نمک خوراکی (سدیم کلرید): ترکیبی از یونهای سدیم و کلرید
ساختمان نمک: از اتم تا بلور
نمک خوراکی که با نام علمی سدیم کلرید1 شناخته میشود، یک ترکیب یونی است . فرمول شیمیایی آن به سادگی $ NaCl $ است که نشان میدهد از نظر تعداد اتمها، نسبت سدیم به کلرید 1 به 1 است . اما این ترکیب چگونه شکل میگیرد؟
اتم سدیم ($ Na $) در لایه آخر خود فقط یک الکترون دارد. اتم کلر ($ Cl $) برای کامل کردن لایه آخر خود به یک الکترون نیاز دارد. هنگامی که این دو به هم نزدیک میشوند، اتم سدیم آن یک الکترون خود را به اتم کلر میدهد .
با از دست دادن الکترون، سدیم به یک یون مثبت ($ Na^+ $) و با گرفتن الکترون، کلر به یک یون منفی ($ Cl^- $) تبدیل میشود. از آنجا که بارهای مخالف همدیگر را جذب میکنند، این یونهای مثبت و منفی با نیروی الکتریکی قوی به هم متصل شده و شبکه بلوری منظم نمک را تشکیل میدهند . این پیوند قوی، دلیل نقطه ذوب بالا (801 درجه سانتیگراد) و ظاهر بلوری و شکننده نمک است .
نمک از کجا میآید؟ منابع و روشهای تولید
نمک به طور طبیعی و به وفور در زمین یافت میشود. به طور کلی، سه منبع اصلی برای به دست آوردن نمک خوراکی وجود دارد :
| منبع | شرح فرآیند | مثال |
|---|---|---|
| آب دریا | هدایت آب دریا به حوضچههای کمعمق و تبخیر آب با استفاده از انرژی خورشید. پس از تبخیر آب، بلورهای نمک باقی میمانند. | سواحل جنوبی ایران |
| معادن سنگ نمک (هالیت2) | استخراج سنگهای نمک از معادن زیرزمینی، خرد کردن و تصفیه آنها برای حذف ناخالصیها . | معادن نمک استان سمنان |
| چاههای آب شور | پمپاژ آب شور از عمق زمین به سطح و سپس تبخیر آن در حوضچههای بزرگ. | دریاچه ارومیه |
سالانه بیش از 300 میلیون تن نمک در سراسر جهان تولید میشود که تنها بخش کوچکی از آن (کمتر از 20 درصد) برای مصارف خوراکی استفاده میشود و بخش عمده در صنایع کاربرد دارد .
نمک در زندگی ما: از آشپزخانه تا جاده
کاربرد نمک بسیار فراتر از طعمدهی به غذاست. این ماده ساده نقشهای حیاتی در بخشهای مختلف ایفا میکند.
در خانه و سلامتی: واضحترین کاربرد نمک، چاشنی و طعمدهنده غذاست. اما نمک یک نگهدارنده طبیعی هم هست. باکتریها برای رشد به آب نیاز دارند. نمک با کشیدن آب از داخل سلولهای باکتری به بیرون (پدیدهای به نام اسمز)، از رشد آنها جلوگیری میکند . به همین خاطر است که در گذشته برای نگهداری طولانیمدت مواد غذایی مثل ماهی و گوشت از نمک استفاده میکردند. در پزشکی نیز از محلول 0.9 درصد نمک در آب (سرم نمکی3) برای تزریق وریدی به منظور جبران آب و الکترولیتهای از دست رفته بدن استفاده میشود .
در صنعت و فناوری: نمک ماده اولیه بسیاری از صنایع بزرگ است. از طریق فرآیند الکترولیز4، میتوان از آب نمک، گاز کلر و سدیم هیدروکسید (جوش شیرین) تولید کرد که هر دو در ساخت مواد پاککننده، پلاستیک و کاغذ کاربرد دارند . همچنین از نمک در نرم کردن آب استفاده میشود. آب سخت حاوی یونهای کلسیم و منیزیم است که باعث رسوب در لولهها و کاهش کف کردن صابون میشود. دستگاههای تصفیه آب با استفاده از رزینهایی که این یونها را با یون سدیم عوض میکنند، آب را نرم میکنند .
در محیط زیست و ایمنی: در زمستان، شاید دیده باشید که روی جادههای یخزده نمک میپاشند. نمک نقطه انجماد آب را پایین میآورد. یعنی آب حاوی نمک در دمای زیر صفر درجه هم یخ نمیزند. به این ترتیب، با پاشیدن نمک (یا محلول آب نمک) روی برف و یخ، آنها زودتر ذوب شده و جاده امنتر میشود .
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاسخ: نمک خوراکی تصفیه شده (با فرمول $ NaCl $) یک ترکیب خالص محسوب میشود زیرا از اتصال اتمهای سدیم و کلر در یک نسبت ثابت و معین (یک به یک) تشکیل شده و خواص کاملاً مشخصی دارد . البته نمک دریایی یا سنگ نمک طبیعی ممکن است حاوی مواد معدنی دیگری مانند منیزیم یا کلسیم باشد که آن را به یک مخلوط تبدیل میکند. همچنین به نمک خوراکی معمولی ممکن است برای جلوگیری از چسبیدن دانهها، موادی اضافه شود .
پاسخ: این یکی از شگفتیهای شیمی است! وقتی سدیم و کلر با هم واکنش میدهند و پیوند یونی تشکیل میدهند، ویژگیهای کاملاً جدیدی پیدا میکنند. یون سدیم ($ Na^+ $) و یون کلرید ($ Cl^- $) که در شبکه بلوری نمک قرار دارند، با اتمهای سدیم و مولکولهای گاز کلر کاملاً متفاوت هستند. در واقع، این یونها برای عملکرد طبیعی بدن ما (مانند انتقال پیام عصبی و تنظیم مایعات) ضروریاند .
پاسخ: بدن ما برای عملکرد درست به مقدار مشخصی سدیم نیاز دارد. وقتی نمک زیادی مصرف میکنیم، بدن برای رقیق کردن سدیم اضافی در خون، آب را در رگها نگه میدارد. این کار حجم خون و فشار روی دیواره رگها را افزایش میدهد که به آن فشار خون بالا میگویند. فشار خون بالا در طول زمان میتواند به قلب، کلیهها و دیگر اندامها آسیب بزند. بنابراین تعادل در مصرف نمک بسیار مهم است .
پاورقی
1 سدیم کلرید (Sodium Chloride): نام شیمیایی نمک خوراکی.
2 هالیت (Halite): نام معدنی و سنگ بلورین نمک خوراکی .
3 سرم نمکی (Saline): محلول استریل شده آب و نمک با غلظت 0.9 درصد که در پزشکی کاربرد دارد.
4 الکترولیز (Electrolysis): فرآیندی که در آن با استفاده از جریان الکتریسیته، یک ترکیب (مانند آب نمک) به اجزای تشکیلدهنده آن تجزیه میشود.
