صوديوم
- الصوديوم عنصر كيميائي رمزه Na، وهو أحد عناصر الجدول الدوري الكيميائي. يُعرف باللاتينية باسم Natrium، بعد وادي النطرون.
- هو عنصر شمعي لامع، نشط كيميائيا، وهذا العنصر هو أحد المعادن القلوية، أي أنه أول مجموعة عناصر في الجدول الدوري، حيث يحترق ويطلق لهب أصفر.
- يأخذ الصوديوم لونًا أبيض فضيًا عند تقطيعه ولا يمكن العثور عليه خاليًا في الطبيعة لأنه فعال جدًا.
- إنه من العناصر الخفيفة جدًا، ولأن كثافته أقل من كثافة الماء، فإنه يطفو على وجهه، كما لو كانت الأرض ناعمة، يتفاعل تلقائيًا مع الماء، ويجب الحفاظ على الصوديوم في الزيت.
- يوجد في العديد من المعادن مثل الفلسبار والصودا لايت والهاليت. وتتمثل ميزة أملاح الصوديوم في احتوائها على أهلة كبيرة في الماء، وأبرزها ملح كلوريد الصوديوم، وهو السبب الرئيسي لملوحة مياه البحر.
- يلعب الصوديوم دورًا حيويًا مهمًا، حيث يُصنف ضمن العناصر الغذائية الأساسية للإنسان والحيوان وبعض النباتات.
- أيونات الصوديوم + الصوديوم هي الكاتيونات الرئيسية في السائل خارج الخلية ولها دور أساسي في التحكم في ضغط الدم والضغط الاسموزي في الجسم بالإضافة إلى دورها في نقل الإشارات العصبية.
الأبحاث والدراسات التي أجريت تفاعل الصوديوم مع الماء
- تفاعل الصوديوم مع الماء سهل الفهم. يؤدي تفاعل المواد إلى تكوين H2، والذي يتأكسد بدوره مع O2 ويشتعل في الهواء.
- في عملية التفاعل، لا يتشكل الهيدروجين فحسب، بل يتكون أيضًا بخار الماء، حيث يتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة مع زيادة درجة حرارة الماء وتبخره. لأن كثافة الصوديوم منخفضة، يجب أن تدفع وسادة البخار بعزلها عن الماء. يجب أن يتلاشى رد الفعل.
- لدراسة هذه العملية بالتفصيل وتصوير تجربة على Jungwirth، قررت كاميرا عالية السرعة أن هذه العملية تم التقاطها بسرعة 10 آلاف إطار في الثانية وتم مشاهدتها مع تباطؤ 400 مرة.
- بمجرد دخولها في الماء، تبدأ الفلزات القلوية في العمل كملين للإلكترون والتخلص من الجسيمات سالبة الشحنة.
- تأخذ العملة المعدنية شحنة موجبة.
- تبدأ البروتونات موجبة الشحنة في صد بعضها البعض وتشكيل عمليات معدنية.
- تخترق العمليات الشوكية وسادة البخار ويزداد سطح التلامس للمواد المتفاعلة ويتكثف التفاعل.
كيف تجري التجربة
- بالإضافة إلى الهيدروجين، يتكون القلوي أثناء تفاعل الماء والصوديوم. للتحقق من ذلك، فإنه يسمح باستخدام أي مؤشر عباد الشمس، الفينول فثالين أو البرتقالي الميثيل. سيكون من الأسهل العمل مع الفينول فثالين لأنه عديم اللون في بيئة محايدة.
لإجراء تجربة
- صب الماء المقطر في القالب بحيث يمتد أكثر من نصف حجم الوعاء.
- يتم إضافة بضع قطرات من المؤشرات إلى السائل.
- قطع شريحة من الصوديوم بحجم نصف حبة البازلاء. للقيام بذلك، استخدم مشرطًا أو سكينًا رفيعًا. تحتاج إلى قطع المعدن في وعاء وعدم إلقاء اللوم على الصوديوم من الزيت لتجنب الأكسدة.
- أخرج قطعة من الصوديوم من البرطمان بالملاقط واتركها تجف بورق ترشيح لتنظيفها من الزيت.
- قم برمي الصوديوم في الماء وراقب العملية من مسافة آمنة.
- يجب أن تكون جميع الأدوات المستخدمة في التجربة نظيفة وجافة.
العوامل الناتجة
- ويلاحظ أن الصوديوم لا يتفاعل مع الماء حيث يظل فوق سطح الماء مما يفسر كثافة المواد.
- يبدأ الصوديوم في التفاعل مع الماء، مما يؤدي إلى توليد الحرارة. بعد ذلك، سوف يذوب المعدن ويتحول إلى قطرة. ثم يبدأ هذا القطرة في التحرك بنشاط عبر الماء، مما يصدر همسة مميزة.
- إذا لم تكن قطعة الصوديوم صغيرة جدًا، فسوف تضيء في لهب أصفر. إذا كانت القطعة كبيرة جدًا، فقد يحدث انفجار. الماء يغير اللون أيضًا. يتم تفسير ذلك من خلال إطلاق القلويات في الماء وتلطيخ العلامة المذابة فيه.
- سيتحول الفينول فثالين إلى اللون الوردي والأزرق الداكن والأصفر البرتقالي الميثيل.
تحذيرات وتعليمات الاستخدام
- يجب إجراء عمليات التلاعب بالمعادن النشطة في المختبرات الكيميائية تحت إشراف فني مختبر لديه خبرة في التعامل مع المعادن القلوية.
- الصيغة الإلكترونية للذرة هي 3 أكسدة +1 و 0 ولها سلبية إلكترون منخفضة (0.93) تظهر فقط الخصائص المعدنية (الأساسية).
- يشكل (مثل الكاتيون) العديد من الأملاح والمركبات ثنائية الهيدرات. تقريبا كل أملاح الصوديوم قابلة للذوبان في الماء.
صيغة تفاعل الصوديوم مع الماء
- المعادن هي العناصر التي تتفاعل مع الماء لأن المعادن القلوية تتفاعل بسرعة أكبر من غيرها مع الماء.
- المعادن القلوية هي: البوتاسيوم، الفرنسي، البوتاسيوم، الليثيوم، الصوديوم، الروبيديوم وهي نشطة للغاية لأنها تتفاعل بسرعة مع الماء، خاصة إذا كانت مساحيق.
- عندما ينتج تفاعله هيدروكسيد الصوديوم المذاب في الماء وغاز الهيدروجين، فإن هذا هو الحال عندما تتفاعل جميع المعادن مع الماء حيث ينتج التفاعل هيدروكسيد المعدن وغاز الهيدروجين.
- شرح المعادلة:
- Na + H2O → NaOH +1/2 H2
راقب تفاعل الصوديوم مع الماء
- يلاحظ أن غاز الهيدروجين الناتج عن التفاعل يمكن اكتشافه عن طريق الاحتراق. ينتج عن احتراق غاز الهيدروجين صوت طقطقة ولهب أزرق.
- نرى قابلية ذوبان المعدن (الصوديوم) في الماء لأنه يختفي تدريجياً من الماء.
- يستخدم الكواشف المعتمدة على الأس الهيدروجيني، مما يعني أنه في حالة استخدام الفينول، سيتغير لونه من اللون إلى اللون الوردي، لأن المحلول الناتج عن التفاعل هو محلول أساسي بسبب وجود أيون الهيدروكسيد.
- تتم مراقبة درجة حرارة الأنبوب الذي يحدث فيه التفاعل مع ارتفاع درجة الحرارة عندما يكون التفاعل بين الماء والصوديوم.
- المحلول الناتج عن التفاعل عبارة عن محلول عديم اللون، وهو التفاعل الذي ينتج عنه طاقة.
وظائف الصوديوم في جسم الإنسان
- يحافظ الصوديوم على الرقم الهيدروجيني وينظم توازن الأحماض والقلويات، حيث ينظم توازن الماء داخل الخلايا وخارجها.
- يحافظ على الضغط الاسموزي لجميع السوائل في الجسم من الجفاف لأنه يعمل مع عناصر الكلور والبوتاسيوم لتوقع توزيع السوائل داخل جسم الإنسان.
- ينظم شفط الدم لأن أي تغيير في نسبته في جسم الإنسان يسبب أمراض الضغط مثل ارتفاع ضغط الدم عن مستواه الطبيعي عند الإنسان وهو 120/80 ملم زئبق.
- يساعد المولود الناتج عن الأيض على اختراق الخلايا من داخل الخلايا من خلال جدران الخلايا لإعادة تدويرها.
ونأمل في نهاية المقال أن نكون قد غطينا جميع النقاط المهمة حول موضوع تفاعل الصوديوم مع الماء وأول ذكر لتعريف عنصر الصوديوم مع توضيح العديد من الأبحاث حول تفاعل العنصر من الصوديوم مع الماء وتوضيح كيفية التجربة وما هي وظائف عنصر الصوديوم في جسم الإنسان مع ملاحظة تفاعل ماء الصوديوم وما هي التحذيرات للاستخدامات مع عنصر الصوديوم.