Sodium Chloride for molecular biology

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Cloruro di sodio - NaCl
Il cloruro di sodio (detto anche sale da cucina) è il sale di sodio dell'acido cloridrico con formula chimica NaCl, da non confondere con il clorito di sodio (NaClO2), il sale di sodio dell'acido clorotico. Il cloruro di sodio è il minerale più importante per l'uomo e gli animali. Il corpo umano adulto contiene circa 150-300 grammi di sale comune e ne perde da 3 a 20 grammi al giorno, che devono essere reintegrati. È stato estratto a questo scopo in epoca preistorica e per molto tempo è rimasto un bene costoso.

Presenza - Il cloruro di sodio è presente in natura in grandi quantità, per lo più disciolto nell'acqua di mare con un contenuto di circa il 3%, per un totale di 3,6 * 1016 tonnellate, e anche come minerale halite con un contenuto fino al 98% nei frequenti depositi di salgemma, che si sono sedimentati nelle baie marine inaridite in epoche della storia della Terra. Il volume totale dei giacimenti sotto la Germania è stimato in 100.000 chilometri cubi. Gli strati di salgemma sono plastici e quindi spesso vengono deformati dai processi geologici a cui sono sottoposti, anche per formare cupole di sale e cuscini di sale più facili da estrarre. Quando un deposito di sale in montagna fuoriesce in superficie, può anche formare un ghiacciaio di sale.

Estrazione
Il cloruro di sodio viene estratto su larga scala dai due principali giacimenti, il salgemma e il sale marino. Il sale proveniente da depositi superficiali, come ad esempio i laghi salati, ha un'importanza minore. La produzione mondiale di sale nel 2006 ha superato i 250 milioni di tonnellate, con il salgemma e il sale marino che rappresentano rispettivamente il 70 e il 30 per cento. La Cina ha aumentato notevolmente la sua produzione negli ultimi anni, mentre gli Stati Uniti sono rimasti il principale produttore fino al 2005. Complessivamente, l'UE produce quantità simili a quelle degli Stati Uniti. Nelle miniere di sale, tra le quali quelle a cielo aperto hanno oggi un'importanza minore in termini quantitativi, il salgemma viene estratto mediante perforazione, brillamento, taglio o estrazione a umido. Nei primi due casi, il materiale, che viene ancora frantumato nel sottosuolo con i frantoi, viene portato in superficie in diverse granulometrie. Nel caso dell'estrazione a umido, come nel caso della salamoia di perforazione gestita esclusivamente dalla superficie, il sale viene disciolto in acqua dagli impianti di fanghi di perforazione, storicamente anche negli impianti di affondamento, e portato in superficie come salamoia satura al 26,5%. Ciò consente anche lo sfruttamento di giacimenti fortemente contaminati. Quando l'acqua passa naturalmente attraverso gli strati salini, anche la salamoia può essere portata in superficie, ma di solito non è satura. Queste sorgenti saline sono state i primi depositi di sale dell'entroterra sfruttati dall'uomo. In passato, la concentrazione di salamoia veniva aumentata mediante l'evaporazione dell'acqua nelle opere di classificazione; oggi si aggiunge sale estratto a secco. Dalla salamoia purificata si produce sale evaporato di elevata purezza. Oggi questo avviene tramite evaporatori chiusi sotto vuoto disposti in cascata, che consentono di recuperare gran parte del calore utilizzato. Nelle aree climaticamente adatte, l'energia solare è sempre più utilizzata anche per l'evaporazione; il processo è simile a quello utilizzato per l'estrazione del sale marino. L'estrazione del sale dall'acqua di mare è economicamente conveniente solo nelle zone costiere con un'elevata radiazione solare e scarse precipitazioni. A questo scopo, l'acqua di mare viene convogliata attraverso cascate di bacini poco profondi (saline), dove la concentrazione di sale aumenta per evaporazione naturale. Infine, il sale precipitato viene spinto fuori ed essiccato; solo nel caso del costoso sale da cucina (fleur de sel, "fior di sale" in francese) galleggia in superficie. La salamoia può essere estratta anche dalle saline. I quattro prodotti di base dell'industria del sale sono la salamoia, il salgemma, il sale marino e il sale evaporato. Per gli Stati Uniti, l'US Geological Survey ha stimato nel 2007 prezzi medi franco fabbrica di 10 dollari/tonnellata per la salamoia, 25 dollari/tonnellata per il salgemma, 57 dollari/tonnellata per il sale solare evaporato e 150 dollari/tonnellata per il sale evaporato.

Proprietà
Il cloruro di sodio forma cristalli incolori che formano una struttura cubica di cloruro di sodio. A differenza di molti altri cristalli, non sono birifrangenti. In questo caso, ogni nucleo di sodio, così come ogni nucleo di cloro, è circondato in modo ottaedrico dall'altro nucleo. La struttura esagonale può essere prodotta in uno strato sottile sulla superficie del diamante. È molto solubile in acqua, la solubilità dipende solo leggermente dalla temperatura. Secondo la legge di Raoult, nelle soluzioni acquose la pressione di vapore diminuisce rispetto all'acqua pura. Questo effetto aumenta con l'aumentare della concentrazione di cloruro di sodio o della temperatura. La soluzione satura bolle a 108,7 °C. A un contenuto del 23,4% di cloruro di sodio nella soluzione acquosa, forma una miscela eutettica. Si solidifica in modo omogeneo al punto eutettico di 21,3 °C senza segregazione. Questa soluzione è chiamata crioidrato. Al di sotto di 0,15 °C si forma un diidrato stabile NaCl * 2 H2O. Il sale si scioglie molto bene in una soluzione acquosa di ammoniaca. A temperature inferiori, il solvato di pentaammonio NaCl * 5 NH3 può precipitare sotto forma di aghi incolori. Sono noti anche composti di addizione con urea, glucosio e saccarosio. Sia la soluzione acquosa che la fusione conducono corrente elettrica a causa della dissociazione (elettrolitica o termica) del cloruro di sodio nei suoi ioni. La conducibilità della massa fusa aumenta con la temperatura. Al contrario, il cloruro di sodio cristallino puro è praticamente non conduttivo.

Utilizzare come sale da cucina
Come sale da cucina, il cloruro di sodio è un componente importante della dieta umana. Si usa per condire quasi tutti gli alimenti. Tuttavia, dall'epoca dell'industrializzazione, l'uso industriale ha giocato il ruolo di gran lunga maggiore in termini di quantità. A seconda dell'applicazione, vengono aggiunti diversi additivi. A seconda dell'uso, si distingue tra sale per uso chimico come materia prima per l'industria chimica, sale antighiaccio per la manutenzione invernale delle strade, sale industriale per un'ampia varietà di scopi industriali e commerciali e sale da tavola per il consumo umano.

Sale chimico
Il termine sale chimico si riferisce solo al cloruro di sodio utilizzato nell'industria chimica di base. Si tratta di salgemma e, in caso di condizioni di mercato locali corrispondenti, come in India, anche di sale marino, oltre che di salamoia su larga scala, parte della quale viene trasportata in condotte. Negli Stati Uniti, il contenuto di salamoia è del 90%. È una materia prima versatile per l'industria chimica e la base di molti prodotti. La produzione di importanti materiali di base inizia essenzialmente con due diversi processi: Elettrolisi cloro-alcalina con i prodotti idrogeno, cloro e soda caustica, che vengono ulteriormente lavorati dalla chimica del cloro da un lato e dall'idrossido di sodio dall'altro. Processo Solvay con i prodotti carbonato di sodio (soda) e idrogenocarbonato di sodio (soda). La soda è necessaria, tra l'altro, per la fusione della sabbia di quarzo come materia prima per il vetro e per la produzione di coloranti, detergenti e prodotti per la pulizia. Il bicarbonato di sodio è utilizzato come polvere da forno e antincendio, nei farmaci e come additivo per mangimi. Altri importanti sottoprodotti sono la plastica, i preparati medici e i pesticidi.

Sale antigelo
Il salgemma viene utilizzato in inverno, a temperature di congelamento moderate, come sale antighiaccio (sale stradale), a volte con additivi per mantenerne la versabilità. In Germania, il sale antighiaccio veniva tinto per impedirne l'uso nella preparazione dei cibi. Tuttavia, questo sistema è diventato obsoleto quando la tassa sul sale è stata abolita il 1° gennaio 1993. Prima dello spandimento si aggiunge anche della salamoia per ottenere un sale pre-bagnato più adatto.

Sale industriale
Il sale industriale è praticamente tutto il sale utilizzato a livello commerciale, tecnico o industriale che non rientra in una delle altre tre categorie. Il sale per la conservazione degli alimenti, anche se consumato in piccole quantità, è considerato sale industriale. Lo spettro del sale industriale è quindi molto ampio e va dal salgemma grezzo non purificato al cloruro di sodio altamente purificato e alle preparazioni sterili per scopi chimici, farmaceutici e medici. A seconda dell'uso, viene aggiunta un'ampia gamma di additivi.

Bestiame
Il sale per bestiame viene aggiunto all'alimentazione di animali come bovini, ovini e caprini (salgemma non purificato e denaturato, con l'aggiunta di altri sali minerali se necessario). Questo aumenta il loro appetito e contribuisce alla loro salute generale. Il sale è utilizzato anche nei giardini zoologici, sul bestiame, sugli animali domestici e sulla fauna selvatica.

Conservazione
Il sale è tradizionalmente utilizzato per la conservazione di alimenti come la carne (sottaceti, suricati), il pesce (come le aringhe sotto sale), le verdure (crauti), ecc. In questo processo, il sale rimuove l'umidità dai prodotti per azione osmotica. In questo modo, l'acqua di base per gli organismi nocivi viene rimossa, ma anche i germi e gli agenti patogeni vengono uccisi. Il sale per decapaggio ai nitriti è costituito da una miscela di sale da cucina e nitrato di sodio, nitrito di sodio o nitrato di potassio. Il decapaggio di verdure (ad esempio, cetrioli e olive) in salamoia sfrutta l'effetto germicida. Il formaggio viene preparato in acqua salata prima della maturazione e mantenuto in salamoia durante la maturazione per mantenere la crosta asciutta.

Applicazioni fisico-chimiche
Il sale viene utilizzato come sale rigenerante per addolcire l'acqua nelle lavastoviglie e negli impianti di trattamento delle acque. Viene aggiunto all'acqua nelle miscele di raffreddamento. Il sale è anche una materia prima indispensabile per la lavorazione e la tintura del cuoio. Nella produzione di stoviglie e altre ceramiche, lo smalto al sale tradizionale viene prodotto aggiungendo sale umido ad alta temperatura. In questo processo, lo ione sodio del sale comune dissociato nell'atmosfera del forno si combina con i silicati dell'argilla per formare uno smalto durevole. Tuttavia, il sale è aggressivo alle temperature di applicazione (1.200 °C e oltre) e danneggia l'interno del forno (l'isolamento termico sul lato del fuoco), quindi deve essere sostituito più frequentemente. L'effetto ionizzante del sale viene sfruttato nella lavorazione dei metalli.

Medicina
Nella medicina moderna si usa una soluzione di cloruro di sodio allo 0,9% in acqua (soluzione salina isotonica) come soluzione di trasporto del farmaco. Nell'antichità e nel Medioevo i farmaci a base di sale erano considerati rimedi efficaci. La pelle dei neonati veniva strofinata con il sale per rafforzarla. Veniva utilizzato in medicazioni, cerotti, unguenti, polveri e bagni. Particolare importanza è stata attribuita all'effetto essiccante e riscaldante del sale. Nel Medioevo il sale veniva utilizzato anche per il trattamento esterno di ulcere e ferite, in quanto considerato astringente, detergente e lenitivo. Il sale veniva cosparso sulle ferite per prevenire le infiammazioni, una procedura a volte molto dolorosa che è entrata nella lingua tedesca in un idioma corrispondente ("cospargere di sale le ferite aperte"). Il sale puro distrugge per osmosi tutte le cellule, compresi i microrganismi patogeni come batteri e funghi, ma anche le cellule della persona ferita. Questo tipo di disinfezione è quindi a doppio taglio, come l'altrettanto praticata cauterizzazione delle ferite. Lo stesso meccanismo d'azione impedisce agli alimenti conservati nel sale comune di deteriorarsi, cioè di essere decomposti dai microrganismi. I bagni in salamoia sono ancora oggi utilizzati come rimedio. I soggiorni in stabilimenti balneari o all'aria salata delle saline e, in passato, nelle miniere di sale, sono utilizzati per curare le malattie respiratorie. Quando ciò non è possibile o è troppo costoso, si ricorre a dispositivi di inalazione in cui viene inalato un aerosol di sali. La soluzione fisiologica viene utilizzata anche per l'irrigazione nasale e i gargarismi. Per l'irrigazione nasale si utilizza una soluzione salina isotonica, poiché l'acqua normale gonfierebbe le mucose a causa dell'osmosi.

Ottica a infrarossi
Il cloruro di sodio cristallino è sufficientemente trasparente alla luce con lunghezza d'onda compresa tra 0,21 e 25 µm per essere utilizzato negli elementi ottici. Per questo motivo, il cloruro di sodio viene utilizzato per realizzare lenti, prismi e finestre adatte alla gamma del visibile e a quella del vicino e medio infrarosso. A causa della solubilità in acqua del cloruro di sodio, gli elementi ottici realizzati con questo materiale vengono danneggiati dall'umidità atmosferica. Tuttavia, ciò può essere evitato se la loro temperatura viene mantenuta al di sopra della temperatura ambiente. Per questo motivo, i riscaldatori sono spesso integrati nei substrati utilizzati. Le finestre al cloruro di sodio sono spesso utilizzate come finestre di Brewster per i laser CO2 pulsati ad alta potenza, ma anche in altri campi. Nella spettroscopia infrarossa, vengono pressati in pellet come supporto per i campioni di prova.

Analisi chimica
Il cloruro di sodio è il titolante originale della farmacopea per la regolazione delle soluzioni di misura di nitrato d'argento. Per preparare una soluzione di misura con cloruro di sodio, è necessario prima asciugarla.

Sale da cucina
Il sale da cucina è essenziale per la vita umana (vedi significato fisiologico). In passato, il sale da cucina era molto apprezzato. Semplifica la preparazione dei cibi e ne migliora il gusto agendo come condimento. La dose letale, che porta all'ipernatremia, è di 0,5-5 grammi per chilogrammo di peso corporeo negli adulti. Oggi il sale in commercio è spesso iodato, cioè addizionato con composti di iodio per uso alimentare, e ha lo scopo di prevenire una possibile carenza di iodio. In commercio si chiama sale iodato. Inoltre, i cristalli di sale da cucina sono spesso rivestiti con un agente separatore per mantenere la loro versabilità. Sono disponibili in commercio anche prodotti con aggiunta di fluoruro di sodio (per migliorare la salute dei denti) e acido folico.