سدیم میلیاردها سال از سنگ و خاک شسته شده و به اقیانوس ها می ریزد و ممکن است حدود50.106 سال در آن ها باقی بماند. آب دریا حاوی حدود 11000 ppm سدیم است. رودخانه ها تنها حاوی حدود 9 ppm هستند. آب آشامیدنی معمولا حاوی حدود 50 میلی گرم بر لیتر سدیم است. واضح است که این مقدار در آب معدنی بیشتر است. سدیم در حالت محلول همیشه به صورت یون های Na+ وجود دارد.
سدیم به چه طریق و به چه صورتی با آب واکنش می دهد؟
سدیم ابتدایی مطابق مکانیسم واکنشی زیر به شدت با آب واکنش می دهد:
2Na(s) + 2H2O → 2NaOH(aq) + H2(g)
یک محلول بی رنگ متشکل از سدیم هیدروکسید که به شدت قلیایی است (سود سوز آور) و گاز هیدروژن تشکیل می شود. این یک واکنش گرماده است. فلز سدیم داغ می شود و ممکن است آتش گرفته و با شعله نارنجی مشخصی بسوزد. گاز هیدروژنی که در طول فرایند سوزاندن منتشر می شود به شدت با اکسیژن موجود در هوا واکنش می دهد.
تعدادی از ترکیبات سدیم با این شدت با آب واکنش نمی دهند، اما به شدت محلول در آب هستند.
انحلال پذیری سدیم و ترکیبات آن
تعدادی از نمونه های حلالیت در آب سدیم در دسترس هستند. معروف ترین ترکیب سدیم، سدیم کلرید (NaCl) است که با نام نمک طعام شناخته می شود. حلالیت آن در دمای 20 درجه سانتی گراد 359 گرم بر لیتر است، به عبارت دیگر به اندازه ی کافی در آب انحلال پذیر است. حلالیت آن تقریبا وابسته به دما نیست. کربنات سدیم (Na2CO3) نیز به اندازه ی کافی محلول در آب است. حلالیت آن در دمای 20 درجه سانتی گراد، 220 گرم بر لیتر است.
علت وجود سدیم در آب چیست؟
ترکیبات سدیم به صورت طبیعی به آب می ریزند. همانطور که قبلا ذکر شد، سدیم از سنگ و خاک ناشی می شود. نه تنها دریاها، بلکه رودخانه ها و دریاچه ها نیز حاوی مقادیر قابل توجهی از سدیم هستند. اما بسته به شرایط زمین شناسی و آلودگی فاضلاب، این غلظت ها بسیار پایین هستند.
ترکیبات سدیم برای بسیاری از مقاصد مختلف صنعتی به کار می روند، و همچنین ممکن است در نهایت از این صنایع به آب راه پیدا کنند. آنها در متالورژی، و به عنوان عامل خنک کننده در راکتور هسته ای مورد استفاده قرار می گیرند. نیترات پتاسیم اغلب به صورت یک کود مصنوعی استفاده می شود.
حدود 60 درصد از سدیم در صنایع شیمیایی استفاده می شود، که در آنجا به گاز کلر، سدیم هیدروکسید یا سدیم کربنات تبدیل می شود و حدود 20٪ از سدیم به عنوان نگهدارنده یا طعم دهنده در صنایع غذایی استفاده می شود. قسمت باقی مانده نیز برای مثال در زمستان به صورت آب نمک استفاده می شود.
ممکن است از هیدروکسید سدیم برای جلوگیری از گرفتگی لوله های فاضلاب، و از کربنات سدیم در دستگاه تصفیه آب به منظور خنثی سازی اسیدها استفاده شود. کربنات سدیم هیدروژن یکی از اجزاء تشکیل دهنده ی پودر جبران کننده است، و در صنایع نساجی و چرم و تولید صابون و مواد پاک کننده استعمال می شود. این عنصر در پاک کننده بهداشتی به صورت سدیم کلرید هایپو موجود است.
با استفاده از سدیم فلزی، بریلیوم، توریم، تیتانیوم و زیرکونیوم، استخراج می گردد. در چراغ های تیر چراغ برق اغلب یک بخش کوچک از جنس سدیم در چراغ های نئونی موجود است که باعث می شود مصرف برقشان کاهش یابد.
ایزوتوپ رادیواکتیو 24Na در تحقیقات پزشکی کاربرد دارد.
اثرات زیست محیطی سدیم بر آب کدام اند؟
سدیم به گروه شماره 2 خطرات آبی تعلق دارد، به عبارت دیگر زمانی که در آب است خطرناک محسوب می شود. با این حال کلرید سدیم خطرناک نیست و به گروه شماره 1 خطرات آبی نسبت داده شده است . سدیم یک ماده ی غذایی لازم برای حیوانات است. اما گیاهان به ندرت حاوی سدیم می باشند. مقدار LC50 برای ماهی طلایی 157 میلی گرم بر لیتر است. هایپو کلریت سدیم ناشی از پاک کننده های بهداشتی ممکن است به تشکیل هیدروکربن کلر کمک کند، و بنابراین ممکن است فاضلاب را به شدت پر کند.
تنها یک ایزوتوپ طبیعی سدیم وجود دارد، که 23Na پایدار نام دارد. 13 ایزوتوپ ناپایدار سدیم وجود دارد که رادیواکتیو خفیف هستند.
عوارض بهداشتی سدیم موجود در آب کدام اند؟
سدیم به مقدار حدود 100 گرم در بدن انسان موجود است. این ماده معدنی و غذایی، تا حدی مسئول کارکرد رشته های عصبی است. سرم خون حاوی 3.3 گرم بر لیتر سدیم است. این ماده که پتاسیم نیز تا حدودی به آن کمک می کند به تنظیم مایعات خارج سلولی، تعادل اسید و باز و پتانسیل غشایی می پردازد.
ممکن است شخصی از سدیم موجود در نمک آشپزخانه بیش از حد مصرف کند. این موضوع افزایش فشار خون، تصلب شرایین، هایپر اسمرالیتی، سردرگمی و افزایش خطر عفونت ناشی از مصرف بیش از حد سدیم را به دنبال دارد. کمبود سدیم ممکن است به کم آبی بدن، تشنج، فلج عضلات، کاهش رشد و بی حسی عمومی بیانجامد.
به طور کلی، انسان روزانه به حدود 300 میلی گرم کلرید سدیم نیاز دارد تا بتواند به میزان متعادل سدیم دست یابد. افرادی مبتلا به اسهال یا دیگر عوارض بهداشتی که باعث افزایش نیاز بدن به نمک می شوند، باید سدیم را به مقداری بیشتر از حد معمول در رژیم غذایی شان مصرف کنند. مصرف بزرگسالان از نمک طعام به طور متوسط 9 گرم در روز است، که معادل حدود 4 گرم سدیم می باشد. برای افراد مبتلا به بیماری های قلبی و کلیوی، یک رژیم غذایی فقیر از نظر سدیم توصیه می شود.
در روزگاران قدیم از آب نمک برای کاهش استفراغ استفاده می کرده اند. سودای زننده می تواند بافت ها را عمیقا تحت تاثیر قرار دهد.
برای زدودن سدیم از آب، کدام یک از تکنولوژی های تصفیه آب را می توان استفاده کرد؟
برای حذف کلرید سدیم از آب، می توان از روش های اسمز معکوس، دیالیز الکتریکی، تقطیر یا تبادل یون استفاده کرد. با در نظر گرفتن انرژی و پول مورد نیاز، اسمز معکوس مقرون به صرفه ترین روش است.
سدیم در تصفیه آب استفاده می شود. ممکن است به صورت یون متضاد کلسیم و منیزیم در تصفیه ی آب عمل کند. سودای زننده و سدیم پر کربنات برای خنثی سازی اسیدها استفاده می شود. از سدیم بی سولفیت (NaHSO3) به عنوان یک کاهش دهنده برای مواد شیمیایی به شدت اکسید کننده، و از سولفید سدیم (Na2S) برای ته نشین کردن فلزات پیچیده استفاده می شود.