대표적인 이온 화합물인 염화나트륨의 결정 구조 NaCl. 보라색은 나트륨 양이온, Na⁺를 나타내고 녹색은 염화 음이온, Cl⁺을 나타낸다.
염화나트륨(NaCl)은 염소와 나트륨의 화합물로 식용 소금의 주성분이다. 해수의 염류 중 차지하는 비율이 가장 많다. 염화나트륨은 나트륨 이온(Na⁺)과 염화 이온(Cl⁺)이 결합하여 극성 구조를 가지기에 같은 극성 용매인 물에 잘 녹는다. 염화나트륨의 결정 구조는 팔면체를 띠는 각 원자는 6개의 가장 가까운 이웃을 가지고 있는 형태이다. 앙금이 아닌 수용성 염이다.
- 화학식 : NaCl
- 화학식량 : 58.44g
- 녹는점 : 800.4℃
- 끓는점 : 1400℃
- 비중 : 2.16 (20℃)
- 비열용량 : 36.79J/(mol·K)
- 용해도 : 359g/L
엄밀한 의미에서 염화나트륨을 주성분으로 하는 식용 소금과 순수화학약품으로서의 염화나트륨은 구분해야 한다. 사람이 살아가는 데 있어서, 또 화학공업의 원료로서 극히 중요하기 때문에, 옛날부터 다량으로 채취되었다. 천연으로는 바닷물 속에 평균 2.8% 함유되어 있으며, 암염(岩鹽)으로 땅 속에도 존재한다.
암염은 유럽·북아메리카·중국 등에서 산출되는데, 특히 독일의 슈타스푸르트가 유명하며, 한국에서는 아직 발견되지 않고 있다. 공업용으로는 캐낸 것을 그대로 사용하나, 식용으로 쓸 때는 재결정시켜 정제한다. 바닷물에서 채취하는 경우 한국에서는 보통 염전법으로 채취하였으나, 이온교환수지를 사용하는 방법으로 대치하고 있다.
제법
1) 암염은 그대로 채굴되어 공업용으로는 사용되나 식용으로는 많은 경우 재결정하여 정제한다.
2) 해수로 만드는데는 천일(天日), 풍력, 동결 등에 의해 먼저 농축한 후 진한 용액을 다시 천일 또는 연료에 의해 증발시키고 적당한 농축도로 하여 석출되는 식염을 취한다(⇀ 제염법).
정제법
천연으로 만든 것은 암염에 드물게 순수한 것이 있는 외에는 많은 불순물이 포함되므로 수용액에서 염화바륨, 석회유, 탄산암모늄 등에 의해 Mg²⁺, Ca²⁺, 등을 침전시킨 후 거른액에 염화수소 가스를 통하여 염화나트륨을 결정시켜서 정제한다. 이렇게 해도 염화칼륨 등이 약간 남기 때문에 특히 순수한 것은 백금 도가니 속에서 용융하여 분별 결정에 의해 정제하는 것도 행하여지고 있다.
구조
결정은 암염형 구조. 격자 상수 a 5.640Å, 결합 간격 Na-Cl 2.820Å. 녹는점 이상에서는 휘발성이 높고 기체 분자에서는 중합되지 않고 결합 간격 Na-Cl 2.51±0.03Å으로 된다.
성질
보통의 무수염의 결정은 무색 등축 결정계 육면체이며 적외선을 잘 투과한다. 천연산의 암염에는 가끔 청색의 것도 있는데 이것은 염류 중에 존재하는 극히 미량의 방사성 물질에 의해 장기간의 지질 연대 중에 NaCl의 결정 격자가 파괴되어 착색 중심으로 되어 있기 때문이라고 생각된다. 녹는점 800.4℃, 끓는점 1413℃, 2.164, n 1.5443. 포화 용액에 에탄올을 주입하고 급속히 결정시켰을 때에 결정 발광이 보인다. 순수한 것에는 조해성은 없으나 정제하지 않은 것은 마그네슘, 칼슘의 염류를 함유하기 때문에 조해성을 나타낸다. 용해도 물 0℃, 35.7g/100g ; 100℃, 39.8g/100g. 에탄올에 잘 녹지 않는다. 글리세롤에 녹는다. 진한 염산에 녹지 않는다. 포화 용액은 0℃ 이하에서 무색 단사 결정계의 2수화염 NaClㆍ2H₂O를 생성하고 －21.3℃에서 함빙정(含氷晶)을 만든다. 이것을 이용하여 한제(寒劑)를 만드는 것은 예로부터 잘 알려져 있다.
용도
- 염소, 염산, 나트륨 및 수산화나트륨, 황산나트륨, 탄산나트륨 등의 나트륨염의 제조 원료로서 매우 중요(⇀ 해염 공업).
- 단독으로 조미료로서, 또 된장, 간장의 원료로서, 식품의 저장용으로 중요
- 도자기의 유약
- 비누 등의 염석(鹽析) 등. 실제로 매우 용도가 광범위하고 또 실험실에서는
- 얼음과 함께 한제로서
- 큰 단결정은 적외선(파장 1~16μ)을 투과시키므로 적외선 분광기의 프리즘에 사용된다.
- 의약품, 6국 기재. 생리 식염액, 링거액(6국)의 조제에 사용한다.
참고자료
같이 보기
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