Tuz Elementi Nedir? NaCl
Sodyum klorür [4], yaygın olarak 'tuz' ismiyle bilinen (deniz tuzu, aynı zamanda diğer kimyasal tuzları da içerir) kimyasal formülü NaCl; 1/1 oranında sodyum ve klorür iyonları olan iyonik bileşik. Molar kütleleri sırasıyla 22.99 ve 35.45 g/moldur. 100 g NaCl, 39.34 g Na ve 60.66 g Cl içerir. Sodyum klorür, deniz suyunun tuzluluğundan ve birçok çok hücreli organizmanın hücre dışı sıvısından en çok sorumlu olan tuzdur . Yenilebilir sofra tuzu biçiminde yaygın olarak bir çeşni ve gıda koruyucusu olarak kullanılır. Birçok endüstriyel proseste büyük miktarlarda sodyum klorür kullanılır ve daha ileri kimyasal sentezler için hammadde olarak kullanılan sodyum ve klor bileşiklerinin ana kaynağıdır. Sodyum klorürün ikinci bir ana uygulaması donma sıcaklığı altındaki havalarda yolların buzunun çözülmesidir.
Kullanımı
Tuzun bilinen ev içi kullanımlarına ek olarak, yılda yaklaşık 250 milyon ton üretimin (2008 verisi) daha baskın uygulamaları arasında kimyasallar ve buz çözme yer almaktadır.[5]
Kimyasal fonksiyonları
Dünya üretiminin çoğunu tüketen birçok kimyasalın üretiminde doğrudan veya dolaylı olarak tuz kullanılmaktadır.[6]
Klor-alkali endüstrisi
Ayrıca bakınız: Kloralkali işlemi
Kimyasal denkleme göre klor ve sodyum hidroksit üretmek için endüstriyel işlem olan kloralkali işleminin başlangıç noktasıdır.
2 NaCl + 2 H 2 O → e l e k t r o l i z Cl 2 + H 2 + 2 NaOH {\displaystyle {\ce {2 NaCl + 2 H2O ->[elektroliz] Cl2 + H2 + 2 NaOH}}} {\displaystyle {\ce {2 NaCl + 2 H2O ->[elektroliz] Cl2 + H2 + 2 NaOH}}}
Bu elektroliz ya bir cıva hücresinde, bir diyafram hücresinde ya da bir membran hücresinde gerçekleştirilir. Bunların her biri, kloru sodyum hidroksitten ayırmak için farklı bir yöntem kullanır. Elektrolizin yüksek enerji tüketimi nedeniyle diğer teknolojiler geliştirilmektedir, bu sayede verimlilikteki küçük iyileştirmeler büyük ekonomik geri ödemelere sahip olabilir. Bazı klor uygulamaları PVC termoplastiklerin üretimi, dezenfektanlar ve çözücüleri içerir.
Sodyum hidroksit, kağıt, sabun ve alüminyum vb. üretimi sağlayan birçok farklı endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır.
Soda külü endüstrisi
Sodyum klorür, Solvay işleminde sodyum karbonat ve kalsiyum klorür üretmek için kullanılır. Sodyum karbonat ise cam, sodyum bikarbonat ve boyar maddelerin yanı sıra sayısız başka kimyasal madde üretmek için kullanılır. Mannheim işleminde, sodyum sülfat ve hidroklorik asit üretimi için sodyum klorür kullanılır.
Standart
Sodyum klorür, ASTM International tarafından oluşturulmuş uluslararası bir standarda sahiptir. Standart, ASTM E534-13 olarak adlandırılır ve sodyum klorürün kimyasal analizi için standart test yöntemleridir. Listelenen bu yöntemler, amaçlanan kullanım ve uygulama için uygun olup olmadığını belirlemek için sodyum klorürü analiz etmeye yönelik prosedürler sağlar.
Çeşitli endüstriyel kullanımlar
Sodyum klorür yoğun olarak kullanılır, bu nedenle nispeten küçük uygulamalar bile büyük miktarlarda tüketebilir. Petrol ve gaz aramalarında tuz, kuyu sondajında sondaj sıvılarının önemli bir bileşenidir. Yüksek kuyu içi gaz basınçlarının üstesinden gelmek için sondaj sıvısının yoğunluğunu pıhtılaştırmak ve arttırmak için kullanılır. Matkap bir tuz oluşumuna çarptığında, tuz tabakası içindeki çözünmeyi en aza indirmek ve çözeltiyi doyurmak için sondaj sıvısına tuz eklenir.[5] Tuz ayrıca çimentolu kaplamalarda betonun kürünü arttırmak için de kullanılır.[6]
Tekstil ve boyamada tuz, organik kirleticileri ayırmak, boyarmadde çökeltilerinin "tuzlanmasını" desteklemek ve bunları standardize etmek için konsantre boyalarla karıştırmak için tuzlu su durulaması olarak kullanılır. Ana rollerinden biri, negatif yüklü boya iyonlarının emilimini teşvik etmek için pozitif iyon yükünü sağlamaktır.[6]
Ayrıca alüminyum, berilyum, bakır, çelik ve vanadyum işlemede de kullanılır. Kağıt endüstrisinde, odun hamurunu ağartmak için tuz kullanılır. Aynı zamanda, mükemmel bir oksijen bazlı ağartma kimyasalı olan klor dioksit üretmek için sülfürik asit ve su ile birlikte eklenen sodyum klorat yapmak için de kullanılır. Birinci Dünya Savaşı'ndan sonra Almanya'da ortaya çıkan klor dioksit işlemi, klorlu ağartma bileşiklerini azaltmak veya ortadan kaldırmak için çevresel baskılar nedeniyle daha popüler hale geliyor. Tabaklama ve deri işlemede, derilerin alt kısmındaki mikrobiyal aktiviteyi engellemek ve nemi deriye geri çekmek için hayvan derilerine tuz eklenir.[6]
Kauçuk imalatında buna, neopren ve beyaz kauçuk çeşitlerini yapmak için tuz kullanılmaktadır. Tuzlu su ve sülfürik asit, klorlu bütadien'den yapılmış emülsifiye edilmiş bir lateksi pıhtılaştırmak için kullanılır.[6][5]
Toprağı sabitlemek ve karayollarının yapıldığı temele sağlamlık sağlamak için de tuz eklenir. Tuz, nem ve trafik yükündeki değişiklikler nedeniyle yüzeyde meydana gelen kaymanın etkilerini en aza indirecek şekilde hareket eder.[6]
Sodyum klorür, higroskopik özellikleri nedeniyle bazen ucuz ve güvenli bir kurutucu olarak kullanılır, bu da tuzlamayı tarihsel olarak etkili bir gıda koruma yöntemi haline getirir; tuz, osmotik basınç yoluyla bakterilerden suyu çekerek, gıda bozulmasının önemli bir kaynağı olan üremesini engeller. Daha etkili kurutucular mevcut olsa da, çok azı insanların yutması için güvenlidir.
Su yumuşatma
Sert su, sabunun hareketine müdahale eden ve ev ve endüstriyel ekipman ve borularda bir alkali mineral tortusu tabakası veya tabakasının oluşmasına katkıda bulunan kalsiyum ve magnezyum iyonları içerir. Ticari ve konut su yumuşatma üniteleri, sertliğe neden olan iyonları gidermek için iyon değiştirici reçineler kullanır. Bu reçineler, sodyum klorür kullanılarak üretilir ve rejenere edilir. [6][5]
Yol tuzu
Su-NaCl karışımının faz diyagramı
Tuzun ikinci büyük uygulaması, hem kum kutularında hem de kış servis araçları tarafından yayılması yoluyla, yolların buzunu çözmek ve buzlanmayı önlemek içindir. Kar yağışı beklentisiyle, yollar tuzlu su (sudaki konsantre tuz çözeltisi) ile optimal olarak "buzlanmaz", bu da kar-buzu ile yol yüzeyi arasında yapışmayı önler. Bu işlem, kar yağışından sonra yoğun tuz kullanımını ortadan kaldırır. Buz çözme için, bazen kalsiyum klorür ve/veya magnezyum klorür gibi ek maddelerle birlikte, tuzlu su ve tuz karışımları kullanılır. -10 °C'nin altında tuz veya tuzlu su kullanımı etkisiz hale gelir.
Kışın kullanım için yol tuzu yığınları
Birleşik Krallık'ta buz çözme tuzu ağırlıklı olarak Winsford, Cheshire'daki tek bir madenden gelir. Dağıtımdan önce topaklanmayı önleyici madde olarak <100 ppm sodyum ferrosiyanür ile karıştırılır, bu da kullanımdan önce stoklanmasına rağmen kaya tuzunun kumlama araçlarından serbestçe akmasını sağlar. Son yıllarda bu katkı sofra tuzunda da kullanılmaktadır. Toplam maliyeti azaltmak için yol tuzunda başka katkı maddeleri kullanılmıştır. Örneğin, ABD'de şeker pancarı işlemesinden elde edilen bir yan ürün karbonhidrat çözeltisi kaya tuzu ile karıştırıldı ve yol yüzeylerine tek başına gevşek kaya tuzundan yaklaşık %40 daha iyi yapıştırıldı. Yolda daha uzun süre kaldığı için uygulamanın birkaç kez tekrarlanması gerekmedi, zamandan ve paradan tasarruf sağlandı.[6]
Fiziksel kimyanın teknik terimleriyle, bir su-tuz karışımının minimum donma noktası, tuzun ağırlıkça %23.31'i için -21.12 °C'dir. Ancak bu konsantrasyonun yakınında donma o kadar yavaştır ki, -22.4 °C'lik ötektik noktaya tuz ağırlığının yaklaşık %25'i ile ulaşılabilir.[7]
Çevresel etkiler
Yol tuzu tatlı su kütlelerinde son bulur ve sudaki bitkilerin ve hayvanların osmoregülasyon yeteneklerini bozarak zarar verebilir.[8] Tuzun her yerde bulunması, herhangi bir kıyı kaplama uygulamasında bir sorun teşkil eder, çünkü hapsedilmiş tuzlar yapışmada büyük sorunlara neden olur. Deniz yetkilileri ve gemi yapımcıları, inşaat sırasında yüzeylerdeki tuz konsantrasyonlarını izler. Yüzeylerdeki maksimum tuz konsantrasyonları, otoriteye ve uygulamaya bağlıdır. IMO yönetmeliği çoğunlukla kullanılır ve tuz seviyelerini sodyum klorür olarak ölçülen maksimum 50 mg/m2 çözünür tuzlara ayarlar. Bu ölçümler Bresle testi ile yapılır. Tuzlanma (artan tuzluluk, diğer adıyla tatlı su tuzlanması sendromu) ve ardından artan metal sızıntısı, Kuzey Amerika ve Avrupa tatlı su yollarında devam eden bir sorundur. [9]
Karayolu buz çözmede tuz, köprü tabliyelerinde, motorlu taşıtlarda, donatı demiri ve tellerinde ve yol yapımında kullanılan korumasız çelik yapıların korozyonu ile ilişkilendirilmektedir. Yüzey akışı, araç püskürtme ve rüzgarla savrulan eylemler ayrıca toprağı, yol kenarındaki bitki örtüsünü ve yerel yüzey suyu ve yeraltı suyu kaynaklarını da etkiler. Pik kullanım sırasında tuzun çevresel yüklenmesine dair kanıtlar bulunmasına rağmen, ilkbahar yağmurları ve çözülmeleri genellikle tuzun uygulandığı alandaki sodyum konsantrasyonlarını seyreltir.[6] 2009 yılında yapılan bir araştırma, Minneapolis-St Paul metro alanında uygulanan yol tuzunun yaklaşık %70'inin yerel su havzasında tutulduğunu buldu.[10]
İkame etme
Bazı kurumlar yol tuzu yerine bira, melas ve pancar şerbeti kullanırlar.[11] Havayolları buz çözme için tuz bazlı çözümler yerine daha çok glikol ve şeker kullanır.[12]
Gıda endüstrisi ve tarım
Ana madde: Yemek tuzu
Birçok mikroorganizma tuzlu bir ortamda yaşayamaz: osmosis yoluyla hücrelerinden su çekilir. Bu nedenle tuz, pastırma, balık veya lahana gibi bazı yiyecekleri korumak için kullanılır.
Gıdaya, gıda üreticisi veya tüketici tarafından lezzet arttırıcı, koruyucu, bağlayıcı, fermentasyon kontrol katkı maddesi, doku kontrol maddesi ve renk geliştirici olarak tuz eklenir. Gıda endüstrisindeki tuz tüketimi, azalan tüketim sırasına göre diğer gıda işleme, et paketleyiciler, konserve, fırıncılık, süt ve tahıl değirmeni ürünlerine bölünmüştür. Pastırma, jambon ve diğer işlenmiş et ürünlerinde renk gelişimini desteklemek için tuz eklenir. Koruyucu olarak tuz, bakterilerin büyümesini engeller. Tuz, et, yağ ve nemden oluşan bir bağlayıcı jel oluşturmak için sosislerde bir bağlayıcı görevi görür. Tuz ayrıca lezzet arttırıcı ve yumuşatıcı görevi görür.[6]
Birçok süt endüstrisinde, peynire renk, fermantasyon ve doku kontrol maddesi olarak tuz eklenir. Süt ürünleri alt sektörü, kremalı tereyağı, yoğunlaştırılmış ve buharlaştırılmış süt, dondurulmuş tatlılar, dondurma, doğal ve işlenmiş peynir ve özel süt ürünleri üreten şirketleri içerir. Konservede tuz, öncelikle bir lezzet arttırıcı ve koruyucu olarak eklenir. Aynı zamanda diğer bileşenler, dehidrasyon maddesi, enzim inhibitörü ve yumuşatıcı için bir taşıyıcı olarak kullanılır. Fırınlamada, ekmek hamurundaki fermantasyon oranını kontrol etmek için tuz eklenir. Ayrıca glüteni (belirli hamurlardaki elastik protein-su kompleksi) güçlendirmek ve unlu mamuller üzerinde bir üst kaplama gibi bir lezzet arttırıcı olarak kullanılır. Gıda işleme kategorisi ayrıca değirmen ürünlerini de içerir. Bu ürünler, un ve pirincin öğütülmesi ve kahvaltılık tahıl gevreği ve harmanlanmış veya hazırlanmış un üretiminden oluşur. Tuz ayrıca bir baharat ajanı olarak kullanılır, örn. patates cipsi, pretzel, kedi ve köpek mamasında.[6]
Sodyum klorür, veteriner tıbbında kusmaya neden olan madde olarak kullanılır. Sıcak doymuş çözelti olarak verilir. Kusma ayrıca az miktardaki adi tuz veya tuz kristallerinin farinjiyal yerleşiminden de kaynaklanabilir.
Tıp
Ana madde: Salin
Sodyum klorür, intravenöz tedavi için birincil çözeltilerden biri olarak suyla birlikte kullanılır. Burun spreyi genellikle bir salin çözeltisi içerir.
Yangın söndürme
Çeşitli metaller için D sınıfı bir yangın söndürücü
Sodyum klorür, magnezyum, potasyum, sodyum ve NaK alaşımları (D Sınıfı) gibi yanıcı metal yangınlarında kullanılan yangın söndürücülerdeki (Met-L-X, Super D) başlıca söndürücü maddedir. Söndürme maddesini oluşturmak için karışıma su geçirmezlik (metal stearatlar) ve topaklanma önleyici maddeler (trikalsiyum fosfat) ile birlikte termoplastik toz eklenir. Ateşe uygulandığında tuz, bir soğutucu görevi görerek ateşten gelen ısıyı dağıtır ve ayrıca yangını boğmak için oksijen içermeyen bir kabuk oluşturur. Plastik katkı maddesi erir ve yanan metal tutuşma sıcaklığının altına düşene kadar kabuğun bütünlüğünü korumasına yardımcı olur. Bu tip yangın söndürücü 1940'ların sonlarında kartuşla çalışan bir ünite olarak icat edildi, ancak depolanmış basınç versiyonları artık daha popülerdir. Yaygın boyutları 14 kg taşınabilir ve 160 kg tekerleklidir.
Temizleyici
En azından orta çağdan beri insanlar tuzu ev yüzeylerine sürtünen bir temizlik maddesi olarak kullandılar. Aynı zamanda birçok şampuan, diş macunu markasında ve araba yollarının ve buz parçalarının buzunu çözmek için yaygın olarak kullanılır.
Optik kullanım
Kusursuz NaCl kristalleri, kızılötesi ışık için, özellikle 200 nm ve 20 µm arasında, yaklaşık %90'lık bir optik geçirgenliğe sahiptir. Bu nedenle, bu spektral aralıkta çalışan emici olmayan birkaç alternatif olduğu ve mikroskobik homojensizliklerin yokluğu için gereksinimlerin görünür aralıktan daha az katı olduğu yerlerdeki optik bileşenlerde (pencereler ve prizmalar) kullanıldılar. Ucuz olmasına rağmen, NaCl kristalleri yumuşak ve higroskopiktir - ortam havasına maruz kaldıklarında yavaş yavaş "don" ile kaplanırlar. Bu, NaCl'nin kuru ortamlara, vakumla kapatılmış montaj alanlarına veya prototip oluşturma gibi kısa süreli kullanımlara uygulanmasını sınırlar. Günümüzde kızılötesi spektral aralık için NaCl yerine mekanik olarak daha güçlü ve neme karşı daha az hassas olan çinko selenit (ZnSe) gibi malzemeler kullanılmaktadır.
Kimya
Katı sodyum klorür
Ayrıca bakınız: Kübik kristal sistem
Mikroskop altında sodyum klorür kristali.
NaCl octahedra. Sarı noktalar, zıt yüklü iyonlar arasındaki elektrostatik kuvveti temsil eder.
Katı sodyum klorürde, her iyon, elektrostatik zeminlerde beklendiği gibi, zıt yüklü altı iyonla çevrilidir. Çevredeki iyonlar, düzenli bir oktahedronun köşelerinde bulunur. Yakın paketleme dilinde, daha büyük klorür iyonları (167 pm boyutunda[13]) kübik bir dizide düzenlenirken, daha küçük sodyum iyonları (116 pm[13]) aralarındaki tüm kübik boşlukları (oktahedral boşluklar) doldurur. Bu aynı temel yapı, diğer birçok bileşikte bulunur ve yaygın olarak halit veya kaya tuzu kristal yapısı olarak bilinir. İki atomlu bir yüz merkezli kübik (fcc) kafes veya iç içe geçmiş iki yüz merkezli kübik kafes olarak temsil edilebilir. Birinci atom her kafes noktasında bulunur ve ikinci atom fcc birim hücre kenarı boyunca kafes noktalarının ortasında bulunur.
Katı sodyum klorürün erime noktası 801 °C’dir. Sodyum klorürün sıcaklığın bir fonksiyonu olarak Isı iletkenliği, 8 K'da (−265.15 °C) maksimum 2.03 W/(cm K)'ye sahiptir ve 314 K'de (41 °C) 0.069'a düşer. Dopinglede azalır.[14]
Atomik çözünürlüklü gerçek zamanlı video görüntüleme, sodyum klorürün kristal çekirdeklenmesinin ilk aşamasının görselleştirilmesine olanak tanır.[15]
Sulu çözeltiler
Şablon:Chemical datatable header| NaCl'nin çözünürlüğü
(g NaCl / 1 kg çözücü 25 °C’de)[16]
Su 360
Formamid 94
Gliserin 83
Propilen glikol 71
Formik asit 52
Sıvı amonyak 30.2
Metanol 14
Etanol 0.65
Dimetilformamid 0.4
1-Propanol 0.124
Sülfolan 0.05
1-Bütanol 0.05
2-Propanol 0.03
1-Pentanol 0.018
Asetonitril 0.003
Aseton 0.00042
Katıdaki Na+ ve Cl− iyonları arasındaki çekim o kadar güçlüdür ki, yalnızca su gibi yüksek polariteye sahip çözücüler NaCl'yi iyi çözer.
NaCl(H2O)2 levhasının görünümü (kırmızı = O, beyaz = H, yeşil = Cl, mor = Na).[17]
Suda çözündüğünde, Na+ ve Cl− iyonları polar su molekülleri ile çevrelendikçe sodyum klorür çerçevesi parçalanır. Bu çözeltiler, 250 pm Na–O mesafesi ile [Na(H2O)8]+ formülüne sahip metal akua kompleksinden oluşur. Klorür iyonları da güçlü bir şekilde çözülür, her biri ortalama altı su molekülü ile çevrilidir.[18] Sodyum klorür çözeltileri saf sudan çok farklı özelliklere sahiptir. Ötektik nokta, tuzun %23.31 kütle kesri için −21.12 °C'dir ve doymuş tuz çözeltisinin kaynama noktası 108.7 °C’ye yakındır.[7] Soğuk çözeltilerden tuz, dihidrat NaCl•2H2O olarak kristalleşir.[19]
Sodyum klorür çözeltilerinin pH'ı
Bir sodyum klorür çözeltisinin pH'ı, güçlü asit HCl'nin eşlenik bazı olan Cl− iyonunun aşırı derecede zayıf bazlığı nedeniyle ≈7 olarak kalır. Başka bir deyişle, iyonik güç ve aktivite katsayılarının etkilerinin ihmal edilebilir olduğu seyreltilmiş çözeltilerde NaCl'nin sistem pH’ı[20] üzerinde hiçbir etkisi yoktur.
Beklenmeyen kararlı stokiyometrik değişkenler
Adi tuz, 1: 1 molar sodyum ve klor oranına sahiptir. 2013 yılında, farklı stokiyometrilerde sodyum ve klorür bileşikleri keşfedildi; beş yeni bileşik tahmin edildi (örn., Na3Cl, Na2Cl, Na3Cl2, NaCl3, ve NaCl7). Bazılarının varlığı yüksek basınçlarda deneysel olarak doğrulanmıştır: kübik ve ortorombik NaCl3 ve iki boyutlu metalik tetragonal Na3Cl . Bu, kimyasal sezgiyi ihlal eden bileşiklerin, ortam dışı koşullar altında basit sistemlerde mümkün olduğunu gösterir.[21]
Doğada bulunuşu
Deniz tuzu'nun küçük parçacıkları, denizden uzak baskın bulut yoğunlaşma çekirdekleridir, farklı bir şekilde kirlenmemiş havada bulutların oluşmasını sağlar.[22]
Üretimi
Tuz, halen tuzlu su kuyularından ve tuz göllerinden deniz suyunun veya tuzlu suyun buharlaştırılmasıyla topluca üretilmektedir. Kaya tuzu madenciliği de önemli bir kaynaktır. Çin dünyanın ana tuz tedarikçisidir.[6] 2017'de dünya üretiminin 280 milyon ton olduğu tahmin edildi, ilk beş üretici (milyon ton olarak) Çin (68,0), Amerika Birleşik Devletleri (43,0), Hindistan (26,0), Almanya (13,0) ve Kanada (13,0).[23] Tuz aynı zamanda potasyum madenciliğinin bir yan ürünüdür.
Yemek tuzu
Basit bir kimyasal bileşik olan sodyum klorür (NaCl), diğer adıyla yemek tuzu, yüzyıllardan beri insanlar için büyük bir önemi olan bir gıda maddesidir. Tuzun önemini artıran en büyük özeliği de tarih öncesi zamanlarda besin maddelerini uzun süre saklamak için tuzu koruyucu madde olarak kullanmalarından gelmektedir. Eski zamanlarda et balık gibi besinler tuzun içinde kurutulup saklanarak bunların bozulması engellenmiştir. Tuz insan dahil tüm canlıların besin kaynaklarındandır ve ticari bakımdan da önemli bir maddedir. Dünyanın her yerinde rastlanabilen sofra tuzu tarih boyunca önemli bir ihtiyaç ve ticaret maddesi olmuştur.[1]
Besin maddesi olması dışında tuz; dericilikte, hayvan besiciliğinde, su yumuşatma sistemlerinde ve kimya sanayisinde yaygın olarak kullanılır.
Tarihçe
15. yüzyılda Paris'te tuz ticaretini gösteren bir resim.
Tuz insanlık tarihinde büyük bir öneme sahip olup üretilmesi tarih öncesindeki antik uygarlıklara kadar dayanmaktadır.[2] Sümerlilerin ve Babillerin tuzu besin maddelerini özellikle et ve balığı uzun süre saklamak için konserve koruyucu maddesi olarak kullandıkları bilinmektedir.[3] Bunun yanında yazar Kurlansky, Tuz-İnsanlığın Tuzlu Tarihi adlı kitabında, et ve balığı tuzlayarak saklayan ilk uygarlığın Mısırlılar olabileceğini belirterek, balığı tuzda saklamaya ilişkin en eski Çin belgelerinin MÖ 2000 tarihlenirken, çok daha eski tarihlerden kalan mısır mezarlarında tuzlanmış balık ve kuş eti bulunduğuna dikkati çekmiştir. Araştırmalara göre, Mısırlılar Nil Deltasında deniz suyunu buharlaştırarak tuz üretiyorlardı.[4]
Tuzun kullanılması bellirli bölgelerle kısıtlı kalınmıştır, tuzun ticari malzeme olarak kullanılmaya başlanılmasına kadar. Tuz ticaretinin sayesinde birçok küçük şehir zengin metropoller haline gelmiştir. Buna en güzel örnek Almanya’nın Lüneburg şehri gösterilebilir.[5] Yemek tuzunu insan tarihindeki önemini ve ona verilen değeri anlamamız için onun tarihteki ismine bakmamız yeterlidir. Tuz tarihte Beyaz Altın olarak adlandırılmıştır. Tuzun değerini belirten diğer bir örnekte: Tarihte bazı ülkelerin tuzu bir tür ödeme biçimi olarak kullanmalarından anlayabiliriz.[6] Büyük Roma'da Lejyonerlerin kazancının ödemesinde tuzun kullanıldığı bilinmektedir.[7]
Tarihte tuzun koruyucu Madde olarak kullanılmasını gösteren bir fotoğraf. Hollanda 1618.
Orta Çağ'da ve daha sonraki zamanlarda tuz için büyük meblağlar ödenmekteydi. Burada tuzu pahalı yapan onu elde ediliş şeklinin dışında onun nakliyesi ve ticaretinden kaynaklanmaktaydı.[8] Bunun yanında Çinliler, Romalılar, Fransızlar, Venedikliler, Habsburglar ve diğer birçok yönetim, savaşlar için para bulmak üzere tuz vergisi koymuştu. Bilindiği kadarıyla Anadolu'da tuz ile ilgili ilk yazılı kaynaklar ise Hititler'e kadar gitmektedir.[9]
Çin'de tuz üretimine ilişkin en eski yazılı kaynak, MÖ 800'e aitti. Belgede, Xia Hanedanlığı sırasında bin yıl önceki deniz tuzu üretimi ve ticaretinden söz ediliyordu. Çin yönetimleri yüzyıllarca tuzu, bir gelir kaynağı olarak görmüşlerdi. Çin'de MÖ 12. yüzyılda tuz vergisinden söz eden metinler bulunmuştur.
Tuz elde etme yöntemleri
Deniz tuzu üretimi (Dakar, Senegal)
Türkiye tuz yatakları bakımından oldukça zengin bir ülkedir. Türkiye'deki tuz üretimi üç farklı alanda yapılmaktadır. Genel itibarıyla deniz tuzu, göl tuzu ve kaya tuzu yatakları bulunmaktadır. Türkiye'deki tuz ihtiyacının büyük kısmı göl tuzu yataklarından elde edilmektedir. Bunu ikinci sırada deniz tuzu ve çok az bir üretim payı ile kaya tuzu takip etmektedir.[10] 2013 yılında Nevşehir’in Gülşehir ilçesine bağlı Tuzköy beldesinde bir milyar tonluk kaya tuzu rezervi bulunmuştur. Bu miktar yaklaşık Türkiye'nin en az on asırlık tuz ihtiyacına karşılık gelmektedir. Yalnız şimdiye kadar imkansızlıklar yüzünden bu rezerv tam olarak ekonomiye kazandırılamamıştır.[11]
Deniz tuzu
Tuzlama bahçeleri
Tuz üretimi bütün mineral çıkarma yöntemleri arasında hemen hemen en basit ve kolay olanıdır. Türkiye'de deniz suyundan tuz üretimi Çamaltı Tuzlası'nda da yapılmaktadır ve bu tuzla 1863’ten beri üretimdedir.[12] Deniz suyundan tuz elde etme bilinen en eski tuz üretme biçimlerinden biridir. Bu yöntemle deniz suyu küçük ve derin olmayan havuzlara aktarılır. Daha sonra güneş ışığı yardımıyla su buharlaştırılır. Böylelikle deniz suyu içinde çözülmüş olan bütün iyon kristalleri sahip oldukları farklı çözünürlüklerden dolayı katmanlar oluşturacak şekilde kristalleşirler. Yemek tuzu olarak kullanılan Sodyum klorür tabakası en üstünde bulunur ve henüz tam olarak tüm suyun buharlaşmasından önce tamamı tuz kristalleri haline gelir. Yemek tuzu olarak kullanılan kısmın en üste bulunmasına rağmen yine de 100% bir saflıkta üretilmesi çok zordur. Özellikle havuzlardaki suyun tamamının buharlaştırılmasıyla istenmeyen diğer tuzların yemek tuzu olarak kullanılan tabakaya karışması ve böylelikle tuzun saflık derecesi düşük olur. Günümüzde dünya tuz ihtiyacının %20 si bu yöntemle elde edilen deniz tuzuyla karşılanmaktadır.[13]
Kaya tuzu
Ana madde: Kaya tuzu
Oldukça saf haldeki Kristal Himalaya Tuzu
Çankırı, Gülşehir, Tepesidelik, Sekili, Kağızman, ve Tuzluca Türkiye’deki kaya tuzunun üretildiği şehirlerdir. tuzundan da tuz elde edilebilir.[14]Kaya tuzu, önemli tuz kaynaklarından biri olup, içerdiği safsızlıklara bağlı olarak saydam veya yarı saydam grimsi, beyaz, turuncu, sarı, pembe ve kahverengi olabilir. Kaya tuzu, az safsızlık ve yabancı maddeler içeren yataklarda yer altına galeriler açarak parçalar halinde çıkarılır. Çözelti madenciliği olarak adlandırılan bu yöntemde, safsızlıkların fazla olması durumunda açılan sondaj kuyularına sıcak su gönderilerek suda çözünen tuzlar bulamaç halinde dışarı alınır. Bu bulamaçın kristallendirilmesi için tava veya vakum yöntemleri kullanılır.[12]
Kaya tuzu oda-topuk denilen yöntemle çıkarılmakdatır. Bu yöntemle tuz alında 3-5 metreye kadar kesilmektedir. Bu işlem sondaj makineleri yardımıyla tuzun bulunduğu yere lağam delikleri açılmakta ve bu deliklere patlayıcılar yerleştirilir. Her patlama işleminden sonra yaklaşık 1000-1200 ton kadar kaya tuzu elde edilmektedir. Paralel tünellerde tuz tabakaları kesilmekte ve bunlar da rekuplarla birleştirilmekte ve tavanın taşınması İçin kare şeklinde topuklar meyda na getirilmektedir. Bu metodla tuz ekstrak- siyon oranı % 65-75'e ulaşmaktadır. Daha sonra burada elde edilen kaya tuzu kamyonlarla işletilmek üzere fabrikaya taşınır. Burada’da bir takım işlemlerden geçtikten sonra paketlenir.[12]
Tava yöntemi
Bir tahta kapta dinlendirilen tuzlu suya magnezyum sülfatı çöktürmek için az miktarda kireç katılır. Sonra tava adı verilen buharlaştırma kabına gönderilir. Bu kabın alanı 80–100 m² olup, ocağın sıcak gazlarıyla ısıtılır. Burada önce magnezyum sülfat çöker ve alınır, daha sonra çöken tuz alınır. Alınan tuz tava üstündeki tahta davlumbaza serilir. Suyu tekrar tava içine akarken tuz da kurur. 100 m²lik bir tavada 75 °C'de 1200 kg kaba tuz, 80 °C'de 3000 kg orta ürün ve 95 °C'de 700 kg ince tuz elde edilir.
Vakum yöntemi
Bu yöntem eskimiş ve verimliliği az olan bir yöntemdir. Buna rağmen ülkemizde kullanılmaktadır. Bu yöntemde elde edilen ham tuz ilk etapta öğütülür. Buradan yıkanma kazanlarına aktarılarak 2-3 Bomeli suyla yıkanmaya başlanılır. Bu işlem esnasında yaklaşık %25’lik bir fire verilir. Bu işlemden sonra yıkanmış olan tuz vakum kazanlarına aktarılır. Burada’da vakum tüplerin yardımıyla alınan tuz santrifüj ünitesine gönderilir ve burada 15 dakikalık santrifüjleme işleminden geçirilerek ve nemin %99 atılır. Daha sonra nemi büyük oranda atılmış olan bu tuz kurutma fırınlarına alınır. Bu fırınlarda 180 °C -200 °C sıcaklıkta kurutulur. Bu işlemden sonra tuzun nem oranı %0,5 düşürülmüş olunur. Kurutulmuş tuz bundan sonra eleme yardımıyla iri, kabave ince tuz olmak üzere üç bölüme ayrılır. Bu şekilde elde edilen bu üç tuz çeşidi ayrı ayrı ambalajlanılarak satırlır. Örneğim kaba eleğin üzerinde kalan tuz, iri tuz, ham tuz olarak satılır. Kaba tuz ise 100 kg’lık çuvallarla mutfak tuzu olarak satılır. Geride kalan ince tuza burada %1 oranında MgO2 karıştırılır. Eğer burdada guatır için iyi gelinen tuz istenilirse içine ekstradan %0,005 potasyum iyodür eklenerek 1 kg’lık paketler halinde satılır. İşte market ya da bakallardan aldığımız iyotlu tuzlar bu şekilde üretilirler.[12]
Tuz çeşitleri
Yemek tuzu (ince taneli)
Yemek tuzu (ince taneli)
Yemek tuzu (iri taneli)
Yemek tuzu (iri taneli)
Deniz tuzu (ince taneli)
Deniz tuzu (ince taneli)
Deniz tuzu (iri taneli)
Deniz tuzu (iri taneli)
Himalaya tuzu (iri taneli)
Himalaya tuzu (iri taneli)
Himalaya tuzu Salz (ince taneli)
Himalaya tuzu Salz (ince taneli)
Türkiye'de tuzlar
Türkiye'de tuz eldesi; deniz, göl ve kaya tuzlalarından yapılmaktadır. Başta Çankırı, Hacıbektaş, Tepsidelik, Sarıkaya, Oltu, Kağızman, Kulp ve Sekili önemli tuzlalarımızdandır. Buralardan elde edilen tuzlar çeşitli safsızlıklar içermektedir. Örneğin Hacıbektaş'ta elde edilen tuzun analizinde % 0,53 suda çözünmeyen maddeler, % 1,65 kalsiyum sulfat, % 98,12 sodyum klorür bulunmuştur.
Tuz Gölü, Karapınar ve Palas gölleri tuz elde edilen önemli göllerimizdendir. Ankara'nın Şereflikoçhisar İlçesindeki Tuz Gölünde bulunan Kaldırım ve Kayacık tuzlalarından yılda ortalama 3.000.000 ton (2016 yılı itibarı ile), İzmir Çamaltı Tuzlasından yılda 150.000 ton tuz elde edilmektedir.
Deniz suyundan tuz elde edilen yerler arasında; Pendik (İstanbul), Tekkegöl (Edirne) ve Akçedeniz (Adana) sayılabilir.
Yurdumuzda üretilen kaliteli sofra tuzunun analizinde, % 0,24 nem, % 0,003 suda çözünmeyenler, % 0,007 Ca, % 60,52 klor ve eser miktarda Mg bulunmuştur.
2001 yılı dünya tuz üretimi 225 milyon ton [1], Türkiye'nin yıllık üretimi 1,8 milyon ton [2]dolayında gerçekleşmiştir. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü (MTA) verilerine göre Türkiye'deki başlıca kayatuzu yataklarında tespit edilen toplam rezerv miktarı 867 milyon ton seviyesindedir. Yıldan yıla tuz üretimi değişmekle beraber yurdumuzda son yıllarda, yılda iki milyon ton civarında tuz üretilmektedir.
Tekel, rafine ve sofralık tuz üretimi yapmamaktadır. Bu tür tuz talebi özel sektör tarafından karşılanmaktadır.
Tuz giderme
Başta deniz suyu olmak üzere tuzlu suların tuzunun giderilmesi işlemidir. Dünyadaki suların % 97,2'si denizlerdedir. Artık taze su kaynaklarının yetmemesi sebebiyle günlük kullanımda veya sanayide deniz sularından faydalanma ihtiyacı doğmuştur. Bu da deniz suyundan tuz gidermek suretiyle taze su elde etme yolunu açmıştır.
Sanayide kullanmak amacıyla su üreten ilk büyük damıtma tesisi 1930'da Hollanda Antilleri'ndeki Aruba'da kurulmuştur. Damıtma en yaygın tuz giderme metodudur. Bu işlemde çok tesirli veya ani tesirli buharlaştırıcılar kullanılır.
Taze su üretiminde kullanılan metotlardan biri de zarlı metottur. Bu metotta tuzluluk oranı nispeten düşük olan kara suları arıtılır. Yarıgeçirgen bir zardan geçirilen tuzlu suyun suyu zarı geçerken, derişikleşen mineral tuzları arkada kalır.
Elektroliz metodunda ise çözünmüş tuzların artı ve eksi yüklü iyonlarının ayrı ayrı zarlı filtrelerden geçmesi maksadıyla voltaj uygulanır ve taze su iki filtre arasında kalır.
Bugün dünyada yaklaşık 1500 kadar tuz giderme tesisi kuruludur. Çoğunda damıtma metodu uygulanır. Tesislerin 300 kadarı Ortadoğu ülkelerinde kurulmuştur.
Tuz zehirlenmesi
Tuz zehirlenmesi temelde iki şekilde ortaya çıkar; su alımındaki yetersizlik ve aşırı tuz tüketimi. Sonuç olarak vücutta tuz ve dolayısıyla sodyum iyonlarının miktarı artarak zehirlenmeye neden olur. Tuz zehirlenmesine domuzlar ve kanatlı hayvanlar oldukça duyarlıdır. Kronik veya akut olarak ortaya çıkabilir.
Domuzlarda bu toksikasyonun nadir gözlenen erken bulguları; susuzluk çekme, pruritus (kaşıntı) ve konstipasyondur. Bunun yanında etkilenen domuzlarda görme yetisinin kaybı, sağırlık ve çevreye karşı ilgisizlik gözlenir; yeme-içme kesilmiş ve dış uyaranlara yanıt kaybolmuştur. Bilinçsizce hareketler, etraftaki cisimlere çarpma ve kendi etrafında dönme hareketleri görülebilir.
Su alımı sınırlı ise, 1-5 gün sonra çömelmiş vaziyette oturmayla karakterize aralıklı nöbetler geçirilir. Hayvan başını arkaya ve yukarıya doğru sallar ve sonunda tonik-klonik konvülziyonlar, kasılmalar meydana gelir. Ölümcül düzeyde olan durumlarda ise hayvan yan yatarak komatöz bir hal alır ve yaklaşık 48 saat içerisinde ölür.
Sığırlarda akut belirtiler gastrointestinal sistem ile merkezi sinir sistemi ile ilişkilidir. Hipersalivasyon, artan susama hissi, kusma veya regurgitasyon, abdominal ağrı ve diare erken bulgular olup; bunu izleyen süreçte ataksi, kendi etrafında dönme, körlük, sağırlık ve parsiyel paralizdir. Ancak sığırlarda bazen agresif ve saldırgan davranışlar da gözlenebilir. Tuz zehirlenmesinin sığırlarda meydana getirdiği bir bozukluk ise arka ayakları yürürken sürümedir.
Kanatlılarda ise, artan yoğun bir susuzluk hissi, solunum güçlüğü, gagadan sıvı akıntı gelmesi, halsizlik, diare ve ayaklarda paraliz yaygın gözlenen bulgulardır.
Genel olarak kanatlılar ve domuzlar tuz toksikasyonuna karşı daha duyarlıdır.
Lezyonlar
İlk 48 saat boyunca eozinopeni gelişir ve bunu serebral korteks ile komşu meningsler çevresinde eozinofil lökosit infiltrasyonlarının (özellikle Wirchof-Robin boşlukları) oluşturduğu kuşaklar ile beyin ödemi (veya nekrozu) izler. 3-4 günlük bir süre sonra ise bu eozinofilik infiltrason alanları genellikle daha fazla genişlemeden kalır. Gastrointestinal mukoza yangılı, konjesyone ve bazen de hemorajik ülserli noktaları içerebilir.
Sığırlarda ise eozinofilik kuşaklar gelişmez ancak; abomazal inflamasyon veya ülserleşme (ya da her ikisi birden), iskelet kaslarında ödem ve hidroperkardium görülür.
Tavuklarda hidroperikardium görülür.
Akut, hızlı gelişen olgularda makroskobik lezyonlar meydana gelmez.
Sodyum
Sodyum, periyodik cetvelde Na (Latince natrium sözcüğünden) simgesi ile gösterilen ve atom numarası 11 olan element. Sodyum yumuşak ve kaygan bir metal olup alkali metaller grubuna aittir. Doğal bileşiklerin içinde (özellikle NaCl) bol miktarda bulunur. Yüksek oranda reaktifdir, sarı bir alevle yanar, su ile şiddetli reaksiyon verir ve havada hızla oksitlenir. Dolayısıyla, vazelin, gazyağı gibi hava ve su ile temasını kesecek inert bir ortamda saklanması gerekir.
Genel özellikleri
Diğer alkali metaller gibi sodyum da hafif, yumuşak, gümüşümsü beyaz renkte ve reaktif bir metaldir. Yüksek reaktif özelliğinden dolayı, doğada hiçbir zaman saf ve elementel halde bulunmaz. Sodyum metali suda yüzer; şiddetli bir şekilde reaksiyona girerek ısı çıkışına, yanıcı hidrojen gazı çıkışına ve kostik (NaOH) çözeltisi oluşumuna yol açar.
Kan ve vücut sıvılarının sinir uyarılarının nakli, kalp faaliyetleri ve bazı metabolizma fonksiyonlarının düzenlenmesi için sodyum iyonları gereklidir. Pek çok insanın sodyumu, (sodyum klorür: NaCl) mutfak tuzu formunda gereğinden fazla tükettiği ve bunun da sağlık üzerinde olumsuz etkileri olduğu düşüncesi oldukça yaygındır.Çok kolay yükseltgendiği için ametallerin birçoğuyla, özellikle hidrojenle, halojenlerle, kükürtle birleşir. Bileşiklerinde +1 değerlik alır. İçinde belirli birçok bileşiğin bulunabildiği bir malgama vererek cıva içinde çözünür.
Ayrıca ECF'da bol miktarda bulunur ve Impuls iletiminde en etkin elementlerden biridir.
Sodyum ve Sodyumun Özellikleri
Sodyum
Kaya tuzunda sodyum klorür halinde, bazen nitrat halinde Şili güherçilesi(NaNO3) veya deniz bitkilerinde organik asitlerle birleşmiş halde çok yaygın olarak bulunur.
Meterol. Sodyum bulutu, çok yükseklerdeki rüzgarları, belli bir yükseltide bir füze tarafından yayılan sodyum kütlesinden yararlanılarak ölçme metodu; yayılan sodyum kütlesi flüorışıl hale gelir; bunların yer tarafından izlenen evrimi, atmosferi yer tarafından izlenen evrimi, atmosferin en yüksek bölgelerindeki rüzgarların veya iyonosfer rüzgarlarının evrimini incelenmesini sağlar. (Bu usulle ancak alaca karanlıkta ölçüler yapılabilir. İyonosfer rüzgarlarının ölçülmesi için 1964'te ortaya çıkartılan yeni bir usul, ölçümleri “Centaure” füzeleri tarafından püskürtülen trimetil alüminyum yardımıyla, gece yapılmasını sağlamıştır.)
Sodyumun Atom numarası 11,atom dizilişi 2-8-1dir ve kararlı hale geçerken 1 elektron verir ,atom ağırlığı Na = 22,99 olan kimyasal elementtir.Alkali madenler grubunda, lityum ile potasyum arasında yer alır. 1807’de, sodyum hidroksidin elektrolizi sayesinde Davy tarafından keşfedildi. Dövülgen ve yumuşak bir madendir; kırık yüzeyleri yeni olduğu zaman parlak beyaz renktedir, fakat havada hızla oksitlenerek donuklaşır. 0.97 g/mL, yoğunluğundadır, 98 °C’ta erir. 880 °C’ta kaynar hava etkisinden korumak için vazelin yağı veya gaz yağı içinde saklanır.
Çok kolay yükseldiğinden ametallerin birçoğuyla, özellikle hidrojenle, halojenlerle, kükürtle birleşir. Güçlü bir indirgendir: soğukta, hidrojen ve sodyum hidroksit vererek suyu ve birçok oksijenli ve halojenli bileşiği ayrıştırır. İçinde belirli birçok bileşiğin bulunabildiği bir amalgam vererek cıva içinde çözünür.
Ergemiş sodyum klorürün veya sodyum hidroksitin elektrolizinden veya sodyum karbonatın kömürle indirgenmesinden elde edilir. Sodyum, indirgen olarak kullanılır, mesela silisyum ve borun hazırlanmasını sağlar ve organik kimyada birçok uygulaması vardır. Ayrıca sodyum peroksitin (oksilit) üretiminde de kullanılır. Malgaması hidrojenleyici olarak işe yarar.
Sodyum bileşikleri. Sodyum, oksijenle birleşerek Na2O oksitini ve Na2O2 peroksitini verir. Sodyum oksit suyla tepkimeye girdiğinde NaOH (kostik soda veya sud kostik) veren bazik bir oksittir. Sodyum peroksit oksijen vererek su etkisi ile ayrışır (Bk.Oksilit) ve asitlerle oksijenli su (Hidrojen peroksit) verir. Sodyum hidroksit veya kostik soda (sud kostik) NaOH 320 °C’te a eriyen beyaz bir katıdır; akkor derecede uçucudur, suda ısı yayarak çözünür ve nem kaparak bozunur. Potasyum hidroksitle aynı özellikleri gösteren fakat ondan daha az yakıcı olan güçlü bir bazdır. Sodyum klorür çözeltisinin elektrolizi ile elde edilen, maddelerin birbirine etki etmesinden sakınarak, klor ile birlikte hazırlanır. Kirecin sodyum karbonata etkilemesiyle de elde edilebilir.
Günümüzde kullanılan solvey usulünde , derişik sodyum klorür çözeltisi amonyum hidrojen karbonatla (veya bileşenleri olan karbon dioksit veya amonyakla) birleşerek erimiş amonyum klorür ve çözünürlüğü az olan sodyumbikarbonat verir; dibe çökelen sodyum bikarbonat kavrularak nötür karbonat halinde dönüşür. Bu tepkimeler formülle şöyle gösterilebilir.
NaCl + CO2 + H2O + NH3 → NaHCO3 + NH4Cl
2NaHCO3 → Na2CO3 +H2O + CO2
Amonyum klorürü kireçle işleyerek amonyağı toplamak mümkündür. Kireç, işlem için karbon dioksit gerektiği zaman, kireç taşının kavrulması ile elde edilebilir.
Sodyum karbonat 10 mol su alarak, havada çiçeklenen klinorombik prizmalar halinde billurlaşır. Ayrışmadan erir. Sudaki çözeltisi güçlü bir alkali tepkime verir. Ayrıca sodyum karbonat, sanayide daha pahalı olan sodyum hidroksidin yerini almıştır. Camcılıkta ve birçok sodyum bileşiğinin üretiminde, çamaşırcılıkta, boyacılıkta, suların hazırlanmasında kullanılır. Sodyum hidrojen karbonat veya bikarbonat’a NaHCO3 “Vichy tuzu” da denir. Ve karbon dioksidin nötür sodyum karbonata etkimesi ile hazırlanır. Isıtılınca notür sodyum karbonat ile karbon dioksidin ayrışır. Tıpta ve seltz hazırlanmasında kullanılır.
Nötür sodyum sülfür NaS ve asit sodyum sülfür Na HS, kükürtlü hidrojenin sodyum hidrokside etkimesi ile meydana gelir. Kükürt ile ısıtılınca, suni kükürt banyolarının hazırlanmasında kullanılan polisülfürleri verir.
Sodyum sülfata NaSO bazı inorganik kaynaklarda rastlanır. 10 mol su alarak renksiz ve hacimli klinorombik prizmalar halinde (Glauber tuzu) billurlaşır ve havada çiçeklenir ayrışmadan erir. Pencere camlarının hazırlanmasında kullanılır; tıpta mushil olarak da kullanılır. Sülfüroz asit gibi, bu bileşiklerde indirgen ve renk gidericidir. Sodyum hidrit NaNO sodyum nitrattan hazırlanır ve 217 derece C’te eriyen renksiz bir katıdır. Diazon boyar maddelerinin hazırlanmasında kullanılır. Boratlar arasında, en önemlisi borakstır. NaBO.
Sodyum tuzlarının özellikleri. Hemen hemen hepsi suda çözünür; az çözümlenenler arasında, ancak periyodat ile proantimonyat sayılabilir. Hepsi Bunsen bekinin alevini sarıya boyar.
Biyokim. Sodyum, hücrelerde ve dokulardaki su metobolizmasında ve organik sıvıların asit-bas dengesini sağlamakta önemli bir rol oynar. Dokulardakine yakın bir derişilikte, böbrekler tarafından organizmadan atılır. Potasyum iyonları ile sodyum iyonları arasında bir denge vardır ve bu denge sayesinde potasyum sodyumu etkisiz hale getirir ve sodyumun dışarı atılmasını yol açar: bu sidik söktürünce etkiden, birçok hastalığın tedavisinde veya bazı ilaç tedavileri sırasında yararlanılır.
Eczc. Tedavide birçok sodyum tuzu kullanılır.
Zayıf asitlerin sodyum tuzları (bikarbonat, karbonat, borat) alkalidir ve alkali oldukları oranda kullanılır. Öbür sodyum tuzlarının tıpta kullanılma özellikleri asit köklerine bağlıdır boptik. (L)(Y)
Tarihçe
Sodyum, 1807'de Sir Humphry Davy'nin kostik sodayı elektroliz ederek elementel formda ayrıştırmasına kadar uzun süre bileşikleri halinde kullanılmıştı. Ortaçağ Avrupa'sında bir sodyum bileşiği (Latince adıyla sodanum) başağrısı ilacı olarak kullanılmaktaydı. Sodyumun simgesi, Na, yeni Latince natrium adı verilen bir sodyum bileşiğinden gelmektedir. O da Yunanca doğal bir tuza verilen nítron adından gelmiştir.
Bulunuşu
Sodyum yerkabuğunun ağırlıkça %2,6'sını oluşturur ve bu oranıyla en çok bulunan dördüncü element, ve en çok bulunan birinci alkali metaldir.
19. yüzyılın sonlarında, sodyum; sodyum karbonat ile karbonun birlikte 1100 °C ye ısıtılması ile kimyasal olarak elde edilmiştir.
Na2CO3 (sıvı) + 2 C (katı, kok) → 2 Na (buhar) + 3 CO (gaz).
Günümüzde sodyum ticari olarak, sıvı sodyum klorürün elektrolizi yoluyla üretilmektedir. İşlem Down hücresi içinde gerçekleşir ve NaCl, erime sıcaklığının 700 °C nin altına düşürülmesi için kalsiyum klorürle (CaCl2) karıştırılır. Kalsiyum, sodyumdan daha elektro-pozitif olduğu için, katotta kalsiyum toplanmaz. Bu metot, yukarıda bahsedilen sodyum hidroksitin elektrolizi metoduna göre daha ekonomiktir.
Bileşikleri
Sodyum, oksijenle birleşerek Na2O protoksit, ve Na2O2 peroksit verir. Sodyum protoksit, su ile birleşerek sodyum hidroksit (veya sud kostik, NaOH) veren bazik bir oksittir. Sodyum peroksit su etkisiyle oksijen vererek ayrışır ve asitlerle oksijenli su (hidrojen peroksit) verir.
Sodyum sülfat'a (Na2SO4) bazı inorganik kaynaklarda rastlanır. Tuzlu bataklıkların kristalleşmiş kısımlarından çıkarılır. Yapay olarak sülfürik asitin sodyum klorüre etkimesiyle de hazırlanır, tepkimede hidroklorik asit de oluşur. 10 mol su alarak renksiz ve hacimli klinorombik prizmalar halinde (Glauber tuzu) kristalleşir.
Sodyum nitrat (NaNO3) şili güherçilesini meydana getirir. Susuz romboedr'ler halinde kristalleşir, fakat nemli havada su alarak bozulur. Isıtılınca, önce oksijen ve nitrit, sonra azot, oksijen ve sodyum oksit halinde ayrışır. Gübre olarak kullanılır; ayrıca nitrik asit ve diğer nitratlar ile nitritlerin hazırlanmasında da kullanılır.
Sodyum nitrit (NaNO2), sodyum nitrattan hazırlanır ve 217 °C'ta ergiyen renksiz bir katıdır. Diazo boyar maddelerinin hazırlanmasında kullanılır.
Sodyum bileşikleri; kimya, cam, metal, kâğıt, petrol, sabun, ve tekstil ensüstrisinin vazgeçilmez ögeleridir.
Kullanım alanları
Sodyum alev testi. Parlak sarı bir alevle yanar (dalga boyu 588.99 ve 589.59 nanometre)
Sodyum, esterlerin ve organik bileşiklerin yapımında kullanılır. Bu alkali metal, yaşam için gerekli olan tuzun (sodyum klorür, NaCl) bileşenidir. Diğer kullanım alanları:
Yapılarını geliştirmek için bazı alaşımlarda,
Yağlı asitlerle birlikte sabunlarda,
Metallerin yüzeyini temizleyip düzgünleştirme amacıyla,
Erimiş tuzları saflaştırmada,
Sodyum buharlı lambalarda aydınlatma amacıyla ve
Bazı nükleer reaktörlerde ısı transfer akışkanı olarak ve yüksek performasnlı, içten yanmalı motorlarda içi boşluklu valflerde kullanılır.
İzotopları
Sodyumun bilinen 13 izotopu vardır. En kararlı olanı 23Na dur. İki adet radyo-izotopu vardır: 22Na (yarılanma ömrü = 2 bin 605 yıl) ve 24Na (yarılanma ömrü yaklaşık 15 saat).
Sodyum ve insan vücudu
β-galaktozidaz, α-amilaz enzimlerinin aktivatörüdür. 3,2 mg plazmada, 0,2 mg Eritrositlerde normal halde bulunur. Günlük ihtiyaç 4-6 g kadardır. Hücredışı sıvılarında bulunur.
Sodyum metabolizması, böbrek üstü bezinin korteks hormonları tarafından düzenlenir. İdrar yolu ile uzaklaştırılır.
Kronik böbrek hastalıkları
Yanık olayları, terleme
İshal, kusma, bağırsak tıkanmasında sodyum düzeyi azalır.
Dehidratasyon, böbrek üstü bezinin aşırı çalışmasında ise artış gösterir.
Toksikolojik önlemler
Sodyum toz halinde iken, su içinde çok patlayıcı olup zehirlidir. Bu metal her zaman dikkatli bir şekilde muamele edilmelidir. Daima inert bir atmosferde veya, sıvı hidrokarbon (mineral yağı veya gazyağı) içinde saklanmalıdır.
Klor
Klor, VIIA grubunda bulunan hafif, keskin kokulu, yeşilimsi sarı renkli, tahriş edici ve zehirleyici bir gaz. Havadan 2,5 kat ağır olan klor ilk zamanlar bir bileşik olarak kabul ediliyordu. Klor ilk olarak 1774 yılında Carl Wilhelm Scheele tarafından keşfedildi. 1810 yılında ise bugünkü ismi Humphry Davy tarafından verildi.
Özellikleri
Bir tüpün içindeki sıvı klor
Boğucu kokulu, yeşilimsi sarı renkli gazdır. Periyodik çizelgenin 17. grubunda kendisi gibi halojenlerle birlikte yer alan klorun simgesi Cl, atom numarası 17, atom ağırlığı 35,453'tür. Havadan yaklaşık 2,5 kat ağırdır; suda az çözünür (bir litre suda 2-3 litre klor); "Klor suyu" adı verilen bu çözelti, altını bile etkileyecek güçte bir yükseltgeyicidir.
-34 °C sıcaklığa kadar soğutulduğu ya da sıkıştırıldığı zaman kolayca sıvılaşan klor, flor, brom, iyot ve astatinle halojenler grubunu oluşturur; halojenlerin son yörüngelerinde yedi elektron vardır ve öbür maddelerden sekizinci bir elektron alma eğilimi gösterirler.
Mangandioksit, sodyum klorür ve sülfürik asitin tepkimeye girmesi sonucu klor açığa çıkar ve bu tepkime laboratuvarda klor elde etmek için kullanılabilir. Sanayi de ise klor, mutfak tuzunun (sodyum klorür) elektrolizi yoluyla üretilir ve yan ürün olarak hidrojen gazı ve sodyum hidroksit açığa çıkar.
Klor, aşağı yukarı bütün metalleri etkiler. İnce bir demir çubuk ısıtılıp, içinde az miktarda su olan bir klor tüpüne daldırıldığında, akkor hale gelerek, kahverengi demir klorür dumanları yayar. Tepkime sırasında sıcaklık aşırı yükseldiğinden, demir eriyerek akar; ama tüpün dibindeki su, erimiş demirin cama değerek kırmasını önler. Bakır, alüminyum, kalay, kurşun ve gümüş de klorla tepkimeye girer. Bir klor tüpüne bir miktar cıva dökülürse, hemen cıva klorür oluşarak billurlaşır ve tüp çeperine yapışır. Altın ve platine sıcakta klor gazı, soğuktaysa klor suyu etki ederek, çözünmelerine yol açar.
Klor, ametallerle de etkileşir. Söz gelimi, beyaz fosfor klora dokunduğunda erimeye başlar ve tutuşarak beyaz renkte fosfor klorür dumanları verir. Kırmızı fosforsa, klorla sıcakta tepkimeye girer. Hidrojen ve klor karışımı güneşe tutulursa, patlayarak hidroklorik aside dönüşür. Klor, kükürt iyot ve broma etki edebilir; ama bütün ametallerle, söz gelimi karbonla etkileşmez. Bu yüzden karbon, sodyum klorürün hidrolizinde anot olarak kullanılır.
Klorun bileşiklere etkisi
Brom ve iyottan daha güçlü bir yükseltgeyici olması nedeniyle klor, bu maddelerin bileşikleriyle karşılaştığında onların yerini alır: Söz gelimi bromhidrik ya da hidroiyodik asit şişesi üstüne klor şişesi kapatılırsa, kırmızı renkte brom buharları ya da mor iyot buharları açığa çıkar; bu durumda klor, brom ve iyodun yerini almıştır. Klor suya etki ederek yükseltgeyici özellikleri bulunan klor suyunu oluşturur. Sodyum karbonatla etkileştiğinde, çamaşır suyu ortaya çıkar.
Üretimi ve Kullanımı
Klor sanayide çoğunlukla doymuş tuz çözeltisinin elektrolizi yoluyla üretilir. Kimi zaman da erimiş sodyum klorürden elde edilir. Klor ve bileşikleri kâğıt ve dokuma sanayinde ağartma işlemlerinde ve kent içme sularının dezenfekte edilmesinde kullanılır. Ayrıca evlerde kullanılan ağartıcıların, mikrop öldürücülerin, çok sayıda organik ve inorganik maddelerin üretilmesinde yararlanılır. Klorlu eriticilerden, plastik maddelerin, eiastomerlerin (yapay kauçuk) üretiminde yararlanılır.
Doğada klor
Doğada klor serbest halde bulunmaz ama bol miktarda HCl (hidroklorik asit) içeren volkanik gazlarda serbest klora rastlanmıştır. Klorür iyonu Hazar denizi, Lut gölü, Utah'daki Büyük tuz gölü gibi iç denizlerin ve okyanus sularının başlıca eksi yüklü iyonudur. Ayrıca örneğin sodyumla birleşmiş halde halit (kayatuzu) biçimde evaporit minerallerinde yer alır. Klor üstün yapılı hayvanların vücut sıvılarında iyon halde, mide sindirim sıvılarında ise hidroklorik asit yer alır.
Etkileri
Klor, ilk defa I. Dünya Savaşı'nda Almanya tarafından kimyasal silah olarak kullanılmıştır. Berlin'de açılan bir kimya enstitüsünde üretilmiştir. Klor gazı suyla temas ettiğinde hidroklorik asit ve hipoklorik asit oluşturan bir tepkime gerçekleşir. Bu nedenle göz ve akciğerler gibi vücudun nemli bölgelerini tahriş eder, solunum güçlüğüne, boğazda daralmaya ve akciğer ödemine sebep olur. Litre başına 2,5 miligram klor içeren hava birkaç dakika solunursa ölüme neden olabilir.
Yükseltgenme durumu
Yükseltgenme
durumu İsim Formül Bileşikler
−1 klorür Cl− iyonik klor, organik klor,
0 klor Cl2
+1 hipoklorit ClO− sodyum hipoklorit, kalsiyum hipoklorit
+3 klorit ClO2− sodyum klorit
+5 klorat ClO3− sodyum klorat, potasyum klorat, klorik asit
+7 perklorat ClO4− potasyum perklorat, perklorik asit, organik perklorat, amonyum perklorat, magnezyum perklorat
Bunun yanında doğrudan olmayan yollarla birleşimden:
Cl2O Diklor monoksit
ClO2 Klor dioksit
Cl2O6 Diklor heksoksit
Cl2O7 Diklor heptoksit
Klor oksitlerin hepsi çok kararsız ve tepkileri çok yüksektir.
Periyodlar Cetvelinde Sodyum ve Klor Elementine Bakmak için Linke Tıkla
https://ptable.com/
Kaynak ve Dipnotlar
Wikipedia
Kar©glan Başağaçlı Raşit Tunca
