Sodium Chloride solution ASTM B117, ISO 9227

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Chlorure de sodium - NaCl
Le chlorure de sodium (également appelé sel de table) est le sel de sodium de l'acide chlorhydrique, dont la formule chimique est NaCl, à ne pas confondre avec le chlorite de sodium (NaClO2), le sel de sodium de l'acide chloreux. Le chlorure de sodium est le minéral le plus important pour les humains et les animaux. Le corps d'un être humain adulte contient environ 150 à 300 grammes de sel ordinaire et en perd entre 3 et 20 grammes par jour, ce qui doit être renouvelé. Il a été extrait à cette fin à l'époque préhistorique et est resté longtemps une marchandise chère.

Occurrence - Le chlorure de sodium est présent dans la nature en grandes quantités, principalement dissous dans l'eau de mer avec une teneur d'environ 3 %, soit un total de 3,6 * 1016 tonnes, et également sous la forme d'un minéral, l'halite, avec une teneur pouvant atteindre 98 % dans les fréquents dépôts de sel gemme, qui ont été sédimentés dans les baies maritimes asséchées au cours de l'histoire de la Terre. Le volume total des gisements sous l'Allemagne est estimé à 100 000 kilomètres cubes. Les couches de sel gemme sont plastiques et sont donc souvent déformées par les processus géologiques auxquels elles sont soumises, même pour former des dômes de sel et des coussins de sel plus faciles à extraire. Lorsqu'un dépôt de sel situé dans les montagnes remonte à la surface, il peut même former un glacier de sel.

Extraction
Le chlorure de sodium est extrait à grande échelle des deux principaux gisements, le sel gemme et le sel marin. Le sel provenant des dépôts de surface, par exemple des lacs salés, n'a qu'une importance mineure. En 2006, la production mondiale de sel a dépassé 250 millions de tonnes, le sel gemme et le sel marin représentant respectivement 70 % et 30 % de la production mondiale. La Chine a considérablement augmenté sa production ces dernières années, tandis que les États-Unis sont restés le principal producteur jusqu'en 2005. Dans l'ensemble, l'UE produit des quantités similaires à celles des États-Unis. Dans les mines de sel, parmi lesquelles les mines à ciel ouvert ont aujourd'hui une importance mineure en termes quantitatifs, le sel gemme est extrait par forage, dynamitage, découpage ou extraction par voie humide. Dans les deux premiers cas, le matériau, qui est encore broyé sous terre par des concasseurs, est ramené à la surface sous différentes granulométries. Dans le cas de l'exploitation par voie humide, comme dans le cas de la saumure de forage exploitée exclusivement depuis la surface, le sel est dissous dans l'eau par les installations de boue de forage, historiquement aussi dans les installations de fonçage, et ramené à la surface sous forme de saumure saturée à 26,5 %. Cela permet également l'exploitation de réservoirs fortement contaminés. Lorsque l'eau traverse naturellement les strates salines, la saumure peut également remonter à la surface, mais elle n'est généralement pas saturée. Ces sources d'eau salée ont été les premiers gisements de sel intérieurs exploités par l'homme. Autrefois, la concentration de la saumure était augmentée par l'évaporation de l'eau dans les gradins ; aujourd'hui, on ajoute du sel extrait à sec. À partir de la saumure purifiée, on produit du sel évaporé de haute pureté. Aujourd'hui, cela se fait au moyen d'évaporateurs sous vide fermés disposés en cascade, ce qui permet de récupérer une grande partie de la chaleur utilisée. Dans les zones climatiquement adaptées, l'énergie solaire est également de plus en plus utilisée pour l'évaporation ; le processus est similaire à celui utilisé pour l'extraction du sel marin. L'extraction du sel de l'eau de mer n'est économiquement viable que dans les zones côtières à fort rayonnement solaire et à faible pluviosité. À cette fin, l'eau de mer est acheminée à travers des cascades de bassins peu profonds (marais salants), où la concentration en sel est augmentée par évaporation naturelle. Enfin, le sel précipité est expulsé et séché ; ce n'est que dans le cas du sel de table coûteux (fleur de sel, "fleur de sel" en français) qu'il flotte à la surface. La saumure peut également être extraite des marais salants. Les quatre produits de base de l'industrie du sel sont la saumure, le sel gemme, le sel marin et le sel évaporé. Pour les États-Unis, l'US Geological Survey a estimé en 2007 les prix moyens départ usine à 10 $/tonne pour la saumure, 25 $/tonne pour le sel gemme, 57 $/tonne pour le sel évaporé par voie solaire et 150 $/tonne pour le sel évaporé.

Propriétés
Le chlorure de sodium forme des cristaux incolores qui présentent une structure cubique de chlorure de sodium. Contrairement à de nombreux autres cristaux, ils ne sont pas biréfringents. Ici, chaque noyau de sodium, ainsi que chaque noyau de chlore, est entouré de manière octaédrique par l'autre noyau. Une structure hexagonale peut être produite dans une fine couche à la surface du diamant. Il est très soluble dans l'eau, la solubilité ne dépend que légèrement de la température. Selon la loi de Raoult, il y a une diminution de la pression de vapeur dans les solutions aqueuses par rapport à l'eau pure. Cet effet augmente avec la concentration de chlorure de sodium ou la température. La solution saturée bout à 108,7 °C. À une teneur de 23,4 % de chlorure de sodium dans la solution aqueuse, il forme un mélange eutectique. Celui-ci se solidifie de manière homogène au point eutectique de 21,3 °C sans ségrégation. Cette solution est appelée cryohydrate. En dessous de 0,15 °C, un dihydrate stable NaCl * 2 H2O est formé. Le sel se dissout très bien dans une solution aqueuse d'ammoniac. À des températures plus basses, un solvate de pentaammonium NaCl * 5 NH3 peut précipiter sous forme d'aiguilles incolores. On connaît également des composés d'addition avec de l'urée, du glucose et du saccharose. La solution aqueuse et la masse fondue conduisent toutes deux un courant électrique dû à la dissociation (électrolytique ou thermique) du chlorure de sodium en ses ions. La conductivité de la masse fondue augmente avec la température. En revanche, le chlorure de sodium cristallin pur est pratiquement non conducteur.

Utiliser comme sel de table
En tant que sel de table, le chlorure de sodium est un élément important de l'alimentation humaine. Il est utilisé pour assaisonner presque tous les aliments. Cependant, depuis l'ère de l'industrialisation, l'utilisation industrielle a joué de loin le plus grand rôle en termes de quantité. En fonction de l'application, différents additifs sont ajoutés. En fonction de l'utilisation, on distingue le sel à usage chimique comme matière première pour l'industrie chimique, le sel de déverglaçage pour l'entretien hivernal des routes, le sel industriel pour une grande variété d'usages industriels et commerciaux, et le sel de table pour la consommation humaine.

Sel chimique
Le terme sel chimique désigne uniquement le chlorure de sodium utilisé dans l'industrie chimique de base. Elle se compose de sel gemme et, dans le cas de conditions de marché locales correspondantes, comme en Inde, également de sel marin, ainsi que de saumure à grande échelle, dont une partie est transportée dans des pipelines. Aux Etats-Unis, la teneur en saumure est de 90%. C'est une matière première polyvalente pour l'industrie chimique et la base de nombreux produits. La production d'importants matériaux de base commence essentiellement par deux processus différents : L'électrolyse chlore-soude avec les produits hydrogène, chlore et soude caustique, qui sont ensuite traités par la chimie du chlore d'une part et à l'aide d'hydroxyde de sodium d'autre part. Procédé Solvay avec les produits carbonate de sodium (soude) et hydrogénocarbonate de sodium (soude). La soude est nécessaire, entre autres, pour la fusion du sable de quartz comme matière première du verre et pour la production de teintures, de détergents et de produits de nettoyage. Le bicarbonate de sodium est utilisé comme poudre de cuisson et d'extinction des incendies, dans les médicaments et comme additif alimentaire. D'autres sous-produits importants sont les plastiques, les préparations médicales et les pesticides.

Sel de déglaçage
Le sel gemme est utilisé en hiver à des températures de gel modérées comme sel de déverglaçage (sel de voirie), parfois avec des additifs pour maintenir sa coulabilité. En Allemagne, le sel de déglaçage était teinté pour empêcher son utilisation dans la préparation des aliments. Cependant, elle est devenue obsolète lorsque la taxe sur le sel a été supprimée le 1er janvier 1993. De la saumure est également ajoutée avant l'épandage pour produire un sel pré-humidifié plus adapté.

Sel industriel
Le sel industriel est pratiquement tout le sel utilisé à des fins commerciales, techniques ou industrielles qui n'entre pas dans l'une des trois autres catégories. Le sel destiné à la conservation des aliments, même s'il est consommé en petites quantités, compte comme sel industriel. Le spectre du sel industriel est donc très large, allant du gros sel gemme non purifié au chlorure de sodium hautement purifié, en passant par les préparations stériles à usage chimique, pharmaceutique et médical. En fonction de l'utilisation, une grande variété d'additifs sont également ajoutés.

Bétail
Le sel pour bétail est ajouté à l'alimentation des animaux d'élevage tels que les bovins, les ovins et les caprins (sel gemme non purifié et dénaturé, auquel on ajoute éventuellement d'autres sels minéraux). Cela augmente leur appétit et contribue à leur santé générale. Le sel est également connu pour être utilisé dans les jardins zoologiques, sur le bétail, les animaux domestiques et les animaux sauvages.

Conservation
Le sel est traditionnellement utilisé pour la conservation des aliments tels que la viande (cornichons, saucisses), le poisson (comme le hareng salé), les légumes (choucroute), etc. Dans ce processus, le sel élimine l'humidité des produits par action osmotique. De cette manière, l'eau de base des organismes nuisibles est éliminée, mais aussi les germes et les agents pathogènes. Le sel de décapage au nitrite est constitué d'un mélange de sel de table et de nitrate de sodium, de nitrite de sodium ou de nitrate de potassium. Le fait de mariner des légumes (par exemple des concombres marinés, des olives) dans une saumure permet de profiter de l'effet germicide. Le fromage est préparé dans de l'eau salée avant l'affinage et maintenu en saumure pendant l'affinage pour garder la croûte sèche.

Applications physico-chimiques
Le sel est utilisé comme sel régénérant pour adoucir l'eau dans les lave-vaisselle et les stations de traitement des eaux. Il est ajouté à l'eau dans les mélanges réfrigérants. Le sel est également une matière première indispensable au traitement et à la teinture du cuir. Dans la fabrication de vaisselle et d'autres céramiques, la glaçure au sel traditionnelle est produite par l'ajout de sel humide à haute température. Au cours de ce processus, l'ion sodium du sel commun dissocié dans l'atmosphère du four se combine avec les silicates de l'argile pour former un émail durable. Cependant, le sel est agressif aux températures d'application (1 200 °C et plus) et endommage l'intérieur du four (l'isolation thermique du côté du feu), il doit donc être remplacé plus fréquemment. L'effet ionisant du sel est utilisé dans le traitement des métaux.

Médecine
En médecine moderne, une solution de chlorure de sodium à 0,9 % dans l'eau (solution saline isotonique) est utilisée comme solution porteuse de médicament. Dans les temps anciens et au Moyen Âge, les médicaments à base de sel étaient considérés comme des remèdes efficaces. La peau des nouveau-nés était frottée avec du sel pour la renforcer. Il était utilisé dans les pansements, les plâtres, les onguents, les poudres et les bains. Une importance particulière a été accordée à l'effet de séchage et de réchauffement du sel. Au Moyen Âge, le sel était également utilisé pour le traitement externe des ulcères et des plaies, car il était considéré comme astringent, nettoyant et apaisant. Le sel était saupoudré sur les plaies pour prévenir l'inflammation, une procédure parfois très douloureuse qui a trouvé sa place dans la langue allemande dans une expression idiomatique correspondante ("saupoudrer du sel sur les plaies ouvertes"). Le sel pur détruit toutes les cellules par osmose, y compris les micro-organismes pathogènes tels que les bactéries et les champignons, mais aussi les cellules de la personne blessée. Ce type de désinfection est donc à double tranchant, comme la cautérisation des plaies, également pratiquée. Le même mécanisme d'action empêchait les aliments conservés dans le sel ordinaire de se détériorer, c'est-à-dire d'être décomposés par les micro-organismes. Les bains de saumure sont encore utilisés comme remède aujourd'hui. Les séjours dans les stations thermales en bord de mer ou dans l'air salin des marais salants et, autrefois, dans les mines de sel, sont utilisés pour traiter les maladies respiratoires. Lorsque cela n'est pas possible ou trop coûteux, on utilise des dispositifs d'inhalation dans lesquels un aérosol de sel est inhalé. Le sérum physiologique est également utilisé pour l'irrigation nasale et le gargarisme. Pour l'irrigation nasale, on utilise une solution saline isotonique, car l'eau normale ferait gonfler les muqueuses par osmose.

Optique infrarouge
Le chlorure de sodium cristallin est suffisamment transparent à la lumière dont la longueur d'onde est comprise entre 0,21 et 25 µm pour être utilisé dans des éléments optiques. Le chlorure de sodium est donc utilisé pour fabriquer des lentilles, des prismes et des fenêtres adaptés au domaine visible ainsi qu'à l'infrarouge proche et moyen. En raison de la solubilité dans l'eau du chlorure de sodium, les éléments optiques fabriqués dans ce matériau sont endommagés par l'humidité atmosphérique. Toutefois, cela peut être évité si leur température est maintenue au-dessus de la température ambiante. C'est pourquoi les chauffages sont souvent intégrés aux substrats utilisés. Les fenêtres en chlorure de sodium sont souvent utilisées comme fenêtres de Brewster pour les lasers CO2 pulsés de haute puissance, mais aussi dans d'autres domaines. En spectroscopie infrarouge, ils sont pressés en boulettes pour servir de support aux échantillons d'essai.

Analyse chimique
Le chlorure de sodium est le titrant original de la pharmacopée pour l'ajustement des solutions de mesure du nitrate d'argent. Pour préparer une solution de mesure avec du chlorure de sodium, il faut d'abord la sécher.

Sel de table
Le sel de table est essentiel à la vie humaine (voir signification physiologique). Autrefois, le sel de table était très prisé. Il simplifie la préparation des aliments et améliore leur goût en agissant comme un assaisonnement. La dose létale, entraînant une hypernatrémie, est de 0,5 à 5 grammes par kilogramme de poids corporel chez l'adulte. Aujourd'hui, le sel commercialisé est souvent iodé, c'est-à-dire additionné de composés iodés de qualité alimentaire, et est destiné à prévenir une éventuelle carence en iode. Dans le commerce, il est appelé sel iodé. En outre, les cristaux de sel de table sont souvent enrobés d'un agent séparateur pour conserver leur aptitude à l'écoulement. Des produits additionnés de fluorure de sodium (pour améliorer la santé dentaire) et d'acide folique sont également disponibles dans le commerce.