Химическое название соли пищевой. Строение поваренной соли

Дополнительный материал по химии на тему: «ПОВАРЕННАЯ СОЛЬ»
Роль поваренной соли в обмене веществ
человека и животных
С уверенностью можно сказать, что по крайней мере одно химическое
соединение в довольно чистом виде имеется в каждом доме, в каждой семье.
Это – поваренная соль, или, как ее называют химики, хлорид натрия NaCl.
Известно, что охотники, уходя из таежного приюта, непременно оставляют
для случайных путников спички и соль. Поваренная соль совершенно
необходима для жизнедеятельности организма человека и животных.
Недостаток этой соли приводит к функциональным и органическим
расстройствам: могут возникать спазмы гладкой мускулатуры, иногда
поражаются нервные центры. Длительное солевое голодание может привести
к гибели организма. Суточная потребность в поваренной соли взрослого
человека составляет 10–15 г. В условиях жаркого климата потребность в соли
возрастает до 25–30 г. Это связано с тем, что хлорид натрия выводится из
тела человека с потом и для восстановления его потерь в организм нужно
вводить больше соли. При работе в горячих цехах и в условиях сухого и
жаркого климата врачи рекомендуют пить подсоленную воду (0,3–0,5%­ный
раствор поваренной соли), так как соль способствует удержанию воды в
тканях.
Если не давать животному пищи, то через какое­то время оно погибнет
от истощения организма. Если животное кормить без ограничения, но
обессоленной пищей, то оно умрет еще быстрее. Дело в том, что поваренная
соль служит источником образования в желудке соляной (хлороводородной)
кислоты, которая является составной частью желудочного сока. Суточное
количество желудочного сока взрослого человека достигает 2 л. Его
кислотность характеризуется значением рН, равным 1,5–2,0.
При пониженной кислотности врачи прописывают пациенту слабый
водный раствор соляной (хлороводородной) кислоты, а при повышенной
кислотности больной испытывает изжогу и ему рекомендуют принимать
питьевую соду. Она нейтрализует избыток кислоты в соответствии с
уравнением:
HCl + NaHCО3 = NaCl + СО2 + Н2О
Пищевые белки, поступающие в желудок, под действием фермента
пепсина (биологического катализатора) расщепляются на отдельные
аминокислоты или блоки этих аминокислот. Из них синтезируется белок,
присущий данному организму. Фермент пепсин образуется из другого
фермента – пепсиногена. Для превращения пепсиногена в пепсин необходима
соляная кислота. При ее недостатке в желудочном соке переваривания и
усвоения белков не происходит или идет в малой степени. Соляная кислота
также участвует в образовании гормона секретина и некоторых других

гормонов, стимулирующих деятельность поджелудочной железы. Кроме того,
она способствует переходу пищевых масс из желудка в двенадцатиперстную
кишку и обезвреживанию микробов, попадающих в желудок из внешней
среды.
Солевой баланс в организме человека
Однако хлорид натрия нужен организму человека или животного не
только для образования соляной кислоты в желудочном соке. Эта соль входит
в тканевые жидкости и в состав крови. В последней ее концентрация равна
0,5–0,6 %.
Водные растворы NaCl в медицине используют в качестве
кровезамещающих жидкостей после кровотечений и при явлениях шока.
Уменьшение содержания NaCl в плазме крови приводит к нарушению обмена
веществ в организме.
Не получая NaCl извне, организм отдает его из крови и тканей.
Хлорид натрия способствует задерживанию воды в организме, что, в
свою очередь, приводит к повышению артериального давления. Поэтому при
гипертонической болезни, ожирении, отеках врачи рекомендуют снижать
суточное потребление поваренной соли. Избыток в организме NaCl может
вызвать острое отравление и привести к параличу нервной системы.
Организм человека быстро реагирует на нарушение солевого баланса
появлением мышечной слабости, быстрой утомляемостью, потерей аппетита,
возникновением неутолимой жажды.
Поваренная соль обладает слабыми антисептическими свойствами.
Развитие гнилостных бактерий прекращается при ее содержании в воде в
количестве 10–15 %. Это свойство широко используют в пищевой
промышленности и при сохранении пищевых продуктов в домашних условиях.
Получение поваренной соли
Нам трудно представить, что в прошлом во многих странах соль служила
существенным источником пополнения казны, была важным предметом
торговли. Из­за соли велись кровопролитные войны между соседними
народами, а по причине непомерно высоких налогов, устанавливаемых на
соль, происходили народные восстания (соляные бунты). Например, такой
бунт произошел в Москве весной 1648 г. Причиной его послужил повышенный
налог на соль, введенный царем Алексеем Михайловичем. Этот бунт
окончился тем, что правительство, напуганное размахом волнений (из Москвы
бунт перекинулся на Сольвычегодск, Устюг Великий, Соликамск), снизило
уровень налога. Многие народные волнения в Китае, других странах Азии, в
Европе кончались не столь благополучно.
В некоторых странах соль выполняла даже роль денежной единицы.
Венецианский путешественник Марко Поло, посетивший Китай в 1286 г.,
описал использовавшиеся там монеты из кристаллов каменной соли. Особое
распространение денежные единицы из соли получили во многих районах

Центральной Африки. В Эфиопии стандартные бруски каменной соли были в
ходу в качестве денежной единицы еще в XIX в. Многочисленные
исторические документы свидетельствуют о том, что римским воинам, а
затем и крестоносцам нередко жалованье выплачивали солью. Ученые
считают, что, возможно, с этим связано происхождение французского слова
«салер» (жалование) и итальянского «сольди» (мелкая монета).
Организм первобытного человека получал необходимое количество соли
с пищей животного происхождения. Однако потребности организма
заставляли искать ее в более концентрированном виде. Давно было
обнаружено, что некоторые растения имеют приятный соленый вкус. Такие
растения сушились, а затем сжигались в костре. Получающуюся золу
использовали в качестве приправы к пище.
Позднее люди научились поливать горящие в костре куски дерева
соленой водой из моря или озера и оставшуюся золу также использовать в
пищу.
Уже за две тысячи лет до н. э. китайцы научились получать поваренную
соль выпариванием морской воды. Способ извлечения соли из морской воды
выпариванием независимо был изобретен также в различных других странах.
Вначале он появился в странах с сухим и жарким климатом – в Индии,
Греции, Риме. Позднее таким способом соль стали добывать во Франции,
Испании, в Крыму. На севере нашей страны морская вода выпаривалась
(варилась) в больших чанах, а источником энергии служили дрова. Однако в
северных районах, в частности па берегах Белого моря, было и существенное
усовершенствование способа извлечения соли из морской воды.
Поморы давно заметили, что при замерзании морской воды лёд
получается несоленым, а оставшаяся незамерзшей вода становится гораздо
солонее. Расплавляя лед, можно получать пресную воду из морской, а из
рассола вываривать поваренную соль с меньшими энергетическими затратами.
Все, кто пробовал на вкус морскую воду, помнят, что она имеет
горьковатый привкус и мало похожа на водный раствор поваренной соли. Это
означает, что в морской воде кроме хлорида натрия содержатся другие соли.
Опять же, кому доводилось быть на различных морях, помнят, что по вкусу,
плотности, по раздражающему действию на глаза воды отличаются, а значит,
они имеют разный состав. Кроме хлорида натрия в морской воде содержатся:
хлорид и сульфат магния, хлорид и сульфат калия, карбонат и гидрокарбонат
кальция.
При выпаривании морской воды при температурах 20–35°С вначале
выделяются наименее растворимые соли – карбонаты кальция, магния и
сульфат кальция. Затем выпадают более растворимые соли – сульфаты натрия
и магния, хлориды натрия, калия, магния и после них сульфаты калия и
магния. Порядок кристаллизации солей и состав образующихся осадков
может несколько меняться в зависимости от температуры, скорости

испарения и других условий. При варке соли испарение рассола проводят не
досуха, и оставшийся богатый солями магния раствор отбрасывают.
Горьковатый вкус морской воды обусловлен именно солями магния.
Многие знают, что поваренная соль, находящаяся на влажном воздухе,
отсыревает.
Чистый хлорид натрия – негигроскопичное вещество, т. е. не притягивает
влагу. Гигроскопичны хлориды магния и кальция. Их примеси почти всегда
содержатся в поваренной соли и благодаря им происходит поглощение влаги.
В удаленных от моря районах иногда встречаются подземные соляные
источники. Люди издавна использовали их для вываривания соли. В нашей
стране уже со времени владычества татарского хана Батыя и его потомков
поваренная соль добывалась из озер Нижнего Поволжья, местности с сухим и
жарким климатом. В созвездии соленых озер этого района особенно
выделяются озера Эльтон и Баскунчак. Промышленная эксплуатация озера
Эльтон осуществляется более полутора веков. Свежеосажденная соль за
многие геологические периоды преобразовалась в осадочную породу –
каменную соль. Окраска и прозрачность последней зависят от характера
примесей.
Исследования озера Эльтон показали, что его донная толща состоит из
двух мощных пластов каменной соли, разделенных слоем глины. Толщина
нижнего слоя в среднем равна 14,4 м, а верхнего, выстилающего дно, – 18,25
м. Этот слой простирается более чем на 150 км2.
Озеро Эльтон имеет большой запас поваренной соли, но еще более богато
этой солью озеро Баскунчак, которое и является в настоящее время основной
сырьевой базой в Нижнем Поволжье.
В земной коре довольно часто встречаются пласты каменной соли.
Считают, что они получаются при деформации земной коры с пластами
осадочных пород, образовавшихся в результате выпаривания морской воды
или вод соленых озер. Каменная соль при деформациях выдавливается вверх с
образованием сплошных соляных куполов, обычно имеющих в плане округлую
форму и достигающих нескольких километров в диаметре. Одно из таких
давно разведанных месторождений каменной соли расположено близ г.
Илецка в Оренбургской области. Соляной купол этого месторождения
простирается на 2 км в длину, 1 км в ширину и уходит вглубь также на 1 км.
В Пермской области эксплуатируется богатейшее месторождение
сильвинита. Это соляная горная порода, состоящая из хлоридов калия и
натрия. При его переработке на удобрение извлекается КСl, a NaCl является
отходом. Путем простой промывки водой (КСl растворяется лучше, чем
NaCl) получается техническая соль с 98%­ным содержанием NaCl.
Использование NaCl в химической промышленности

Поваренная соль является важнейшим сырьем химической
промышленности. Из нее получают соду, хлор, хлороводородную кислоту,
гидроксид натрия, металлический натрий.
При изучении свойств почв ученые установили, что будучи
пропитанными хлоридом натрия, они не пропускают воду. Это открытие было
использовано при строительстве оросительных каналов и водоемов. Если дно
водоема покрыть слоем земли, пропитанной NaCl, то утечки воды не
происходит. Для этой цели, конечно, применяют техническую соль.
Строители используют хлорид натрия для устранения смерзания почвы зимой.
Для этого участки грунта, которые планируется вынимать, осенью густо
посыпают NaCl. В этом случае в сильные морозы данные участки земли
остаются мягкими.
Химики хорошо знают, что смешением мелкоизмельченного льда с поваренной
солью можно получить эффективную охлаждающую смесь. Например, смесь
состава 30 г NaCl на 100 г льда охлаждается до температуры 20°С. Это
происходит потому, что водный раствор соли замерзает при отрицательных
температурах. Следовательно, лед, имеющий температуру около 0 °С, будет
плавиться в таком растворе, отнимая теплоту от окружающей среды. Это
свойство смеси льда и поваренной соли могут с успехом использовать также и
домохозяйки.

Силы притяжения между ионами значительны и поэтому, привести их в движение, то есть расплавить требуется t˚ = 800˚ C, а температура кипения составляет 1413˚С.

Если кристаллик поваренной соли попадает в воду, то он быстро растворяется. Ионы Na + и Cl — легко разъединяются между собой. В этом им помогают молекулы воды (диполи), несущие на своей поверхности положительные и отрицательные заряды.

Диполи воды ориентируются около ионов Na + и Cl — на поверхности кристаллов своими зарядами и разрушают ионные связи в кристалле. Ионы Na + и Cl — переходят в раствор, окруженные диполями воды, то есть становятся гидратированными ионами.

Освободиться от молекул воды ионам Na + и Cl — можно лишь только в процессе кристаллизации, но и то это трудно. Каждый замечает, что если бросить на горячую сковороду кристаллы соли, то они трещат и разрываются, это вскипающая в них вода (она образует в кристаллах полости) разрывает кристаллы.

Доказать, что в состав хлорида натрия входят ионы Na + и Cl — можно с помощью опытов:

Ионы Na + окрашивают пламя в желтый цвет

Ионы Cl — образуют с ионами серебра Ag + (р-ра нитрата серебра AgNO 3) белый творожистый осадок.

Cl — + Ag + = AgCl↓

Ионы Na + и Cl — мало отличаются по своим размерам, поэтому форма кристалла кубическая. Однако форма кристалла может быть другой. Это зависит от условий кристаллизации. Форма может быть в виде шестиугольных пластинок, если раствор испаряется на морозе ≈ - 15˚С. Крупные шестиугольные кристаллы поваренной соли образуются при сильном морозе t˚ не выше -23˚С. академик Ферсман называл эти кристаллы «замечательными каменными цветами». Примеси других веществ могут изменять форму кристаллов. Так примеси буры и мочевины делают кристаллы 20-гранные, 8-12-гранные.

Природная соль (галит) редко бывает чисто белого цвета. Она бывает окрашена в буроватый или желтоватый цвет из-за примесей соединений железа. Встречаются, но очень редко, кристаллы галита голубого, синего, фиолетовых цветов. В этом случае окраска обусловлена наличием следов металлического натрия. Металлический натрий образуется в соли под действием радиоактивного излучения, если есть присутствие радиоактивных элементов.

Поваренная соль также встречается в природе в виде кристаллов красного цвета. Виновником такой окраски являются микроорганизмы - галофилы (любители соли). Они придают соли и приятный аромат. В низовьях Волги есть озеро Розовое, Красное, Малиновское, где можно встретить такую красную соль. Чистая поваренная соль, или хлорид натрия NaCl — бесцветное негигроскопичное (не поглощающее влагу из воздуха) кристаллическое вещество.

Процесс образования соляных залежей

В земной коре и на ее поверхности наряду с залежами различных не растворимых в воде минералов находятся залежи растворимых минералов — солей, встречающихся как в виде твердых отложений, так и в виде растворов. Соляные месторождения — это остатки высохшего древнего океана. Соляные пласты могут располагаться и под землей (глубина их залегания может достигать) более 1 км, и на поверхности — в этом случае они часто образуют соляные озера. Эти залежи возникали на протяжении многих геологических периодов жизни земли, когда создавались благоприятные для их появления геохимические, гидрогеологические и климатические условия. Источником этих залежей является морская вода, из солей которой образовались и месторождения ископаемых солей, и соляные озера, и подземные рассолы. При испарении морской воды, проникавшей в бессточные котловины, концентрация солей постепенно повышалась. Из насыщенных рассолов кристаллизовались соли, образовавшие в течение длительного времени мощные напластования. Часто испарение воды происходило при последовательном перемещении через несколько котловин с ограниченным стоком, что приводило к образованию солевых залежей различного состава, соответствующих составу солей, выделявшихся в разных стадиях испарения. Солеотложение продолжалось и в зимние периоды, при понижении температуры рассолов, что также приводило к изменению состава кристаллических фаз.

Концентрация и соотношение солей в воде мирового океана в разные геологические эпохи не остается неизменным. К изменению состава первичных соляных отложений и к образованию вторичных месторождений приводит размывание уже образовавшихся первичных залежей грунтовыми водами и рассолами. Существенную роль в этих процессах играют химические взаимодействия растворов с окружающими их материковыми породами. Наконец, значительное влияние на формирование солевых залежей и на последующие изменения их оказывают тектонические явления.

Все эти процессы, продолжающиеся и в настоящее время, приводят к образованию многочисленных месторождений растворимых солей — соляных озер и их донных отложений, подземных скоплений рассолов и мощных твердых залежей, которые состоят из покрывающих друг друга солевых пластов различного состава. Вследствие осадочного происхождения твердые солевые отложения, находящиеся в геологически не нарушенных районах, залегают в виде пологих пластов разной толщины, измеряемой десятками и сотнями метров и распространяющихся на значительных пространствах.

Хлорид натрия находится в природе уже в готовом виде. Но особенно его много в морской воде и в соленых озерах, в больших массах он встречается в виде твердой каменной соли. Подсчитано, что в морской воде всех морей и океанов содержится приблизительно 50.10 15 тонн различных солей. Эта соль могла бы покрыть весь земной шар пластом толщиной в 45м. На долю поваренной соли приходится большая часть. В одном литре океанской воды содержится около 26-30 г. поваренной соли. В закрытых морях, куда впадают крупные реки соленость меньше (Черное, Каспийское), в морях же Красном, Средиземном, Персидском соленость выше среднеокеанической, т.к. мало выпадает осадков и нет притока пресной воды, а также значительное испарение. В приполярных областях соленость воды больше, т.к. образующиеся льды содержат в себе мало солей. Таким образом, соленость морской воды зависит от испарения, таяния и образования льдов, осадков и притока пресных вод с суши.

Твердая или каменная соль образует под землей огромные горы, не уступающие по величине высоким пикам Памира и Кавказа. Основание этой горы лежит на глубине 5-8 километров, а вершины поднимаются до земной поверхности и даже выступают из нее. Также гигантские горы называют соляными куполами. При высоких давлениях и температурах соль в недрах земли становится пластичной. И так как коэффициент её теплового расширения больше, чему других пород, она при нагревании расширяется и выжимается вверх. Этот процесс можно разделить на четыре стадии. На первой стадии производство соли возникают разобщенные вздутия - подушки. На второй стадии, когда соляные подушки превышают определенную высоту, они сжимаются в узкие поднимающиеся пальцы, валы купола, достигающие нескольких километров высотой, разделенные прогибами. В конечном счете, соль протыкает покрывающую породу. В тех районах, где происходит складчатость, соль выдавливается в виде протыкающих диапиров, причем форма выдавленных тел бывает очень прихотливая.