Hogyan lehetne előállítani folyékony hidrogén-kloridot és folyékony nátrium-kloridot?

A hidrogén-klorid forráspontja -83,7 °C, tehát e hőmérséklet alatt - közönséges légköri nyomás esetében - folyékony halmazállapotú, sőt -112 °C alatt még meg is fagyasztható. A nátrium-kloridot megolvasztásához 801 °C-ra kell melegítenünk.

Ha megvizsgálnánk a hidrogén-klorid gáz, a cseppfolyósított hidrogén-klorid, a konyhasó és a megolvasztott nátrium-klorid vezetőképességét, akkor azt tapasztalnánk, hogy csak a konyhasóolvadéka vezeti jól az elektromos áramot.

Mi lehet az oka a hidrogén-klorid olvadáspontja (–112 °C) és a nátrium-klorid olvadáspontja (801 °C) közötti igen nagy különbségnek? Talán van valami köze ehhez a vezetőképességbeli különbségnek is?

Mérések szerint a hidrogén-klorid-gázban nyüzsgő részecskék moláris tömege 36,5 g/mol, vagyis 1 mol hidrogén-klorid-részecske 36,5 g tömegű. Ez a tömeg megegyezik 1 mol hidrogénatom (1 g) és 1 mol klóratom (35,5 g) tömegének összegével, vagyis a gázban a HCl képletnek megfelelően egy hidrogén és egy klóratom erősen összetapadva mozog a gáztérben.

A cseppfolyós, sőt a szilárd hidrogén-klorid is molekulákból áll. A hidrogén-klorid-molekulák semlegesek, ezért nem vezeti a hidrogén-klorid az elektromos áramot.

A szilárd NaCl nem, olvadéka viszont jól vezeti az áramot. Az olvadékba helyezett ún. elektródok közül a pozitív póluson (amit anódnak nevezünk) klórgáz fejlődését tapasztaljuk, a negatív póluson (amit katódnak nevezünk) nátrium válik ki.
A jelenség alapján elektromos töltéssel rendelkező részecskék jelenlétére következtethetünk. A “negatív töltésű klór” vándorol a pozitív elektromos töltésű anódra, és a “pozitív töltésű nátrium” vándorol a negatív töltésű katódra.

A nátrium-kloridot – úgy, ahogy korábban a vizet – elektromos árammal elbontottuk, kémiai változást idéztünk elő. Az elektromos áram hatására bekövetkező kémiai változásokatelektrolízisnek (lízis = bontás, hasítás) nevezzük.

Mint tudjuk, a vezetőképesség fizikai tulajdonság, viszont a nátrium-klorid elektrolízise során elbomlott az anyag. Ezt a látszólagos ellentmondást egyszerűen megérthetjük. A nátrium-klorid áramvezetése abból adódik, hogy töltéssel rendelkező részecskéi az ellentétes pólusokra vándorolnak. Ez fizikai változás, hiszen közben a részecskék nem alakulnak át. Az elektródokon bekövetkező változás már kémiai reakció, a képződő termékeknek más tulajdonságaik lesznek: a klór sárgászöld gáz, nem vezeti az áramot, a nátrium – az elektrolízis hőmérsékletén – fémesen csillogó folyadék.
Az ionok áram hatására történő vándorlása fizikai változás, a vándorlásra való képesség, azaz a vezetőképesség pedig fizikai tulajdonság. Az elektród felületén bekövetkező átalakulás viszont kémiai változás, a nátrium-klorid kémiai tulajdonsága az, hogy elektromos árammal elemeire bontható.