عنصری که میخواهیم دربارهاش صحبت کنیم، به تنهایی مادهی منفجره است و همراه با کلر، تبدیل به نمک میشود! سدیم یک عنصر وحشی و پریشان است که در بسیاری از ترکیبها وجود دارد. به غیر از نمک طعام که روزانه آن را مصرف میکنید، سدیم در جوش شیرین، سدیم پراکسید و بوراکس یا سدیم بورات دیده میشود. این عنصر برای کنترل فشار خون و عملکرد سیستم عصبی بدن بسیار حیاتی است.
انفجار
هنگامی که سدیم با آب ترکیب میشود، واکنش شدیدی نشان میدهد. این واکنش سدیم هیدروکسید، گاز هیدروژن و حرارت تولید میکند (واکنش گرمازا است). این حرارت به قدری است که گاز هیدروژن را مشتعل کرده و باعث میشود انفجاری رخ دهد. واکنش سدیم و آب به قدری سریع رخ میدهد که محققان آن را در فیلمهای ضبط شده چندین مرتبه آهسته میکنند تا بتوانند به جزئیاتش پی ببرند. بر اساس پژوهشهایی که در مجلهی نیچر منتشر شده است، سدیم در واکنش با آب ابتدا الکترونهایش را از دست داده و تبدیل به یون مثبت میشود. سپس یونهای مثبت با شدت یکدیگر را دفع میکنند و موجب پاره پاره شدن کل سدیم میشوند. چنین پدیدهای سطح بیشتری میان آب و سدیم ایجاد میکند و در نتیجه واکنش شدیدتر خواهد شد.
مهمترین دادههای سدیم عبارتاند از:
- عدد اتمی (تعداد پروتونها در هسته): ۱۱
- نماد اتمی (در جدول تناوبی):Na
- وزن اتمی (جرم متوسط اتم): ۲۲.۹۸۹۷۶۹۲۸
- حالت فیزیکی در دمای اتاق: جامد
- چگالی: ۰.۹۷ گرم بر سانتیمتر مکعب
- نقطهی ذوب: ۹۷.۸۰درجهی سانتیگراد
- نقطهی جوش: ۸۸۳ درجهی سانتیگراد
- تعداد ایزوتوپها (اتم هایی از یک عنصر با تعداد متفاوت نوترون): ۲۱ ایزوتوپ، که 1ایزوتوپ آن پایدار است.
- فراوانترین ایزوتوپ ها: سدیم ۲۳ با ۱۰۰ درصد فراوانی در طبیعت
فلز واکنشگر
سدیم یک فلز قلیایی است که در ردیف سمت چپ جدول تناوبی عناصر قرار گرفته است. سایر فلزات قلیایی و هم گروه سدیم عبارتاند از: لیتیوم، پتاسیم، روبیدیم، سزیم و فرانسیم. نکتهی مشترک میان این عناصر، داشتن تنها یک الکترون در لایهی ظرفیت است. اتمها برای پیوند با یکدیگر الکترونهایشان را به اشتراک میگذارند. داشتن تنها یک الکترون در لایهی بیرونی به فلزات قلیایی این امکان را میدهد که خیلی ساده الکترون اضافی خود را با یک عنصر دیگر به اشتراک بگذارد. به همین دلیل میتوان گفت که فلزهای قلیایی را هرگز نمیتوان به تنهایی در طبیعت یافت، بلکه همیشه در ترکیب با دست کم یک عنصر دیگر دیده میشوند.
ترکیبهای سدیمدار از زمانهای باستان شناخته شدهاند. برای مثال مصریان باستان از ترکیبی به نام ناترون برای مومیایی کردن اجساد و خشک کردن و نگهداری گوشت استفاده میکردند. ناترون ترکیبی از خاکستر کربنات سدیم و جوش شیرین (بیکربنات سدیم) است.
اما براساس دادههای انجمن سلطنتی شیمی، امتیاز کشف سدیم متعلق به همفری دیوی (Humphry Davy) شیمیدان انگلیسی است. او هنگام الکترولیز هیدروکسید سدیم، موفق شد سدیم را جداسازی کند. هرچند که واکنش سدیم خالص با آب سرگرمکننده است، اما سدیم خالص کاربردهای عملی چندانی ندارد. میتوان از سدیم مذاب به عنوان خنک کننده در رآکتورهای هستهای استفاده کرد. براساس اعلام کمپانی هیتاچی که خود سازندهی این نوع خنک کنندههاست، سردسازهای سدیمی ایمنی بیشتری دارند، زیرا رسانای خوب گرما هستند و در صورت لزوم میتوانند حرارت اضافی تولید شده را پراکنده کنند.
از طرف دیگر سدیم در ترکیب با عناصر دیگر کاربردهای فراوانی دارد. بوراکس در مواد شوینده و بهداشتی استفاده میشود، جوش شیرین در پخت مواد خوراکی کاربرد دارد و نیتریت سدیم برای حفاظت از مواد غذایی، به ویژه گوشت مورد استفاده است.
در بدن ما انسانها، سدیم به تنظیم میزان آب بدن کمک میکند و برای کنترل فشار خون نیز بسیار مهم است. با وجودی که انجمن قلب امریکا اعلام کرده که هر فرد باید روزانه ۱۵۰۰ میلیگرم نمک طعام مصرف کند، این عدد دربارهی شهروندان امریکایی چیزی حدود ۳۴۰۰ میلیگرم در روز است. مصرف متعادل نمک میتواند خطر ابتلا به بیماریهای قلبی و عروقی را کاهش دهد.
سدیم در طبیعت
- سدیم ششمین عنصر فراوان در کرهی زمین است.
- تفاوت بین سدیمکلرید و نمک طعام این است که نمک طعام حاوی مقادیری ید است.
- مسمومیت با نمک طعام پدیدهای خطرناک است. در سال ۲۰۱۳ یک جوان نوزده ساله پس از سرکشیدن یک شیشه سس سویا به حالت اغما رفت. زیرا سدیم بیش از اندازهای که وارد بدنش شده بود، آب را از مغز خارج کرده و به جریان خون برده بود. به همین دلیل بدن او دچار تشنج و سپس بیهوشی شد. این مرد با درمان پزشکان زنده ماند و درگیر عوارض بلندمدت جانبی نشد.
- ناترون که توسط مصریان برای مومیایی کردن استفاده میشد، در طبیعت هم وجود دارد. دریاچهای از ناترون در کشور تانزانیا موجود است. حیواناتی که از آب این دریاچه استفاده کردند، تلف شدهاند و اجساد آنها سالم مانده است.
- سدیم یکی از اجزای سازندهی MSG یا مونوسدیم گلوتامات است. این ماده بویی شبیه گوشت دارد و در طعمدهندههای مصنوعی خوراکی استفاده میشود.
- چراغهای زرد خیابان، مدیون عنصر سدیم هستند. این لامپهای سدیم ترکیبی از گاز نئون و سدیم جامد اند. براساس ادعای مرکز فناوری ادیسون (Edison Tech Center) این نوع لامپ در سال ۱۹۲۰ اختراع شده است.
پژوهشهای فعلی
بر دوش این عنصر ارزان قیمت و فروتن وظیفهی بزرگی نهاده شده: توقف گرمایش جهانی! سدیم کربنات یا خاکستر سودا، یک نرمکنندهی آب است که به سادگی از نمک یا سنگ آهک تولید میشود. امروزه محققان این پودر سفید را به شکل توپهای بسیار کوچک، پیزی شبیه دانههای خاویار درآوردهاند. این کپسولهای ریز میتوانند گازهای گلخانهای را از خروجی نیروگاه های با سوخت فسیلی حذف کنند.
محقق این پروژه، مهندس جان وریچلا (John Vericella) از لابراتوار ملی لارنس لیورمور (Lawrence Livermore National Laboratory) میگوید: «گاز کربن دی اکسید در برخورد با این توپهای کوچک جذب آنها میشود. بشر در هر سال مقدار باورنکردنی ۱۰ گیگاتن کربن دی اکسید تولید میکند که این عدد بیش از وزن تودهی انسانها و گیاهان در یک سال است! کربن دی اکسید حرارت را در اتمسفر حبس کرده و موجب گرمای کرهی زمین میشود.» وریچلا ادامه میدهد: «یکی از راههای کاهش آلایندگی گازهای گلخانهای، حذف کربن از خروجی نیروگاهها است. در بسیاری از نیروگاهها از ترکیبات حاوی نیتروژن به نام آمینها استفاده میشود. اما این روش مشکلاتی به همراه دارد. آمینها که به صورت اسپری روی برجهای تصفیهی فولادی پاشیده میشوند، به مرور زمان این برجها را دچار خوردگی میکنند. همچنین در این روش کربن به طور کامل از خروجی سوخت حذف نمیشود.
اما کپسولهای سدیم کربنات جاذبهای بسیار خوبی برای گاز کربن دی اکسید هستند. این توپهای ریز با توجه به خواص ترمودینامیکی و نفوذپذیری بالایشان میتوانند کربن دی اکسید را جذب کنند. این روش در ابتدا کمی آهستهتر از روش برجهای فولادی است، اما با گذشت زمان که کرههای سدیم کربنات بزرگتر میشوند، فرآیند جذب سرعت میگیرد و در نتیجه بازدهی آن بیشتر میشود. در این صورت میزان حذف در این روش صد برابر بیشتر از روش برجهای فولادی میشود.»
National Geographic
وریچلا دربارهی نتایج این پژوهش توضیح میدهد: «تاکنون در ابعاد آزمایشگاهی از این کرههای ریز نتایج بسیار خوبی گرفتهایم. اما مشکل اینجاست که ابعاد مواد خروجی نیروگاهها بسیار زیاد است. گام بعدی ما بزرگ کردن مقیاس این روش است. هنوز تا برطرف کردن مشکل گازهای گلخانهای راه زیادی باقی است.»
Maryam Doroodian
منابع:
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.