Chlorure de sodium

Chlorure de sodium
Halite
Général
Nom IUPAC	chlorure de sodium
No CAS	7647-14-5
No EINECS	231-598-3
PubChem	5234
SMILES	[Na+].[Cl-] PubChem, Vue 3D
InChI	InChI : Vue 3D InChI=1/ClH.Na/h1H;/q;+1/p-1/fCl.Na/h1h;/q-1;m [Click for Info]
Apparence	Poudre blanche ou cristaux cubiques transparents
Propriétés chimiques
Formule brute	ClNaNaCl
Masse molaire[2]	58,443 ± 0,002 g·mol-1 Cl 60,66 %, Na 39,34 %,
Moment dipolaire	9,00117 D [1]
Propriétés physiques
T° fusion	801 °C [3]
T° ébullition	1 465 °C [3]
Solubilité	357 g·l-1 (eau, 0 °C), 357 g·l-1 (eau, 25 °C), 391,2 g·l-1 (eau, 100 °C), 0,65 g·kg-1 (éthanol, 25 °C), 71,5 g·kg-1 (éthylène glycol, 25 °C), 52,1 g·kg-1 (acide formique, 25 °C), 100 g·kg-1 (glycérol, 25 °C), 21,5 g·kg-1 (ammoniac liquide, -40 °C), 14,0 g·kg-1 (méthanol, 25 °C), 18,6 g·kg-1 (monoéthanolamine, 25 °C), insol. dans l'acide chlorhydrique[3]
Masse volumique	2,17 g·cm-3 (25 °C), 1,549 g·cm-3 (fondu, 805 °C) [3]
Viscosité dynamique	1,93 mPa·s (solution aqueuse saturée)
Thermochimie
S0gaz, 1 bar	229,79 J/mol·K
S0liquide, 1 bar	95,06 J/mol·K
S0solide	72,11 J/mol·K
ΔfH0gaz	-181,42 kJ/mol
ΔfH0liquide	-385,92 kJ/mol
ΔfH0solide	-411,12 kJ/mol
Propriétés électroniques
1re énergie d'ionisation	8,92 ± 0,06 eV (gaz)[4]
Cristallographie
Système cristallin	Cubique
Réseau de Bravais	cF
symbole de Pearson	$cF8\,$ [5]
Classe cristalline ou groupe d’espace	Fm3m, (no225) [5] cubique Hermann-Mauguin : $F\ 4/m\ \bar 3\ 2/m\,$ Hermann-Mauguin court : $Fm \bar 3m\,$ Schoenflies : $O^5_h\,$
Notation Schönflies	$O^5_h$
Strukturbericht	B1[5]
Paramètres de maille	a = 5,6402 Å
Propriétés optiques
Indice de réfraction	$n^{ }_{ }$ 1,5442 [3]
Précautions
SIMDUT[6]
Produit non contrôlé Ce produit n'est pas contrôlé selon les critères de classification du SIMDUT.
Inhalation	Peut causer des irritations
Peau	Peut causer des irritations
Yeux	Peut causer des irritations
Écotoxicologie
DL50	rats par ingestion 3,75 ± 0,43 g·kg-1
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le chlorure de sodium est un composé chimique de formule NaCl. On l'appelle plus communément sel de table ou de cuisine, ou tout simplement sel dans le langage courant. C'est le principal produit dissout dans l'eau de mer ; on l'appelle alors sel marin.

On l'obtient :

• dans des marais salants par évaporation de l'eau de mer.
• dans des mines, par extraction du sel gemme (halite).
• en le synthétisant lors de réactions à hautes températures entre du dichlore (Cl2) et du sodium métallique.

Le chlorure de sodium est utilisé dans l'industrie chimique pour produire du chlore, de la soude caustique et de l’hydrogène.

Structure chimique

Le sel est un assemblage d'ions Na ⁺ et Cl ⁻ de maille cubique. Le sel est un cristal, car ses atomes forment une structure périodique et symétrique.

La structure du sel peut être décrite par le contenu de sa maille. Une maille de sel est un cube qui contient :

• un atome de chlore aux sommets de la maille (8 sommets chacun partagé parmi 8 mailles voisines)
• trois atomes de chlore au centre des faces de la maille (6 faces chacune partagée entre 2 mailles voisines)
• un atome de sodium au centre de la maille
• trois atomes sodium sur le milieu des arêtes de la maille (12 arêtes chacune partagée parmi 4 mailles voisines).

La structure du sel correspond au remplissage par les cations Na ⁺ d'une structure hôte composée par les anions Cl ⁻ . En effet, les anions Cl ⁻ forment un sous réseau cubique à faces centrées dans lequel les cations Na ⁺ occupent tous les sites octaédriques de la maille. Dans la structure du sel, les ions Na ⁺ et Cl ⁻ sont interchangeables. Il est aussi possible de dire que les cations Na ⁺ forment un sous réseau cubique à face centrée dans lequel les anions Cl ⁻ occupent tous les sites octaédriques de la maille.

La structure NaCl correspond à deux sous réseaux cubiques à face centrée d'ions, décalés de la moitié du côté de la maille selon l'une des directions des côtés de la maille.

La coordinence est le nombre de plus proches atomes voisins dans la structure. Tous les ions Na ⁺ et Cl ⁻ ont chacun dans le sel une coordinence 6, c'est-à-dire que n'importe quel ion Cl ⁻ est entouré de 6 ions Na ⁺ formant un octaèdre autour du Cl ⁻ . Et vice versa, autour de chaque ion Na ⁺ se trouvent comme plus proches voisins 6 ions Cl ⁻ formant aussi un octaèdre.

• 

  La structure d'un cristal de chlorure de sodium.
  

  Légende :

  • Bleu : = Na⁺
  • Vert = Cl^-

• 

  Mise en valeur des polyèdres de coordination au sein de la maille

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Réserve naturelle

Le chlorure de sodium ou sel est disponible en quantité quasi-illimitée. En effet, il existe deux types de réserves : le sel gemme ou le sel dissout dans l'eau de mer. Les plus anciens dépôts de sel formés dans les océans sont évalués à plus de 600 millions d'années.

C'est l'un des minéraux les plus abondants de la planète.

Les mers et océans sont les plus grosses réserves de sel dissoutes. Elles sont estimées à environ 50×10¹⁵ tonnes. L'eau de mer contient environ 30 à 40 grammes de sel par litre d'eau, ce qui représente une hauteur de 75 mètres répartie sur les 3/4 de la surface du globe.

Extraction du sel

Un récolteur de sel au lac Rose (Sénégal)

Il existe plusieurs façons de récupérer le chlorure de sodium. Dans les pays où l'ensoleillement et les températures sont suffisants, le sel peut être extrait par évaporation grâce au système des marais salants. Une série de bassins peu profonds permet de favoriser l'évaporation de l'eau. Le sel est de plus en plus concentré au fur et à mesure du passage de l'eau de mer dans les bassins. Dans les derniers bassins, le sel sédimente et peut être récolté par raclage.

Dans les pays froids, le système de congélation est utilisé. L'eau de mer est congelée et le sel sédimente dans la saumure de plus en plus concentrée. Lorsque la concentration est suffisante, le sel finit par précipiter.

Pour l'halite, le sel est extrait comme un minerai dans une mine souterraine si la couche est suffisamment épaisse. Mais dans la plupart des cas, le sel est mélangé ou la couche est trop fine. Aussi, pour l'extraire, de l'eau est injectée et la solution de sel est pompée à la surface.

Importance biologique

Dans notre organisme, les ions Na⁺ jouent un rôle important dans la transmission du flux nerveux. Le sel contribue aussi au maintien d'un milieu osmotique favorable pour les cellules et évite la déshydratation.

Risques cardiovasculaires associés à une surconsommation sodée

À trop forte dose, le sel contribue à augmenter la tension artérielle. Un apport de 2 g par jour serait suffisant, mais la consommation est en général très supérieure à ce minimum (9 à 10 g par jour en moyenne en 2001 en France).

L’Agence française de sécurité sanitaire des aliments (AFSSA) a recommandé (janvier 2002) de réduire de 20 % en 5 ans l’apport en sel dans l’alimentation, pour limiter l’apport moyen en sel à 7 à 8 g par jour et par habitant, contre 9 à 10 g par jour en moyenne^[7], voire beaucoup plus : 15 % de la population française consomment plus de 15 g de sel par jour (sel de table et sel déjà contenu dans les aliments)^[8]. À noter que la part la plus importante des apports sodés dans les pays développés se trouve dans les aliments préparés ce qui rend indispensable la collaboration de l'industrie alimentaire pour essayer d'en réduire la teneur en sel^[9].

Actuellement en France, l'excès de sel serait responsable, selon les travaux du professeur Pierre Méneton, chercheur à l’INSERM, de 25 000 décès par an en France et de 75 000 accidents cardiovasculaires, par hypertension^[10]. Ce constat et sa connexion avec les pratiques de l'industrie agroalimentaire lui valurent un procès en diffamation de la part du Comité des Salines de France^[11], où il fut relaxé^[12].

Études interventionnelles

La plupart des études démontrant une relation inverse entre la quantité de sel ingéré et la fréquence des maladies cardio-vasculaires sont de type observationnel : seule est notée la consommation en chlorure de sodium des sujets étudiés sans essayer de modifier le comportement alimentaire de ces derniers.

Les études interventionnelles sont plus rares mais tendent à démontrer le bénéfice à réduire l'apport sodé : en Finlande, les professionnels sont passés avec succès à un sel de substitution allégé en sodium et enrichi en potassium (chlorure de potassium) ; le rapport sodium/potassium alimentaire est en effet important^[13]. Selon les travaux de chercheurs finlandais de l’université d’Helsinki et de Kuopio publiés dans la revue scientifique Progress in Cardiovascular Diseases, une réduction de 30 à 35 % des apports en sel dans leur pays, au cours des 30 dernières années, a largement contribué à la chute de plus de 75 % de la mortalité cardiovasculaire chez les personnes de moins de 65 ans. Parallèlement l’espérance de vie des Finlandais a augmenté de 6 à 7 ans. Ces impressionnants bénéfices sont principalement dus à une baisse de plus de 1 point de la pression artérielle moyenne de la population^[14]. De même, une réduction de près de 30 % des maladies cardio-vasculaires a été observée dans une autre étude, et ce, de manière indépendante de la réduction des chiffres tensionnels^[15].

Production et utilisations

Dépôt de sel sur les rives de la Mer Morte en Jordanie

Le sel est issu des marais salants, ou de l'extraction minière. Le sel industriel est obtenu par épuration et blanchiment, pour obtenir du sel blanc et pur à 99,9 %.

Les sels artisanaux issus des marais salants ne sont pas blanchis et ne subissent aucun traitement, ni ajout. Ils sont en partie commercialisés sous forme de « fleur de sel ».

Le sel à travers l'histoire

Le sel fut utilisé pendant le Moyen Âge pour le salage de la viande et il est encore utilisé dans ce but dans des pays en développement.

Utilisations biologiques, conservation

Le sel permet lors de la salaison de conserver les aliments. Il a la propriété d'attirer l'eau et de la retenir, privant d'eau les bactéries qui se déshydratent et ne se développent plus^[16].

On utilise deux techniques :

• Le salage à sec. On répand le sel directement à la suface de l'aliment qui va ainsi se déshydrater. Les protéines et le goût sont également modifiés rendant les produits appétissants.
• Le saumurage, en immergeant le produit dans une solution d’eau salée. Par osmose, les concentrations de sel tendent à s'équilibrer et la viande perd de l'eau tout en absorbant du sel.

Le sel permet de ralentir ou de bloquer le développement des microbes en diminuant l'activité de l'eau du produit. Cette action dépend de la concentration en sel. Les micro-organismes sont pour la plupart neutralisés à 10% de sel (action bactériostatique) mais alors l'aliment est presque immangeable et il faudra le désaler longuement avant de le consommer. On va donc souvent, pour suivre l'évolution des préférences alimentaires, limiter la concentration en sel qui sera de l'ordre de 4 % dans les aliments, et associer à la salaison soit le fumage, soit la réfrigération ou bien recourir à des conservateurs alimentaires complémentaires (nitrates, nitrites...) afin de lutter plus activement contre les moisissures ou le développement de toxines comme la toxine botulique^[17],[16].

Lors de sa dissolution en ions Na⁺ et Cl^-, la valeur Aw (ou teneur en eau libre) va baisser, la solution devient hypertonique. L'eau (une partie du moins) des cellules va alors être éjectée par osmose, provoquant la plasmolyse des cellules. Seules des moisissures de surface peuvent apparaître si le salage est insuffisant et si l'aliment n'est pas mis à l'abri de l'air et de la lumière.

On traite ainsi essentiellement les fromages, les viandes, la charcuterie et des poissons comme la morue ou les anchois^[17].

On utilise également le sel dans l'industrie pour conserver les peaux de bêtes en vue d'en faire du cuir, ou pour conserver des légumes comme les cornichons dans un mélange de vinaigre, de vin et de sel.

Agent de sapidité

Article détaillé : Sel alimentaire.

Le chlorure de sodium permet d'augmenter la sapidité des aliments, les saveurs se font plus intenses grâce au sel. Les ions Na ⁺ stimulent les papilles gustatives tandis que les ions Cl ⁻ donnent le goût salé.

Additifs

Le sel permet de solubiliser les protéines dites salinosolubles. Cette propriété est utilisée pendant la fabrication du jambon de Paris. Les morceaux de jambon sont mélangés à une saumure (mélange d'eau et de sel). Les protéines salinosolubles forment alors une masse visqueuse et collante, le limon.

Une fois que le limon est suffisamment abondant, les morceaux sont réunis et cuits ensemble dans un moule pour donner la forme au produit. Le limon sert alors de colle entre les blocs qui, à la cuisson, donne une gélatine translucide, visible à la coupe. Les produits alimentaires à base de viande contiennent environ 4% de sel.

Salage des routes en hiver

Diagramme de phase eau-sel

Le sel utilisé pour le salage des routes est un sel grossier.
La température de solidification de l'eau salée dépend de la concentration en sel de la solution. Elle est minimale (environ -20 °C) pour une proportion de sel d'environ 20%, ce minimum correspond au mélange dit « eutectique ».

Pour que le chlorure de sodium (solide) puisse se dissoudre (dans un liquide), il faut suffisamment d'énergie pour casser les liaisons électrostatiques qui maintiennent les ions Na⁺ et Cl^- dans la forme solide. C'est une réaction chimique endothermique (3900 joules sont nécessaires par mole de sel pour le dissoudre).

Lorsqu'on met du sel dans de la neige, celui-ci va se dissoudre en puisant un peu d'énergie (chaleur latente de fusion) dans la neige, qui devient plus froide (la dissolution du sel est endothermique). Le chlorure de sodium s'associe alors avec de la glace pour former un mélange d'eau salée. La température nécessaire pour que de la glace subsiste devient donc inférieure à 0 °C et est proportionnelle à la quantité de sel dissous (jusqu'à -21 °C pour 23% de sel en masse).

Voir Saumure (route)

Séparation des huiles essentielles

Le chlorure de sodium est utilisé pour faciliter la séparation des huiles essentielles lors de leur extraction car son usage les rend moins solubles dans l'eau, facilitant ainsi leur récupération (procédé appelé relargage par les sels).

Étymologie

Autres faits

Solubilité aqueuse

Les étiquettes donnent le sodium, rarement le sel; il est bon de savoir que :

• 1 g de sodium est contenu dans 2,52 g de chlorure de sodium ;
• 1 g de sodium affiché sur une étiquette c'est en réalité 2,52 g de sel contenu dans le produit.

Notes et références

1. ↑ (en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, CRC, 16 juin 2008, 89^e éd., 2736 p. (ISBN 142006679X et 978-1420066791), p. 9-50 
2. ↑ Masse molaire calculée d’après Atomic weights of the elements 2007 sur www.chem.qmul.ac.uk.
3. ↑ ^{a, b, c, d et e} SODIUM CHLORIDE sur Hazardous Substances Data Bank. Consulté le 3 février 2010
4. ↑ (en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, CRC, 2008, 89^e éd., 2736 p. (ISBN 9781420066791), p. 10-205 
5. ↑ ^{a, b et c} The NaCl (B1) Structure sur http://cst-www.nrl.navy.mil/. Consulté le 17 décembre 2009
6. ↑ « Chlorure de sodium » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
7. ↑ Sel et politique de Santé publique. Les recommandations du groupe de travail « Sel » de l’AFSSA
8. ↑ L’addiction par le sel
9. ↑ FP Cappuccio, Salt and cardiovascular disease, BMJ 2007;334:859-860
10. ↑ Le sel amer
11. ↑ Un chercheur attaqué par l'industrie du sel (interview de Pierre Meneton), LaNutrition.fr, septembre 2007
12. ↑ Poursuivi pour avoir accusé les producteurs de sel de désinformation, un chercheur de l'Inserm a été relaxé, LeMonde.fr, mars 2008
13. ↑ Ce qu’il faut savoir sur les régimes et les maladies cardiovasculaires
14. ↑ « Les méfaits du sel confirmés », dans Le Point, 9 novembre 2006
15. ↑ Cook NR, Cutler JA, Obarzanek E, Buring JE, Rexrode KM, Kumanyika SK, et al. Long term effects of dietary sodium reduction on cardiovascular disease outcomes: observational follow-up of trials of hypertension prevention. BMJ 2007;334;885
16. ↑ ^{a et b} Pourquoi le sel conserve les aliments ?. Août 2006. Sur le site L'Internaute, science, consulté en février 2010.
17. ↑ ^{a et b} La conservation des aliments, les techniques sur le site de l'INRA, consulté en février 2010

Voir aussi

Articles connexes

• Sodium
• Chlorure
• Sel de cuisine
• Savon
• Salinité
• Chlorure de potassium (E508)

Liens externes

• (en) Salt Institute
• (en) Salt Archive
• (en) Hazardous Chemical Database
• dossier pluridsciplinaire sur le sel chez Futura-sciences
• Histoire de l'archéologie du sel ou chlorure de sodium, pendant la préhistoire, l'âge du fer et l'âge du bronze, l'antiquité, le Moyen Âge, INRAP