الصوديوم Sodium أو النتريوم Natrium
العنصر الحادي عشر في الجدول الدوري للعناصر
* تقديم :
1 – الصوديوم هو عنصر كيميائي رمزه Na وعدده الذرّي 11 لإحتواء نواته على 11 بروتون ، وكتلته الذرية 23 غ / مول . ينتمي إلى مجموعة الفلزّات القلوية في الجدول الدوري , كثاني عناصر المجموعة الأولى . وهو فلزّ طري لونه أبيض فضّي , يتميّز بنشاطه الكيميائي الكبير فهو يحترق في الهواء بلهب أصفر ، كما أنّه شديد التفاعل مع الماء والرطوبة الجوّية ، لذلك يحفظ في زيت البرافين .
2 – لا يوجد الصوديوم بشكل حرّ في الطبيعة ، وهو سادس أكثر العناصر الكيميائية وفرة في القشرة الأرضية ، ويوجد في العديد من الفلزات كلفلسبار والصوداليت والهاليت .
3 – للصوديوم دور حيويّ أساسي مهمّ للإنسان وللحيوانات في ضبط ضغط الدم والضغط التناضحي ( الإسموزي ) في الجسم ، ونقل الإشارات العصبية .
إكتشاف الصوديوم وأصل التسمية :
1 – اكتشف عنصر الصويوم لأوّل مرّة بشكله الحرّ من قبل همفري ديفي سنة 1807 وذلك من التحليل الكهربائي لمصهور هيدروكسيد الصوديوم .
2 – مركّبات الصوديوم وخاصة كلور الصوديوم وكربونات الصوديوم معروفة ومتداولة منذ المصريون القدماء الذين قاموا باستخراج الأملاح من وادي النطرون واستعملوها في تحنيط الموتى ، ولذلك سادت كلمة نتر المصرية في العديد من اللغات , ففي اللغة الإغريقية ( نترون ) ، وفي العربية نطرون ، وفي الرومانية ( نتريوم ) . ولا تزال التسمية اللاتينية لعنصر الصوديوم Natrium هي السائدة
وجود الصوديوم في الطبيعية :
1 – لا يوجد الصوديوم حرّاً في الطبيعية ، بسبب نشاطه الكيميائي الكبير . إنّما يدخل في تركيب العديد من الفلزات ، والتي يمتاز البعض منها ككلوريد الصوديوم بالانحلالية الكبيرة في الماء لذا يعدّ ماء البحر أحد مصادر الصوديوم الهامّة .
2 – يوجد الصوديوم في الطبيعة على شكل نترات الصوديوم ( المعروف باسم ملح تشيلي ) NaNO3 ، أو على شكل كربونات كما في مكامن وادي النطرون Na2CO3•10 H2O , أو شكل كلوريدNaCl كما في الهاليت .
* الإنتاج والتحضير :
1 – يعود تاريخ إنتاج الصوديوم بشكل تجاري إلى أواخر القرن التاسع عشر ، وذلك بواسطة الاختزال الكربوحراري لكربونات الصوديوم عند درجات حرارة تفوق 1100 °م :
Na2CO3 + 2C + Δ → 2Na + 3CO ↑
2 – يُنتج الصوديوم حالياً بشكل تجاري من التحليل الكهربائي لمصهور كلوريد الصوديوم مع كلوريد الكالسيوم ( 40 % NaCl و 60 % CaCl2) ، من أجل تخفيض نقطة الانصهار دون 700 °م في خلية داونز, هذه الطريقة التي حازت على براءة اختراع سنة 1924 . حيث يتشكّل الصوديوم على المهبط , ويتشكّل الكلور على المصعد : 2NaCl → 2 Na + Cl2
* نظائر الصوديوم :
يوجد للصوديوم نظير واحد مستقر، وهو 23Na ، ونظيران مشعَّان وهما : 22Na ، 24Na، يُستخدم نظيرا الصوديوم 22Na و24Na في الطب النووي كمواد اقتفاء .
* الخواص الفيزيائية :
1 – يكون الصوديوم في الظروف القياسية من الضغط ودرجة الحرارة على شكل معدن طري فضّي اللون . يمكن قطعه بسهولة بالسكّين ، حيث أن قيمة صلادة تبلغ 0.5 حسب مقياس موس . وهو ناقل جيّد للكهرباء وللحرارة .
2 – يعد الصوديوم ثالث أقلّ المعادن كثافة ( 0.968 غ / سم3 ) بعد الليثيوم والبوتاسيوم ، نقطة انصهاره 97.82 °م . ونقطة غليانه 883 °م .
* الخواص الكيميائية :
1 – يعد الصوديوم من العناصر النشيطة كيميائياً ومن المختزلات القويّة , فهو يتفاعل بسهولة مع العديد من العناصر وبعض المركّبات ، ويكون تفاعله عنيفاً مع اللامعادن كالكلور والكبريت .
3 – يرتبط الصوديوم مع الأكسجين ليشكّل عدّة أكاسيد أشهرها : أكسيد الصوديوم Na2O، وفوق أكسيد الصوديوم NaO2 .
4 – يتفاعل الصوديوم مثل باقي الفلزات القلوية مع الماء بتفاعل عنيف ناشر للحرارة ، حيث يتشكّل هيدروكسيد الصوديوم وينطلق غاز الهيدروجين . Na + 2H2O → 2NaOH + H22
5 – يتفاعل الصوديوم بشكل عنيف أيضاً مع الكحولات ، ولكن بشكل أخفّ من تفاعله مع الماء ، ليشكّل الألكوكسيدات الموافقة . يكون تفاعل الصوديوم عنيفاً أيضاً مع المذيبات العضوية الكلورية مثل ثنائي كلورو الميثان والكلوروفورم ورباعي كلوريد الكربون .
6 – يشكل الصوديوم بتفاعل هيدروكسيده ( الصودا الكاوية NaOH) :
آ – مع الحموض اللاعضوية الأكسجينية :
كربونات الصوديوم ( رماد الصودا، Na2CO3 ) وبيكربونات الصوديوم ( صودا الخبز ، NaHCO3 ) , ونترات الصوديوم ( نتر الصودا NaNO3 ) ، وسلفات الصوديوم الحمضية والمعتدلة NaHSO4, Na2SO4, وكذلك أملاح فوسفات الصوديوم الأحادية والثنائية والثلاثية Na3PO4 ، Na2HPO4 NaH2SO4 بالإضافة إلى ثيو كبريتات الصوديوم (Na2S2O3•5H2O) والبورق Na2B4O7•10H2O ) )
ب – مع الحموض اللاعضوية اللأكسجينية :
كلور الصوديوم ( ملح الطعام أو ملح المائدة NaCl ) وهو أكثر مركّبات الصوديوم اللاعضوية شيوعاً في الطبيعة , وفلوريد الصوديوم NaF، وبروميد الصوديوم NaBr ، ويوديد الصوديوم NaI , وكبريت أحادي الصوديوم NaHS , وكبريت ثنائي الصوديوم Na2S .
ج – مع الحموض العضوية :
فورمات الصوديوم H-COONa , أسيتات الصوديومCH3-COONa , أوكزالات الصوديوم , سترات الصوديوم .
7 – تعتبر الصوابين هي أملاح صوديوم للأحماض الدهنية R- COONa .
* التبريد :
يستخدم الصوديوم السائل في تبريد المفاعلات النووية لقدرته العالية على نقل الحرارة . كما أنّه سهل الانصهار وذو نقطة غليان مرتفعة نسبيّاً ممّا يمكّن من العمل في المفاعلات تحت ضغوط عادية غير مرتفعة . وعندما تكون هناك الحاجة لإيقاف وإعادة تشغيل المفاعل لعدّة مرات، فإنّه من الأفضل استخدام سبيكة صوديوم – بوتاسيوم ( NaK ) للتبريد، إذ أنّها سائلة عند درجة حرارة الغرفة ، بالتالي لا تتصلّب مادة التبريد في الأنابيب .
* خاتمة :
1 -لإنارة الشوارع وتحسين الرؤية في الضباب تستخدم مصابيح بخار الصوديوم ، والتي تتميّز بلونها الأصفر البرتقالي الذي يوضح الرؤية .
2 – مطافئ الحريق ذات الأساس المائي غير مناسبة لإطفاء حرائق الصوديوم والمعادن القلوية ، فهي بالعكس تعمل على تسريعها . ولإطفائها تستعمل مطافئ بودرة جافّة من مسحوق الملح NaCl والرمل ومثبّط لهب فوسفاتي عضوي .