تعرف على علم الكيمياء
أولاً/ ما هو عنصر الصوديوم؟ What is Sodium element
– التوزيع الإلكتروني له: 1S2 , 2S2 2P6 , 3S1
– هو معدن خفيف ذو لون فضي أبيض ، شديد الفعالية وينتمي إلى عائلة المعادن الأساسية المكونة للمجموعة الأولى في الجدول الدوري للعناصر.
– يتأكسد (Na) في الهواء، ويتفاعل بشكل عنيف مع الماء أي يجب حفظه في وسط غير مؤكسد.
– يكون (Na) في درجة حرارة الغرفة طرياٍ لدرجة أنه يمكن قطعه بالسكين. وفي الهواء، يتناقص البريق الفضي بسرعة كبيرة على سطح مقطع حديث العهد. ويعد ناقلا جيدا للحرارة.
– الجدول التالي يوضح بعض الخواص العامة لعنصر (Na) :
ثانياً/ اكتشافه ووجوده في الطبيعة Discovery of Sodium
– عُزل (Na) لأول مرة عام 1807م من قبل همفري ديفي والذي حضره بالتحليل الكهربائي لـ NaOH.
– في عام 1912م استطاع داونز (Downs)أن ينتج (Na) بكميات تجارية من التحليل الكهربائي لمصهور مزيج من NaCl و CaCl2.
– اشتق من الصوديوم أسمه من العربيه (صودا Soda) نبات يحتوي على نسبة كبيرة من Na2CO3 وهو الاسم القديم لهذا الملح.
– ويقال أيضاً بأن أصل التسمية من اللاتينية والألمانية natrium مشتق من natron كلمة تشير إلى وجود هذا الملح على شواطئ بحيرة Natron .
– يوجد (Na) بنسبة 2.83% من القشرة الأرضية فهو العناصر الواسعة الانتشار في الطبيعة.
– لا يوجد هذا العنصر بشكل حر في الطبيعة لأنّه سريع التأكسد في الهواء، ويتفاعل بشكل عنيف مع الماء، أي يجب حفظه في وسط غير مؤكسد.
– أهم مصادر (Na) : الملح الصخري (NaCl)، والترونا (Trona) NaHCO3.Na2CO3.2H2O وملح شيلي (نترات الصوديوم) والكبريت.
ثالثاً/ تحضير عنصر الصوديوم Preparation of Sodium
– استحصل (Na) قديما بتسخين مادة الصودا الكاوية مع مزيج من الكربون والحديد عند درجة 1000 Co حسب التفاعل التالي:
– يحضر (Na) حديثا بالتحليل الكهربائي لمصهور مزيج كلوريد الصوديوم (40%) وكلوريد الكالسيوم (60%) أو فلوريد الصوديوم. لهذا الغرض خلية التحليل والتي تعرف بخلية داونز. ينصهر المزيج عند الدرجة 580 Co وهي درجة الحرارة التي تعمل عندها الخلية. وتحدث فيها التفاعلات التالية:
– ينتج (Na) بكميات تجارية عام 1855م بواسطة إرجاع كربونات الصوديوم وبوجود الكربون في الدرجة 1100 Co وفق عملية Deville:
رابعاً/ الخواص الكيميائية للصوديوم Chemical properties of Sodium
(1) تفاعل الصوديوم مع الأكسجين OxygenReaction between Sodium and
يحترق (Na) في جو من الأكسجين بلهب أصفر ساطع مشكلاً Sodium Oxide وSoudium peroxide :
(2)تفاعل الصوديوم مع الماء Reaction between Sodium and water
يتحد (Na) مع الماء بشدة مشكلاً Sodium hydroxide وغاز الهيدروجين:
يكون هذا التفاعل ناشراً للحرارة، حيث تتفاعل القطع الصغيرة منه بشكل سريع مع الماء وتستمر بالتلاشي حتى نهاية التفاعل، في حين يؤدي وجود القطع الكبيرة منه إلى حدوث انفجارات.
(3) التفاعل مع أشباه المعادن Reaction between Sodium and non-metals
– يتفاعل (Na) بالتسخين مع اللامعادن ويعطي مركبات تتمتع بالصفات الشاردية.
– يشكل (Na) مع الهالوجينات مركبات الهاليدات، ومع الكبريت يعطي كبريتيدات، ومع الفوسفور الفوسفيدات ، ويمكن كتابة التفاعلات العامة بالشكل:
(4) التفاعلات الأخرى للصوديوم
– يمكن أن يتفاعل (Na) مع الحموض والكحول الإثيلي وخاصة النشادر بوجود وسيط وحرارة مطلقة غاز الهيدروجين ومشكلة NaCl أو إيتيلات أو أميد الصوديوم:
– يمكن استعمال (Na) في استحصال بعض المعادن الأقل منه كهروجابية بالتسخين كما في المثال التالي:
– تنحل المعادن الأساسية في الزئبق وتعطي مركباً يدعى بالملغمة. فالصوديوم ينحل في الزئبق ليعطي ملغمة الزئبق (Na/Ag) هذه الملغمة تكون سائلة إذا كانت كمية الصوديوم قليلة ، وصلبة إذا كانت كمية (Na) كبيرة. ويمكن استعمال الملاغم على أنها عوامل مرجعة قوية كما أن لها بعض الاستعمالات الأخرى.
خامساً/ استخدامات عنصر الصوديوم Uses of Sodium
يستخدم معدن (Na) في:
(1) تنقية بعض المعادن الفعالة مثل الزركونيوم والبوتاسيوم المستخلصين من مركباتهما.
(2) تحسين بنية بعض الخلائط.
(3) تنعيم السطوح.
(4) تنقية المعادن المنصهرة.
(5) إنارة شوارع المدن باستعمال مصابيح الصوديوم البخاري، وتكون ألوان الضوء الصادر متعلقة بضغط بخار الصوديوم في المصباح.
(6) نقل الحرارة في بعض أنماط المفاعلات النووية، ويتم استعماله هنا بحالته السائلة.
(7) الاصطناع العضوي كعامل مرجع.
(8) يستعمل (Na) المنصهر كوسيلة للتبريد في بعض أنماط مفاعلات النيترونات السريعة، إنه يتمتع بمقطع امتصاص نيتروني منخفض، وهي خاصة مرغوبة لتأمين تدفق نيتروني مرتفع، كما أنه ناقل للحرارة متميز. هذا وتسمح درجة غليانه العالية أن يتم عمل المفاعل في ضغوط طبيعية.
سادساً/ تأثير الصوديوم في جسم الأنسان
(أ) المحافظة على حجم السائل في الجسم
يلعب صوديوم المصل الدموي وصوديوم البول أدواراً أساسية في الطب، سواء في المحافظة على الصوديوم أو في تشخيص الاضطرابات التي تسبب خللاً في موازنة الملح أو الصوديوم مع الماء في الجسم.
(ب) المحافظة على الكمون الكهربائي في النسج الحيوانية
– تعد كاتيونات الصوديوم أساسية في وظيفة العصبونات (لدماغية والعصبية)، وفي الميزان التناضجي بين الخلايا والسائل البيني، وذلك فيما يخص وسائط توزعها في كافة أجسام الحيوانات، ويتم ذلك من خلال مضخة Na+ / K+ ( وهي إنزيم موجود في الغشاء السيتوبلازمي).
– يشكل (Na) الكاتيون الأساسي في السائل الموجود خارج الخلايا لدى الثدييات، وقليل منه يوجد داخل الخلايا.
سابعاً/ تأثير الصوديوم على البيئة
– برغم أن (Na) لا يعد مغذياً أساسياً في غالبية أنواع النبات، فإنه ضروري لعمليات الاستقلاب لدى بعض النباتات، ويستعمل الصوديوم في هذ النباتات في تصنيع الكلوروفيل.
– نظراً لارتفاع الملوحة في التربة، أصبح كل من التوتر التناضجي وسّمية الصوديوم في النباتات، وبخاصة حبوب المحاصيل، ظاهرة تعمّ العالم بأكمله ، إذ أن وجود تراكيز عالية من الصوديوم في محلول التربة يحد من قابلية النباتات لامتصاص الماء، وذلك بسبب انخفاض محتوى التربة من المياه ، وهو ما يؤدي إلى ذبول النبات بالإضافة إلى ذلك ،ّ فإن زيادة تركيز الصوديوم في بلازما خلايا النبات يمكن أن يقود إلى قصور إنزيمي يظهر على هيئة نخور، وقد يؤدي إلى موت النبات.
المراجع: دراسة كيميائية تحليلية مفصلة لعناصر الجدول الدوري / الأستاذ الدكتور حسن بوزيّان أستاذ بقسم الكيمياء بالمدرسة العليا للأساتذة / الجزء الأول / أبريل 2017 / الجزائر.
