سدیم ( به انگلیسی  Sodium ) :

در این مقاله قصد داریم به عناصر سازنده نمک خوراکی و صنعتی بپردازیم:

• سدیم سومین عنصر شیمیایی از گروه یک فلزات قلیایی جدول تناوبی با علامت اختصاری Na و عدد اتمی 11 می باشد.
• این عنصر معروف ترین و رایج ترین فلز قلیایی و 6 اُمین عنصر فراوان کره زمین است که میتوان گفت 2.8% از پوسته زمین را تشکیل می دهد.
• سدیم به فراوانی در طبیعت در ترکیباتی از جمله سدیم کلرید یافت شده و حدودا 80 درصد از ترکیبات محلول در آب دریا را نیز تشکیل می دهد.
• از ویژگی های ظاهری سدیم می توان گفت رنگ آن نقره ای – سفید بوده و بسیار سبک است. برخلاف باور عمومی که همه ما از فلزات داریم، سدیم به حدی نرم است که می توان آن را با یک چاقو در دمای اتاق به راحتی برش داد! اما در دماهای پایین تر شکننده است.
• از آنجایی که سدیم یک فلز است، گرما را به راحتی هدایت می کند. همچنین اثر فتوالکتریک (انتشار الکترون ها هنگام قرار گرفتن در برابر نور) را تا حد مشخصی نشان می دهد.

واکنش پذیری سدیم

این عنصر بسیار سمی و واکنش پذیر‌ است و با شعله زرد رنگی می‌سوزد. در آزمایش‌های مربوط به هوا اکسید می‌شود و به شدت با آب واکنش می‌دهد. واکنش آن با آب بصورت انفجاری است که با نور و گرما همراه است. به همین دلیل نمیتوان آن را به صورت عنصر خالص یافت. از این رو باید همیشه در زیر نفت یا روغن نگهداری شود.

کاربرد های سدیم

• از نظر تجاری سدیم جزء مهم ترین فلزات است. این عنصر ارزان بوده و برای تولید افزودنی های بنزینی و پلیمرهایی مانند نایلون و لاستیک مصنوعی، انواع داروها و تعدادی از فلزات مانند تانتالیوم، تیتانیوم و سیلیکون از آن استفاده می شود.
• بطور گسترده ای به عنوان مبدل حرارتی و در لامپ های بخار از سدیم استفاده می کنند.
• مهم ترین و آشنا ترین ترکیب سدیم، نمک (سدیم کلرید) است. مقادیر زیادی از سدیم کلرید در تولید سایر مواد شیمیایی (صنعتی) و همچنین بطور مستقیم برای حذف یخ و برف، صنایع غذایی و تصفیه آب مورد استفاده قرار می گیرد.

کُلُر ( به انگلیسی Chlorine ) :

• کلر یک عنصر شیمیایی با عدد اتمی 17 و نماد شیمیایی Cl است.
• دومین عنصر سبک از هالوژن ها و 21 اُمین عنصر شیمیایی فراوان در پوسته زمین است.
• این عنصر در بین دو عنصر فلوئور و برم در جدول تناوبی قرار دارد و از این رو خواص آن عمدتا از میان این دو عنصر است.
• در دمای اتاق یک گاز زرد مایل به سبز است و به صورت مولکول های دو اتمی یافت می شود. همچنین عنصری بسیار واکنش پذیر و عامل اکسید کننده بسیار قوی است. بدلیل واکنش پذیری بالایی که دارد، تمام کلر موجود در پوسته زمین به شکل ترکیبات کلرید یونی و یا مولکول های دو اتمی کلر می باشد.

• مهم ترین خاصیت آن عامل ضد عفونی و ضد قارچ بودن آن است. از این رو از کلر و ترکیبات آن به طور مستقیم در استخرها برای حفظ بهداشت آن ها استفاده می شود.
• کلر در غلظت بالا برای بیشتر موجودات زنده بسیار خطرناک و سمی است. به همین دلیل هم هست که کلر برای اولین بار در جنگ جهانی اول به عنوان یک عامل جنگ شیمیایی تحت عنوان “سلاح گاز سمی” مورد استفاده قرار گرفت که آثار مخرب آن هنوز هم دیده میشود.
• رایج ترین ترکیب کلر، “سدیم کلرید” است که از زمان های قدیم مورد شناخت و استفاده عموم مردم بوده است. بطوریکه باستان شناسان شواهدی یافته اند که نشان می دهد سنگ نمک از 3000 سال قبل از میلاد و نمک دریا از 6000 سال قبل از میلاد مورد استفاده بوده است.

نمک

اینک به ترکیب حاصل از این دو عنصرسمی و خطرناک که اتفاقا بی خطراست و بسیار هم کاربردی است، یعنی “نمک” می پردازیم.

در ادامه با ما همراه باشید.

نمک یک ترکیب یونی است که بیشتر از دو عنصر مهم سدیم و کلر تشکیل شده است. این ماده معدنی جزء مهم ترین املاحی است که زندگی انسانها به آن گره خورده است. نام شیمیایی نمک، سدیم کلرید می باشد.

نمک یا به صورت رسوبات سنگ نمک در معادن وجود دارد. یا در آب دریاها و دریاچه ها بصورت محلول یافت می شود که طی فرایند خاصی میتوان ازهر دوی این منابع نمک را استخراج کرد.

یون چیست؟

گفتیم نمک ها ترکیبات یونی هستند. یون، اتم یا گروهی از اتم های باردار است که به دو دسته آنیون و کاتیون تقسیم می شوند:

به اتم های نافلزی که با جذب یک یا چند الکترون در آخرین لایه الکترونی خود دارای بار منفی می شوند، آنیون می گویند. مثلا نافلزاتی مانند کلر و بیشتر هالوژن ها میل به جذب الکترون دارند.

به اتم هایی که با از دست دادن یک یا چند الکترون از آخرین لایه الکترونی خود دارای بار مثبت می شوند نیز، کاتیون می گویند. بیشتر فلزات ازجمله سدیم، کلسیم، منیزیم و… میل به از دست دادن الکترون دارند.

بنابراین زمانی که یک نافلزِ باردار(آنیون، مانند ^–Cl) در مجاورت یک فلزِ باردار(کاتیون، مانند ⁺Na) قرار می گیرد، نا فلز با از دست دادن الکترون اضافی خود و فلز هم با دریافت آن الکترون، یک ترکیب خارق العاده سفید رنگ به نام نمک را تولید میکنند. نمک سدیم کلرید از نظر الکتریکی خنثی بوده و دارای پی اچ 7 می باشد. در این فرآیند آب هم تولید می شود. بدین ترتیب گاز سمی کلر و فلز خطرناک سدیم پس از واکنش، سدیم کلرید بدون خطر را تولید می کنند.

(s) Na⁺ (aq) + Cl^– (aq) <——-> NaCl

این واکنش، یک واکنش برگشت پذیر است. یعنی هنگامی که مقداری نمک را در آب حل کنیم، نمک به اجزای تشکیل دهنده خود ( ^–Cl و ⁺Na ) تبدیل می شود. از این امر در تهیه نمک های خوراکی استفاده می کنند.

واکنش های شیمیایی بسیاری وجود دارند که فرآورده اصلی آنها نمک است؛ در ادامه به چند مورد از آنها می پردازیم:

1. واکنش های رسوبی
2. ترکیب اسید و باز ها
3. ترکیبات اکسید های فلزی
4. ترکیب با کربنات فلزات

واکنش های رسوب پذیر

برخی از نمک‌های نامحلول مانند باریم سولفات BaSo4 از واکنش بین دو محلول تهیه می‌شوند.

Na₂SO₄ (aq) + BaCl₂ (aq)  →  BaSO₄ (s) + 2 NaCl (aq)

در این واکنش سدیم سولفات با باریم کلرید وارد واکنش می شود و حاصل این واکنش دو فراورده است که باریم سولفات به شکل رسوب درآمده و نمک سدیم کلرید به شکل محلول در آب باقی میماند.

کاربرد عمده واکنش های رسوبی تصفیه آب آشامیدنی و پساب برای حذف برخی از یون های محلول در آب می باشد.

خنثی سازی اسید و باز ها

زمانی که یک اسید در مجاورت یک باز قرار بگیرد و باهم واکنش دهند، نمک و آب تولید می شود. این نوع واکنش ها به واکنش خنثی سازی معروفند. در واقع محلول های اسیدی حاوی کاتیون های هیدروژن (⁺H) و محلول های بازی حاوی آنیون های هیدروکسید (^–OH) هستند.

برای مثال واکنش میان قوی ترین اسید و قوی ترین باز از این قبیل واکنش هاست:

NaOH (aq) + HCl (aq)     <——->    NaCl (s) + H2O(l)

نوع نمکی که در طی واکنش و خنثی سازی تولید می شود کاملا به اسید و باز مورد استفاده بستگی دارد.

ترکیبات اکسید های فلزی

با اکسید کردن فلزها نیزمی توان نمک تولید کرد. دراین واکنش در واقع اکسید های فلزی نقش بازها را دارند و با اسیدها وارد واکنش شیمیایی می شوند.

آب + نمک      →     اسید + نافلز

برای مثال اکسید فلز مس با هیدروکلریک اسید ترکیب می شود و محصول مس کلرید (نوعی نمک) در آب تولید می شود.

HCl ( l ) + CuO ( s)     →      CuCl 2 ( l ) + H 2 O (l) 2

ترکیب با کربنات فلزات

کربنات های فلزی عمدتا ترکیباتی خنثی هستند. این ترکیبات می توانند با خنثی سازی اسیدها موجب تشکیل نمک ها شوند.

کربن دی اکسید   +   آب   +   نمک   →    کربنات فلز  +    اسید

(l)Na2CO3 (aq) + 2 HCl (aq)    →    2 NaCl (aq) + CO2 (aq) + H2O

برای مثال در این واکنش سدیم کربنات در واکنش با هیدروکلریک اسید آب، گاز کربن دی اکسید و نمک تولید میکند.