Laboratorio di chimica in casa/Cloruro di sodio

Sommario

Cloruro di sodio

Dati

Massa molare: 58,44 g/mol
Solubilità in acqua: qui
Altri solventi: qui
Temperatura di fusione: 801 °C
Temperatura di ebollizione: 1413 °C

Pericoli

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Scheda di sicurezza

Il normale sale da cucina che teniamo in casa è una miscela di sali comprendente cloruro di sodio (NaCl) al 99,8-99,9% e poche impurità quali altri sali di mare, argilla o sabbia ed antiagglomeranti: ferrocianuro di potassio (E536) o carbonato di magnesio (E504).
È solubile in acqua in rapporto di circa 7 parti su 20 in peso (356 g/l) e ne aumenta la conducibilità elettrica, ne abbassa il punto di fusione mentre alza quello di ebollizione, senza modificarne il pH.

Il modo più proficuo per lavorarlo in casa è tramite elettrolisi.

Essendo il cloruro di sodio uno dei materiali più comuni in casa, esso potrà essere il materiale di partenza per ottenere i cloruri di molti metalli per via elettrolitica.

Proprietà chimico-fisiche

Il cloruro di sodio è il sale sodico dell'acido cloridrico ed è il costituente principale del comune sale da cucina. A temperatura ambiente si presenta come un solido cristallino incolore e con un odore e un sapore caratteristici. In soluzione acquosa, oppure fuso, conduce corrente elettrica. Il cloruro di sodio trova diverse applicazioni in molti campi, da quello industriale all'alimentare. Il sale è anzitutto un esaltatore di sapidità usato in tutte le tradizioni culinarie conosciute ed è ampiamente sfruttato nell'industria conserviera sia come ingrediente sia come mezzo di conservazione dei cibi. Quest'ultima proprietà è dovuta all'effetto disidratante che il sale ha sui materiali con cui viene a contatto, da cui estrae l'acqua per osmosi. Sale da cucina addizionato di elementi particolari può essere prescritto per curare o prevenire alcune malattie (ad esempio il sale iodato per il gozzo o addizionato di cloruro di potassio per l'ipertensione).

Il sale è anche un reagente usato in chimica, ad esempio per migliorare la precipitazione dei prodotti al termine di una saponificazione. Un uso importante nell'industria chimica è come materia prima negli impianti cloro-soda, in cui viene eseguita l'elettrolisi della salamoia di cloruro di sodio per ottenere cloro gassoso, idrogeno e soda caustica, tutte materie prime fondamentali per l'industria chimica.

Il sale trova impiego anche come anti-gelo: sparso sulle superfici ghiacciate, ne provoca lo scioglimento, dato che una miscela di ghiaccio e sale forma un eutettico il cui punto di fusione è inferiore a −10 °C.

Il sale agisce come dissipatore di calore, perciò è anche utilizzato insieme con agenti anti-agglomeranti come materiale primario per estintori.

Un notevole utilizzo, inoltre, si prospetta nel settore energetico. Per il suo elevato calore di fusione è possibile immagazzinare 259 kWh/m³ di energia termica a temperatura costant

Preparazione

Prima di tutto il tavolo va pulito e liberato dagli oggetti superflui, per poter fare spazio al materiale occorrente: una bacinella, una bilancia, un contenitore graduato, una o più bottiglie ed un imbuto, due ciotole, un tubo di plastica, una batteria o un generatore di corrente continua ed elettrodi assortiti.

Si inizia preparando la salamoia, che verrà prodotta in grande quantità, in anticipo per non doverla preparare ogni volta:

1. Si riempia la bacinella con un litro d'acqua, e si versino all'interno 350g di NaCl.
2. Si mischi il tutto con le mani (veloce) o con un cucchiaio (lento), trascinando il sale dal fondo verso la superficie, finché non sarà sciolto del tutto.
3. Il prodotto va quindi versato in una bottiglia tramite l'imbuto, ed alla fine la bottiglia va tappata ed etichettata [NaCl]. Un litro e mezzo o due dovrebbero bastare (475g/700g).

Ora che la salamoia è pronta si può procedere coll'elettrolisi!
Per iniziare vanno riposte la bacinella, la bilancia ecc. e vanno sostituite con una ciotola, il generatore di corrente e la bottiglia di salamoia.

1. Prima di tutto si versa la salamoia nella ciotola.
2. Poi bisogna collegare gli elettrodi ai poli della batteria tramite cavi o pinze. devono essere ben stretti dalle pinze o dai cavi, in modo che non scivolino in soluzione.
3. La fase ultima è fissarli bene ai bordi della ciotola: non devono entrare in contatto fra di loro per non fare cortocircuito e non devono scivolare fuori o dentro la soluzione, specialmente le pinze, dato che si corroderebbero venendo a contatto con la soluzione durante l'elettrolisi.

La reazione inizia collegando attivando il generatore mentre gli elettrodi sono in soluzione.

Reazioni elettrolitiche

Sale	Elettrodi	Semireazioni primarie	Semireazioni secondarie	Reazione globale	Unione dei composti
NaCl	Grafite(+)	Cl-(aq) ${\xrightarrow {-1\ e}}$ Cl• (g)	Cl• + Cl• → Cl2 ↑	NaCl(aq) → NaOH(aq) + ½H2 ↑ + ½Cl2 ↑	(non avviene durante l'elettrolisi) 2 NaOH + Cl2 (g) → NaClO(aq) + NaCl(aq)
	Grafite(-)	Na+(aq) ${\xrightarrow {+1\ e}}$ Na (s)	Na + H2O → NaOH(aq) + ½H2 ↑

Sale	Elettrodi	Semireazioni primarie	Semireazioni secondarie	Unione dei composti	Reazione globale
NaCl	Fe(+)	Cl-(aq) ${\xrightarrow {-1\ e}}$ Cl (g)	2 Cl + Fe → FeCl2	NaOH(aq) + ½FeCl2 (aq) → ½Fe(OH)2 ↓ + NaCl(aq)	NaCl(aq) → ½Fe(OH)2 ↓ + ½H2 ↑ + NaCl(aq)
	Fe(-)	Na+(aq) ${\xrightarrow {+1\ e}}$ Na (s)	Na + H2O → NaOH(aq) + ½H2 ↑

Cristallizzazione

Il cloruro di sodio solidifica in cristalli cubici, a volte formando anche delle strutture piramidali a scalini, senza trattenere acqua di cristallizzazione.

Metodo per formare dei cristalli di sale

Per cristallizzare il cloruro di sodio è necessario formare una soluzione satura del sale e lasciare che la concentrazione del sale aumenti a tal punto che una parte di questo, non più solubilizzata, formi dei cristalli. Il sale ha una solubilità in acqua di 360 g/L a 20° C e 384 g/L a 80° C. Pertanto sciogliendo il sale in acqua ad 8o°C, ci saranno ben 24 g/l di sale che non saranno più in soluzione, pronti a solidificare allo scopo di diventare cristalli. Il materiale necessario è: acqua distillata, NaCl, dei contenitori adatti al contatto col calore, un imbuto con della carta per filtrare, una bacchetta od un agitatore, un termometro, una capsula Petri o un qualsiasi contenitore in vetro abbastanza ampio e basso.

Scaldare una quantità a piacere di acqua distillata fino agli 80°C e aggiungere il sale poco alla volta fino a saturare la soluzione, mescolando bene. Quando ci saranno dei cristalli di sale non più sciolti sul fondo, filtrare la soluzione con la carta da filtro. A questo punto versare la soluzione nella capsula e lasciarla in un luogo tranquillo ed attendere circa 24 ore prima di osservare le prime formazioni cristalline.

Documenti utili

• Proprietà chimicofisiche NaCl in soluzione (NIST)