اصوديوم م1

تحضير الصوديوم بالطريقة الصناعية

تحضير الصوديوم

  الصوديوم عنصر مهم في معظم عمليات التقنية وجميع طرق تحضير تلتقي  مع التحليل الكهربائي لملح كلور الصوديوم   المنصهر  وافضل الطرق   خلية (داون ) التي تتالف من قطب او مسرى موجب  من الغرافيت  ذو شكل اسطواني  محاط بشبكة من الصلب  , مسرى سالب .

 والالكتروليت يكون عادة مخلوطا مع كلور الصوديوم  وكلور الكالسيوم  والاخير يضاف لاختزال نقطة انصهار كلور الصوديوم تقريبا (500C) واحيانا  قليل من الكالسيوم ينطلق مع معدن الصوديوم  ويحافظ على الفجوة  بين المسرى الموجب والمسرى السالب  بان تكون اقل ما يمكن  لتقليل المقاومة  , والكلور  ينطلق حرا على سطح المسرى الموجب  مرتفعا

خلال قمع من النيكل حيث يجمع . بينما الصوديوم ينطلق على المسرى السالب  حيث يصنع  من المرور خلال المسرى الموجب  لوجود  الاطار  الموضح بالشكل

 الصوديوم المنصهر يجمع خلال  منارة دائرية  مرتفعا خلال الانبوب

الصوديوم

 معدن فضي  ابيض قضي طري ينصهر بالدرجة  (97.5C) ويغلي بالدرجة (880)مئوية متبخرا حيث يعطي غاز بنفسجي احادي الذرة   كما يمكن  تشكيله او سحبه  من خلال الاسلاك  ولهذا فهو يستعمل  لتفيف المذيبات العضوية مثل  الاثير والبنزن حيث لا يتفاعل كيميائيا , ويتفاعل الصوديوم بسهولة  مع الهواء الرطب مصدرا صوتا  مشكلا احادي اكسيد الصوديوم

حيث يتفاعل مع الرطوبة ليعطي ماءات الصوديوم  ومع الجو يشكل الكربونات  ولهذا السبب يحفظ معدن الصوديوم في اوعية محكمة بعيدا عن الهواء  تحت زيت الرافين

تاثير الاوكسجين في الصوديوم

يتفاعل الصوديوم والاكسجين معطيا اوكسيد الصوديوم  وفوق الاوكسيد

يمتلك هذا الاوكسيد رابطة شاردية  بين المعدن والاوكسجين وله بنية مكعبة  لونه ابيض  يمكن الحصول عليه  من الاكسدة مباشرة  مع الاوكسجين  الجاف , كما يمكن تحضيره من تفاعل ازيدالصوديوم ونتريت الصوديوم

 كما تنتشر  فوق الاكاسيد بين جميع عناصر الفصيلة الرئيسية الاولى (M2O2) ويتشكل فوق الاوكسيد الصوديوم  من التفاعل التالي

 وتمتاز  اكاسيد الصوديوم باتحادها مع الماء  لتعطي ماءات الصوديوم

واذا بقيت  درجة الحرارة منخفضة اثناء التفاعل فاننا  نحصل على الماء الاوكسجيني

 ويعتبر  فوق اوكسيد الصوديوم مؤكسدا قويا جدا  فهو يتحد مع غاز اول اوكسيد الكربون

(CO)  ليعطي كربونات الصوديوم  في يعطي  مع غاز ثاني اوكسيد الكربون  الكربونات  ويطلق الاوكسجين

 تاثير الماء في الصوديوم

يعوم الصوديوم في الماء ويكون التفاعل شديدا مطلقا الهيدروجين  وكمية من الحرارة  ولا يشتعل الهيدروجين المنطلق  الا اذا كان الماء حارا  او اعيقت حركة قطعت الصوديوم عن الدوران  كما ان الحرارة الناتجة  من التفاعل  يؤدي الى صهر قطعة الصوديوم

 تاثير اللامعادن في الصوديوم

 يتفاعل معدن الصوديوم مع الهالوجينات  والاوكسجين  والكبريت  وتكون حرارة التفاعل كبيرة  مما يؤدي الى اشتعال المعدن

 كما يتحد الهيدروجين مع الصوديوم ليعطي هيدريد الصوديوم  وتشكل المجموعة القلوية

 (1A) هيدريدات صلبة ومتبلورة  وتتمتع بروابط شاردية  مما يجعلها تتفكك في المحلات القطبية  مثل الماء  فالصوديوم يتفاعل مع الهيدروجين  بدرجة حرارة تقع  ما بين

 (400-350C) معطيا هيدريد  الصوديوم  الابيض

 كما يتفاعل  الصوديوم  مع الهالوجينات  لارجاع الاكاسيد  وكلور  المعادن الاقل كهرايجابية

 وينحل الصوديوم في النشادر  ليعطي  سائلا ازرق فاذا سخن  الصوديوم مع غاز النشادر تشكل  امين الصوديوم كما يذوب الصوديوم ايضا بسهولة  في الكحول  معطيا الايتوكسيد

 واخيرا يستخدم الصوديوم في الصناعة  استخداما  واسعا  لما يتمتع  به من صفة ارجاعية  كما انه يقوم بمهمة جيدة عند مزجه بالرصاص على شكل  خليطة تضاف الى  البنزين في المصافي لتحسين مواصفات الدق أي لرفع رقم   الاوكتان حسب التفاعل التالي  ويتشكل (TEL) رابع ايتل الرصاص

مركبات الصوديوم

1-    هيدريد الصوديوم  (NaH)

2-    هيدريد الصوديوم مركب شاردي   يحضر بالاتحاد المباشر  بين الصوديوم  وتيار مستمر من غاز الهيدروجين  او بواسطة تسخين احادي  اوكسيد الصوديوم  في تيار من غاز الهيدروجين عند (200C)

3-    احادي اوكسيد الصوديوم (Na2O)

4-     وهو يتالف شوارد  وافضل طريقة لتحضيره هي تسخين الصوديوم في كمية محددة من الاوكسجين  ثم تقطير الصوديوم الزائد  بالضغط المخلخل (الفراغي )

 

حيث يسلك مثل الاكاسيد  القاعدية ويتفاعل بعنف مع الاحماض ليعطي الاملاح

3- فوق اوكسيد الصوديوم (Na2O2)

 وهو يتكون من شوارد  وهي املاح ماء الاوكسجين

 (H2O2) والتي تصنع تجاريا بمرور الهواء  الجاف الخالي  من غاز ثاني اوكسيد الكربون خلال انبوب طويل يتحرك خلال  صواني الصوديوم  باتجاه معاكس  لتيار الهواء

يتفاعل فوق اوكسيد الصوديوم مع الماء  في درجة حرارة الغرفة  ليعطي الهيدروكسيد والاوكسجين

وعند حلمهة ماء الاوكسجين بالماء الجليدي يكون  حمضا ضعيفا

 ويتفاعل وق اوكسيد الصوديوم مع غاز ثاني اوكسيد الكربون ليعطي  الكربونات

ويستخدم فوق اوكسيد الصوديوم كعامل مؤكسد فعال  كما يستخدم في  التحليل الكيفي والكمي  لاكسدة املاح الكروم الثلاثية الى كرومات 

هيدرو كسيد الصوديوم

 يمكن تصنيع ماءات الصوديوم بطريقتين

1-    طريقة الكلس الصودي

2-    طريقة التحليل الكهربائي

طريقة الكلس الصودي

يتفاعل  محلول من كربونات الصوديوم  مع معلق الكلس المطفأ

 ومركز التوازن يعين بواسطة جداء الانحلال (K1.K2)

 وهكذا يكون تركيز (Ca2+) مشابه في كلا المركبين

 ماءات الصوديوم (NaOH)

بلولورات لؤلؤية بيضاء اللون  درجة انصهارها  (318)مئوية تذوب بسهولة  بالماء ناشرة الحرارة قوية  وتمتص بسهولة غاز ثاني اوكسيد الكربون من  الهواء مكونة قشرة  من كربونات الصوديوم على سطح الماءات .

لا تحفظ المحاليل المركزة من الماءات في اوعية زجاجية  لان الزجاج يذوب بسهولة  معطيا سلكات الصوديوم , ومصهور ماءات الصوديوم يتفاعل مع معظم المعادن ولكن لا يتفاعل مع الحديد والنيكل .

 الصفات الكيميائية الاخرى

1-ماءات الصوديوم قاعدة قوية ترسب الماءات او الاكاسيد لعديد من محاليل المعادن مثل

وتذوب بعض الماءات بزيادة من ماءات الصوديوم لتعطي املاحا الصوديوم ومعظم الاكاسيد الحمضية تذوب مكونة املاحا

2-بعض العناصر الاقل كهرجابية مثال الالمنيوم تذوب في ماءات الصوديوم مطلقا الهيدروجين

ويذوب الفوسفور الابيض  معطيا الفوسفين

3-الكلور ( او الهاليدات الاخرى ) تذوب في محاليل ماءات الصوديوم  والناتج يعتمد على طبيعة التفاعل

4-املاح الامونيا تطلق الامونيا (NH3) عندما تسحن مع ماءات الصوديوم

5-عند امرار اول اوكسيد الكربون  تحت الضغط في المحلول ماءات الصوديوم يتكون فورمات الصوديوم

 وتستعمل ماءات الصوديوم في امتصاص غاز ثاني اوكسيد الكربون وفي اغازات الحمضية الاخرى  وفي تصنيع الصابون  والورق والحرير  الصناعي والصبغات

كربونات الصوديوم (Na2CO3)

معظم الكميات من الكربونات تحضر تجاريا بطريقة الامونيا – الصودا او بطريقة صولفي

 ولكربونات الصوديوم اشستخدامات عديدة في صناعة الزجاج وصناعة  ماءات الصوديوم  واملاح الصوديوم وصناعة الورق

6-بيكربونات الصوديوم(NaHCO3)

 تحضر بامرار غاز ثاني اوكسيد الكربون في محاليل باردة ومركزة من  كحربونات الصوديوم حيث تنفصل بيكربونات  الصوديوم كبلورات بيضاء :

 وعند غليان المحلول ينطلق غاز ثاني اوكسيد الكربون بالاتجاه  المعاكس  وغاز ثاني اوكيد الكربون الذي ينطلق اثناء تسخين بيكربونات الصوديوم  وهذا ما يحدث عند استعمال مادة  ( البيكنغ بودرة )(PAkig powder)

البوتاسيوم

كيمياء البوتاسيوم ومركباته مماثلة لمعدن الصوديوم , ويوجد  البوتاسيوم في رماد الاخشاب كما يستخلص   من المياه  وهذه معروفة منذ القدم وهو فعال جدا  او من الصعب وجوده حرا   ولكن مركباته واسعة الانتشار  , اهم  المركبات  الكرناليت(KCl.MgCl2.H2O)  والفلدسبار

(KAlSi3O8)  والميكا (KH2Al3(SiO4)3)

تحضيره

 معدن البوتاسيوم  لا يحضر تجاريا بكمية كبيرة  بمدى واسع  ونحصل عليه  بطريقة التحليل الكهربائي لمصهور  ماءات البوتاسيوم  او السيانيد .

البوتاسيوم النقي ممكن الحصول عليه بتسخين كلور البوتاسيوم مع  معدن الكالسيوم فراغيا

ويقطر البوتاسيوم والتفاعل يتجه من اليسار الى اليمين

والبوتاسيوم من حيث صفاته يشابه  الصوديوم في الصفات الفيزيائية والكيميائية كلها  ,  وهو اطرى من الصوديوم  وله خوص اشعاعية لوجود النظير  في الصخور

مركبات البوتاسيوم

1-هيدريد البوتاسيوم  (KH)

وهو مشابه  لهيدريد  الصوديوم  وكنه اقل ثباتا   ويتفاعل مع الماء  بالطريقة نفسها  بقوة وعنف

2-احادي اكسيد البوتاسيوم (K2O)

 احادي اوكسيد البوتاسيوم يحضر بتسخين البوتاسيوم في انبوبة  تحوي  كمية قليلة من الاوكسجين والبوتاسيوم  الزائد يقطر  وخواصه مشابهة لاحادي اوكسيد الصوديوم

 فوق اوكسيد البوتاسيوم (K2O2)

يحضر بضبط عملية الاكسدة للبوتاسيوم , أي تسخين البوتاسيوم بكمية  محسوبة من الهواء عند 300 مئوية  وعند درجات حرارة مرتفعة يتكون  يتكون اعلى  الاكسيد   ويتفاعل  مع الماء  مثل (NaO2)

4-اعلى اوكسد البوتاسيوم(KO2)

اعلى اوكسيد البوتاسيوم صلب اصفر اللون  يتكون من شوارد  ويتفاعل مع الماء مكونا غاز الاوكسجين وماء الاوكسجين والماءات  :

 وهو عامل مؤكسد قوي

مارءات الوتاسيوم  (KOH)

تحضر بواسطة التحليل الكهربائي  لمحاليل كلور البوتاسيوم  مشابهة  لتحضير ماءات الصوديوم , وهي اساس قوي  وقيمة اكثر من (NaOH) واكثر من ذلك فان كربونات  البوتاسيوم تذوب في (KOH)  المركزة  ولهذا تعرض (KOH)  لرطوبة الهواء لا تتكون طبقة من الكربونات و

(KOH) يذوب اكثر من (NaOH) في  الكحول  والبوتاس الكحولي يستخدم في  الكيمياء العضوية .

كربونات البوتاسيوم

كربونات البوتاسيوم  لا نستطيع تحضيره  مثل كربونات الصوديوم بطريقة  صولفي  لان بيكربونات البوتاسيوم  لا تشبه بيكربونات الصوديوم  وهي تذوب  تماما بالماء حتى في وجود زيادة من شاردة البوتاسيوم  وافضل طريقة  هس بمرور غاز ثاني اوكسيد الكربون في محلول ماءات البوتاسيوم وتبخيره

ونسخن البيكربونات لاعطاء الكربونات

وقد ينقى الغاز الناتج  وهو اول اوكسيد الكربون  وبمرور تحت الضغط  خلال محلول  من كبريتات البوتاسيوم  مع الحليب او الكلس المطفا  وعندها نحصل على فورمات البوتاسيوم

ترشح كبريتات الكالسيوم  وتبخر اما فورمات البوتاسيوم الصلبة تسخن في فرن متحرك مع الهواء الحر

وتتبلور كربونات البتاسيوم من الماء في درجات الحرارة العادية بشكل ثنائي الهيدريد

(K2CO3.2H2O)

بيكربونات البوتاسيوم

يحضر الملح الحمضي بامرار ثاني اوكسيد الكربون في محاليل مركزة وباردة من كربونات البوتاسيوم .

 فلور البوتاسيوم  (KF)

 عند اذابة كربونات البوتاسيوم في كمية زائدة  من حمض الفلور (HF) في وعاء  من البولي ايلين ( لانه يتفاعل مع الزجاج)  وتبخير الناتج  تتكون  بلورات من (KHF2)

 وهو مركب ايوني شاردي  ووجود الشاردة نتيجة وجود الرابطة الهيدروجينية بين الهيدروجين و(HF)  وعند التسخين يتحول المركب الى  الملح العادي

 كلور البوتاسيوم

 مشابه لكلور الصوديوم  غير  انه يذوب بالماء الساخن  اكثر من البارد

بروم البوتسيوم (KBr)

 هذا الهاليد يحضر بتاثير ماء البروم على المحاليل المائية  من ماءات البوتاسيوم المركزة والساخنة

 محاليل البروميد والبرومات تسخن  حتى الجفاف  والناتج المتبقي  يسخن مع الفحم

وبعد المعالجة بالماء  والترشيح  لنزع الزيادة  من الفحم يتبخر  المحلول حتى درجة الجفاف , يستخدم بروم البوتاسيوم في الطب كملين(sedative)  وكذلكلتحضير بروم الفضة في عمليات التصوير 

يود البوتاسيوم

 يحضر  بتفاعل اليود الصلب مع ماءات البوتاسيوم  بالطريقة نفسها  المستخدمة سابقا  وهو مادة صلبة بيضاء  وتتحول الى اللون الاصفر في ضوء  الشمش نتيجة تحرر اثار من اليود الحر  . تذوب بسهولة في الماء  وفي محاليل اليود :

كلورات البوتاسيوم (KClO3)

 لا يذوب هذا الملح في الماء البارد  ولهذا فهو يحضر بمزج محلول مركز من كلورات الصوديوم  ومحلول مركز من كلورات البوتاسيوم حيث يبقى  كلور الصوديوم  في المحلول

وعند تسخين كلورات البوتسيوم ينصهر اولا  ثم يتصلب نتيجة  تكوين فوق كلورات البوتاسيوم

وعند التسخين الشديد يحدث تكسير لهذه المادة معطيا

واذا سخنت كلورات البوتاسيوم بوجود عامل مساعد من ثاني اوكسيد  المنغنيز ينطلق الاوكسجين قبل نقطة الانصهار

وشاردة الكلورات عامل مؤكسد  تؤكسد الكيريوليت الى الكبريتات

وكلورات البوتاسيوم الصلبة تستعمل كعامل مؤكسد في تصنيع  اعواد الثقاب  وفي عمليات الاطفاء والمتفجرات

 شاردة الكلورات

فوق كلورات البوتاسيوم

تحضر فوق كلورات البوتاسيوم  وهي مادة صلبة عديمة اللون شحيحة الذوبان بالماء  ولا تذوب في الكحول

 نترات البوتاسيوم  (KNO3)

 وهو مركب معروف  ويحضر  بمزج محاليل  مشتقة ساخنة  من كلور البوتاسيوم   ونترات الصوديوم :

 ولح كلور الصوديوم اقل ذوبانا من الاملاح  الارعة التالية

 (KCl,NaNO3,KnO3,NaCl) والمحلول المتبقي  يبرد بدرجة الحرارة العادية   حيث نترات البوتاسيوم  اقل ذوبانا  في الماء البارد  منه في الماء الساخن  وتنفصل

 ولهذا  الملح  استخدامات عديدة مشابهة  لنترات الصوديوم غير انه يستعمل كمادة متفجرة

 جدول  الهيدريدات وخواصها

نصف القطر الظاهري للشاردة A(H-)	المسافةA (M-H)	حرارة التشكل (Kcal/mole)
1.35	2.04	21.7	LiH
1.47	2.44	14.4	NaH
1.53	2.85	14.2	KH
1.53	3.02	20.3	RbH
1.50	3.19	19.9	CsH

الاثر البولوجي لاملاح الصوديوم

 ليس لشوارد الصوديوم  أي مفعول  ولذلك  يتوقف مفعول الملح الصوديومي  على الشوارد السالبة  ولجميع املاح الصوديوم  مفعول حلولي اسموزي  وهي  قابلة للامتصاص  تخرج من القناة الهضمية وغير سامة  , واملاح الصوديوم  القابلة للامتصاص تخرج سريعا عن طريق الكلى , ولذا  بندر ان تحدث ادارا  للبول  ولكن عند اعطائها  عن طريق الحقن تسبب ادارا للبول

اما املاح الصوديوم غير قابلة  للامتصاص وغير سامة فهي  تعمل كمسهلات مثل كبريتات الصوديوم  وفوسفات الصوديوم  وشوارد الصوديوم  هامة للجسم  ويسبب نقصها تثبيط الجهاز العصبي  وحدوث  تشنجات .

ويسبب العرق الغزير في البلاد الحارة نقص الصوديوم  كما يسببه ايضا القئ المستمر ونقص هرمونات الغدة الكظرية  ويمكن ازالة اعراض نقص الصوديوم باعطاء ملح الطعام ( كلور الصوديوم )  ويحدث في بعض الحالات   احتباس الصوديوم  ويؤدي احتباس تسع غرامات من كلور الصوديوم الى احتباس  ليتر من الماء

الاثر البيولوجي لاملاح البوتاسيوم

تمتص املاح البوتاسيوم بسهولة من  القناة الهضمية  وتخرج عن طريق الكلى وتتجمع داخل الخلايا واملاح البوتاسيوم مدرة للبول  ويسبب حقن  كلور البوتاسيوم في الوريد تثبيطا للجهاز العصبي

ونستعمل ثاني  كربونات البوتاسيوم (KHCO3)  وليمونات البوتاسيوم وخلات البوتاسيوم على جعل تفاعل البول قلويا حيث انه عند تناول املاح البوتاسيوم تزيد شوارد البوتاسيوم في البول  ويرافق هذا  امتصاص شوارد الصوديوم  الى القنوات الكلوية  ويقلل تبادل الصوديوم والبوتاسيوم  من تبادل الصوديوم والهيدروجين  بمعنى انه يصل الى البول شوارد اقل   من الهيدروجين وبذلك يكون البول قلويا