تفاعل الصوديوم مع الماء
منذ زمن طويل يتشكل الصوديوم على مر السنين من الصخور والتربة وينتقل في النهاية إلى المحيطات حيث يمتد تأثيره لمدة تتراوح بين 50 إلى 60 سنة في الماء. تحتوي مياه البحر على تركيز صوديوم يصل إلى 11000 جزء من المليون. أما الأنهار فتحتوي على تركيز صوديوم يصل إلى 9 أجزاء في المليون فقط.
تحتوي المياه المستخدمة للشرب عموما على نحو 50 ملغ / لتر من الصوديوم، وهذه القيمة أعلى بشكل واضح مقارنة بالمياه المعدنية.
بأي طريقة يتفاعل الصوديوم مع الماء
عندما يتفاعل الصوديوم بشدة مع الماء، يتم تكوين محلول عديم اللون يحتوي على الهيدروكسيد الصوديوم القوي (غاز الصودا الكاوية) وغاز الهيدروجين. ويعتبر هذا التفاعل رد فعل يتميز بقوة الطرد للحرارة.
يتم تسخين معدن الصوديوم، وقد يشتعل ويحترق بشعلة برتقالية مميزة، ويتفاعل غاز الهيدروجين الذي يتحرر أثناء الاحتراق بقوة مع الأكسجين الموجود في الهواء.
عدد قليل من مركبات الصوديوم تتفاعل بشدة مع الماء، ولكنها قابلة للذوبان بشكل كبير فيه.
ذوبان الصوديوم ومركبات الصوديوم
يتوفر عدد من الأمثلة على ذوبان الصوديوم في الماء. معظم مركبات الصوديوم المعروفة هي كلوريد الصوديوم (NaCl) ، والمعروف باسم ملح المطبخ (الطعام). وللذوبان في الماء بشكل كاف في يتم تسخينها ل 20 درجة مئوية 359 غ / ل و مركب أخر وهو كربونات الصوديوم (Na 2 CO 3 ) وهو أيضا قابل للذوبان في الماء بشكل كاف في 20 درجة مئوية.
ما سبب وجود الصوديوم في الماء
توجد مركبات الصوديوم بشكل طبيعي في الماء، حيث ينبع الصوديوم من الصخور والتربة، وليس فقط في البحار بل أيضا في الأنهار والبحيرات وتحتوي على كميات كبيرة من الصوديوم، كما ذكر سابقا.
ومع ذلك، فإن تركيز المواد الكيميائية يكون أقل بكثير، وهذا يعتمد على الظروف الجيولوجية وتلوث مياه الصرف الصحي.
الاستخدامات الشائعة لمركبات الصوديوم
يمكن استخدام هيدروكسيد الصوديوم المركب لمنع انسداد أنابيب الصرف الصحي، ويتم استخدام كربونات الصوديوم أيضا في تنقية المياه لتحييد الأحماض. ويستخدم أيضا هيدروجين كربونات الصوديوم كمكون في مساحيق الغسيل، وتستخدم في صناعات النسيج والجلود وإنتاج الصابون والمطهرات. وتحتوي المنظفات الصحية أيضا على عنصر من مركبات الصوديوم وهو كلوريد الصوديوم.
تستخدم مركبات الصوديوم في العديد من الأغراض الصناعية المختلفة، مثل تطبيقها في علم المعادن وكعامل تبريد في المفاعلات النووية، بالإضافة إلى استخدام نترات الصوديوم كأسمدة اصطناعية.
ماذا عن الصناعات الكيميائية
يستخدم حوالي 60٪ من الصوديوم في الصناعات الكيميائية، إذ يتم تحويله إلى غاز الكلور أو هيدروكسيد الصوديوم أو كربونات الصوديوم، ويستخدم حوالي 20٪ من الصوديوم في الصناعات الغذائية كمادة حافظة أو نكهة. يتم استخدام المتبقي كمحلول ملحي طبي مفيد لحالات الإنفلونزا والبرد في فصل الشتاء، على سبيل المثال.
استخدامات أخرى للصوديوم
يمكن استخراج عدة معادن من أضواء المصابيح مثل الصوديوم والبريليوم والثوريوم والتيتانيوم والزركونيوم، حيث يحتوي جزء صغير من الصوديوم عادةً في أضواء النيون ويؤدي هذا إلى ترشيد استخدام الكهرباء. ويتم استخدام النظائر المشعة لعنصر الصوديوم (Na) في البحوث الطبية.
ما هي الآثار البيئية الخطيرة للصوديوم في الماء
يرفع الصوديوم درجة حرارة الماء ، أي أنه خطر عند وجوده فيها. ومع ذلك ، فإن كلوريد الصوديوم ليسله مخاطر بيئية فالصوديوم معدن غذائي للحيوانات ولكن النباتات بالكاد لا تحتوي على أي صوديوم. و يشكل غذائية عالية للأسماك وقد يساهم كلوريد الصوديوم الناقص من المطهرات الصحية في تكوين الهيدروكربون المعالج بالكلور ، وبالتالي قد يشحن مياه الصرف بشكل كبير.
يوجد نظير واحد من الصوديوم بشكل طبيعي ومستقر، وبالمقابل يوجد 13 نظيرًا غير مستقرة للصوديوم، حيث تشع بشكل معتدل.
مركبات الصوديوم وجسم الإنسان
يوجد الصوديوم في جسم الإنسان بكميات تصل إلى حوالي 100 غرام، وهو معدن غذائي مسؤول جزئيا عن وظائف الأعصاب. يحتوي الدم على 3.3 جرام / لتر من الصوديوم، حيث ينظم توازن السوائل الخلوية الإضافية وقاعدة الحمضية لأغشية الدم بمساعدة البوتاسيوم .
تناول جرعة زائدة من ملح المطبخ يمكن أن يؤدي إلى زيادة ضغط الدم، وتصلب الشرايين وفرط التنسج، وارتباك وزيادة خطر الإصابة بالعدوى. وعلى العكس، يمكن أن يؤدي نقص صوديوم الدم إلى الجفاف، والتشنج، وشلل العضلات، وتأخر النمو، والخدر العام.
عمومًا، يتطلب تناول حوالي 300 غرام من كلوريد الصوديوم يوميًا للبشر للحفاظ على مستوى متوازن من الصوديوم، والأشخاص الذين يعانون من الإسهال أو تأثيرات صحية أخرى التي تزيد من حاجتهم للملح، فإنهم يحتاجون إلى كمية غذائية أعلى من الصوديوم.
المعدل الطبيعي لتناول ملح المطبخ للبالغين هو 9 غرام في اليوم، وهو يترجم إلى حوالي 4 غرام من الصوديوم. وينصح الخبراء الأشخاص الذين يعانون من أمراض القلب والكلى باتباع نظام غذائي منخفض الصوديوم.
تم إثبات أن محلول الملح المصنوع من ملح الأطعمة المنزلي له تأثير قوي على علاج الغثيان في الأيام الأولى، وفي الوقت نفسه، قد تؤثر الصودا الكاوية بشكل عميق على الأنسجة.
ما هي تقنيات تنقية المياه التي يمكن تطبيقها لإزالة الصوديوم من الماء
يمكن استخدام تقنيات مثل التناضح العكسي والغسيل الكلوي والتقطير والتبادل الأيوني لإزالة كلوريد الصوديوم من الماء، والتناضح العكسي هو الأكثر اقتصادية من حيث التكلفة والطاقة المطلوبة.
يتم تطبيق الصوديوم في تنقية المياه. حيث يمكن أن يعمل كأيونات مضادة للكالسيوم والمغنيسيوم في أجهزة تنقية الماء . ويتم تطبيق الصودا الكاوية والصوديوم لكل الكربونات لتحييد الأحماض. يتم تطبيق مركب ( NaHSO 3 ) الصوديوم كمخفف للمواد الكيميائية المؤكسدة بقوة ، وكبريتيد الصوديوم (Na 2 S) لترسيب المعادن المعقدة.