservierung zählt, obwohl in geringer Menge verzehrt, zum Gewerbesalz. Das Spektrum des Gewerbesalzes ist daher sehr groß und reicht von grobem ungereinigten Steinsalz bis zu hochreinem Natriumchlorid und sterilen Zubereitungen für chemische, pharmazeutische und medizinische Zwecke. Je nach Verwendung sind außerdem unterschiedlichste Zusätze zugefügt.
Viehhaltung
So werden beispielsweise Nutztieren wie Rindern, Schafen und Ziegen dem Futter Viehsalz (ungereinigtes, vergälltes Steinsalz mit anderen Mineralsalzen) beigemengt. Dies steigert ihren Appetit und trägt zur allgemeinen Gesundheit bei.[9]
Bekannt sind auch Salzlecksteine, die in zoologischen Gärten, in der Viehwirtschaft, der Haus- und Heimtierhaltung sowie für Wildtiere verwendet werden.
Konservierung
Salz wird traditionell zur Konservierung von Lebensmitteln wie Fleisch (Pökeln, Suren), Fisch (etwa Salzhering), Gemüse (Sauerkraut) usw. verwendet. Dabei entzieht das Salz durch osmotische Wirkung dem Gut die Feuchtigkeit. So wird die Grundlage Wasser für schädliche Organismen entzogen, aber auch Keime und Krankheitserreger abgetötet.
Nitritpökelsalz besteht aus einer Mischung aus Kochsalz und Natriumnitrat, Natriumnitrit oder Kaliumnitrat.
Das Einlegen von Gemüse (etwa Salzgurken, Oliven) in Salzlake nutzt den keimtötenden Effekt.
Käse wird vor der Reifung in Salzwasser vorbereitet und während der Reifung mit einer Salzlake gepflegt, damit die Kruste trocken bleibt.
Physikalisch/Chemische Anwendungen
Salz wird als Regeneriersalz zur Wasserenthärtung in Geschirrspülmaschinen und Wasseraufbereitungsanlagen verwendet. In Kältemischungen wird es mit Wasser versetzt.
Auch bei der Lederverarbeitung und in der Färberei ist Salz ein unverzichtbarer Rohstoff.
Bei der Herstellung von Geschirr und anderer Keramik wird durch Zugabe von feuchtem Salz unter hoher Temperatur die traditionelle Salzglasur erzeugt. Dabei verbindet sich das Natrium-Ion des in der Ofenatmosphäre dissoziierten Kochsalzes mit den Silikaten des Tons zu einer dauerhaften Glasur. Das Salz ist allerdings bei den Anwendungstemperaturen (1.200 °C und höher) aggressiv und beschädigt das Offeninnere (die feuerseitige Wärmedämmung), die deshalb öfter ausgewechselt werden muss.
Die ionisierende Wirkung des Salzes wird in der Metallverarbeitung eingesetzt.
Medizin
In der modernen Medizin wird nach starkem Blutverlust, etwa bei einer Operation oder einem Unfall, eine 0,9%ige Lösung von Natriumchlorid in Wasser zur Auffüllung des Blutvolumens intravenös verabreicht (isotonische Kochsalzlösung, auch physiologische Kochsalzlösung genannt). Sie ist isoosmotisch mit dem Blutplasma.
In der Antike und im Mittelalter galten Medikamente auf Salzbasis als reine Wundermittel. Die Haut Neugeborener wurde zu deren Stärkung mit Salz abgerieben. Es wurde in Wundverbänden, Pflastern, Salben, Pudern und Bädern eingesetzt. Besondere Bedeutung maß man der trocknenden und wärmenden Wirkung des Salzes bei.
Man streute Salz in Wunden, um Entzündungen zu verhindern – eine mitunter sehr schmerzhafte Prozedur, die in einer entsprechenden Redewendung („Salz in offene Wunden streuen“) Einzug in die deutsche Sprache gefunden hat.[10] Reines Salz zerstört über Osmose alle Zellen – also auch krankmachende Mikroorganismen wie Bakterien und Pilze, allerdings die Zellen des Verwundeten ebenso. Diese Art der Desinfektion ist also zweischneidig wie das ebenso praktizierte Ausbrennen von Wunden. Der gleiche Wirkmechanismus verhinderte, dass in Kochsalz konservierte Lebensmittel verdarben – also von Mikroorganismen zersetzt wurden.
Noch heute werden Solebäder als Heilmittel eingesetzt. Kuraufenthalte am Meer oder in salzhaltiger Luft bei Salinen und früher auch in Salzbergwerken dienen der Behandlung von Atemwegserkrankungen. Wo dies nicht möglich oder zu teuer ist, werden Inhalationsgeräte eingesetzt, bei denen Salz-Aerosol eingeatmet wird.
Kochsalzlösung wird auch zur Nasenspülung und zum Gurgeln verwendet. Für die Nasenspülung verwendet man isotonische Kochsalzlösung, da normales Wasser aufgrund der Osmose die Schleimhäute aufquellen lassen würde.
Infrarot-Optik
Kristallines Natriumchlorid ist für Licht mit Wellenlängen zwischen 0,21 und 25 µm ausreichend transparent um es für optische Elemente zu verwenden[11]. Aus Natriumchlorid werden daher Linsen, Prismen und Fenster hergestellt, die für den sichtbaren Bereich sowie im nahen bis hinein ins mittlere Infrarot geeignet sind. Aufgrund der Wasserlöslichkeit von Natriumchlorid werden optische Elemente aus diesem Material durch Luftfeuchtigkeit beschädigt. Dies lässt sich jedoch verhindern, wenn ihre Temperatur über der Umgebungstemperatur gehalten wird. Aus diesem Grund sind in die verwendeten Halterungen oft Heizungen integriert. Natriumchlorid-Fenster werden häufig als Brewster-Fenster für leistungsstarke, gepulste CO2-Laser verwendet, aber auch in anderen Bereichen[12]. In der Infrarotspektroskopie wird es als Träger für Untersuchungsproben zu Tabletten gepresst.
Chemische Analytik
Natriumchlorid ist Urtitersubstanz nach Arzneibuch zur Einstellung von Silbernitrat-Maßlösungen. Um eine Maßlösung mit Natriumchlorid herzustellen, muss es zuerst getrocknet werden.
Speisesalz
Salze sind für den Menschen lebensnotwendig (siehe physiologische Bedeutung). Früher war Kochsalz daher sehr kostbar. Die Zubereitung von Speisen wird vereinfacht und durch die Funktion als Gewürz im Geschmack verbessert. Die letale Dosis, die zu einer Hypernatriämie führt, wird beim Erwachsenen mit 0,5 bis 5 Gramm je Kilogramm Körpergewicht angegeben, bei Kleinstkindern mit 12 mg/kg.[2]
Heute ist das im Handel erhältliche Salz oft jodiert, also mit lebensmittelverträglichen Iodverbindungen versetzt und soll einem möglichen Jodmangel vorbeugen. Im Handel wird es als Jodsalz bezeichnet. Daneben sind Speisesalz-Kristalle zur Erhaltung der Rieselfähigkeit meist mit einem Trennmittel umhüllt.
Es sind auch Produkte mit Zusätzen von Natriumfluorid (zur Verbesserung der Zahngesundheit) sowie Folsäure im Handel.
Siehe auch
- Halurgie (griech.; auch Halotechnik, Salzwerkskunde) ist die historische Bezeichnung für die Lehre von der Gewinnung des Kochsalzes
- Salzbergwerk und Saline: Darstellung verschiedener Arten der Salzgewinnung und deren Geschichte
- Salzgewinnung
- Speisesalz: physiologische Bedeutung, Verbrauch und Handel
- Natriumchlorid-Struktur Gitterstruktur u.a. von Natriumchlorid
Weblinks
Einzelnachweise
- ↑ M. Straumanis, A. Ievins: Die Gitterkonstanten des NaCl und des Steinsalzes, Zeitschrift für Physik, 1936, 102, S. 353–359.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 Eintrag zu Natriumchlorid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
- ↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics, 88th edition, 2008.
- ↑ http://refractiveindex.info/?group=CRYSTALS&material=NaCl
- ↑ Werner Gwosdz: Salz-Gemeinschaftsunternehmen esco. Hannover: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, 2002 (Commodity Top News 16)
- ↑ U.S. Geological Survey: Mineral Commodity Summaries, January 2008 : Salt – Im Internet unter http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/salt/
- ↑ British Geological Survey: World Mineral Production 2002–2006 – Im Internet unter http://www.bgs.ac.uk/mineralsuk
- ↑ U.S. Geological Survey: Mineral Commodity Summaries, January 2007 : Salt – Im Internet unter http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/salt/
- ↑ Jean-Francois Bergier, J. Grube: Die Geschichte vom Salz. Campus Verlag, 1989, ISBN 3-593-34089-5.
- ↑ Jean-Francois Bergier, J. Grube: Die Geschichte vom Salz. Campus Verlag, 1989, ISBN 3-593-34089-5, S. 144 ff.
- ↑ John H. Moore, Christopher C. Davis, Michael A. Coplan: Building Scientific Apparatus. 3. Auflage, Westview Press, Boulder,CO 2002, ISBN 0-8133-4006-3, S. 222.
- ↑ John H. Moore, Christopher C. Davis, Michael A. Coplan: Building Scientific Apparatus. 3. Auflage, Westview Press, Boulder,CO 2002, ISBN 0-8133-4006-3, S. 227.
