فيديو الدرس: خواص عنصر الصوديوم ومركباته | نجوى فيديو الدرس: خواص عنصر الصوديوم ومركباته | نجوى

فيديو الدرس: خواص عنصر الصوديوم ومركباته الكيمياء

في هذا الفيديو، سوف نتعلم كيف نصف ونفسر خواص عنصر الصوديوم ومركباته.

١٦:٤٥

نسخة الفيديو النصية

في هذا الفيديو، سوف نتعلم كيف نصف ونفسر خواص عنصر الصوديوم ومركباته.

الصوديوم فلز نشط يوجد في المجموعة الأولى من الجدول الدوري. تعرف فلزات المجموعة الأولى باسم الفلزات القلوية. وعلى الرغم من وفرة الصوديوم في القشرة الأرضية، فإنه لا يوجد أبدًا في الطبيعة في صورة فلز نقي. يتفاعل الصوديوم مع العديد من العناصر الأخرى لتكوين أملاح. كلوريد الصوديوم أحد الأملاح الشائعة جدًّا. وباستخدام كلوريد الصوديوم كمادة أولية، من الممكن استخلاص فلز الصوديوم باستخدام التحليل الكهربي. ولاستخلاص فلز الصوديوم من كلوريد الصوديوم، يجب أن يكون كلوريد الصوديوم في الحالة المنصهرة أولًا. يخلط كلوريد الصوديوم مع كلوريد الكالسيوم لتقليل درجة انصهاره. وينصهر هذا الخليط عند حوالي 600 درجة سلزية.

ينتج الصوديوم عند القطبين السالبين، أو المهبطين، في هذه الخلية. هذان المهبطان مصنوعان من الحديد. ينصهر الصوديوم في درجة حرارة الخلية. وبما أنه أقل كثافة من كلوريد الصوديوم وكلوريد الكالسيوم المنصهرين الموجودين في الخلية، فإنه يطفو لأعلى وخارج الخلية. المصعد، أو القطب الموجب، في هذه الخلية مصنوع من الجرافيت، وينتج عنده غاز الكلور. عند القطب السالب، أو المهبط، في هذه الخلية، يكتسب أيون الصوديوم إلكترونًا واحدًا ليصبح ذرة صوديوم.

تمثل المعادلة النصفية الموضحة هنا عملية اختزال. يمكننا استخدام عبارة للتذكر، وهي عبارة «خسارة وفوز»، فحرف السين مشترك بين «أكسدة وخسارة»، وهي عملية تفقد فيها الإلكترونات، وحرف الزاي مشترك بين «اختزال وفوز»، وهي عملية تكتسب فيها الإلكترونات. عند المصعد، أو القطب الموجب، في خلية التحليل الكهربي هذه، سيصل اثنان من أيونات الكلوريد. سيفقد كل أيون كلوريد إلكترونًا واحدًا. وبهذا يفقد إلكترونان في المجمل. يتكون جزيء الكلور، ‪Cl2‬‏، في هذه العملية. وبما أن الإلكترونات تفقد في هذه العملية، فإن الأكسدة تحدث عند المصعد في هذه الخلية.

الآن، سنلقي نظرة على بعض خواص فلز الصوديوم. يتسم فلز الصوديوم ببعض الخواص الاستثنائية مقارنة بخواص الفلزات العادية الأخرى. من الناحية الفيزيائية، فإن الصوديوم فلز لين ذو كثافة منخفضة ودرجة انصهار منخفضة ودرجة غليان منخفضة. في الواقع، كثافة الصوديوم أقل بعض الشيء من كثافة الماء. لذلك عند وضع الصوديوم في الماء، فإنه يطفو. يتفاعل الصوديوم أيضًا مع الماء؛ مما يؤدي إلى إزاحة غاز الهيدروجين في التفاعل. يكون التفاعل قويًّا للغاية، ويطلق الكثير من الطاقة الحرارية في الوسط المحيط. في هذا التفاعل الطارد للحرارة، يمكن رؤية الصوديوم وهو ينصهر في شكل كرة صغيرة تطفو على سطح الماء.

من الممكن عزو العديد من هذه الخواص الفيزيائية إلى حقيقة أن ذرة الصوديوم كبيرة نسبيًّا. في الشبيكة الفلزية للصوديوم، لا يوجد الكثير من ذرات الصوديوم لكل وحدة من الحجم. وهذا يجعل الصوديوم ذا كثافة منخفضة. أيضًا في الشبيكة الفلزية، نجد أنه لا يوجد سوى إلكترون تكافؤ واحد فقط لكل أيون صوديوم. ويؤدي ذلك إلى تجاذب كهروستاتيكي ضعيف نسبيًّا بين هذه الإلكترونات غير المتمركزة وأيونات الصوديوم في الشبيكة. ومن ثم، فإن الترابط الفلزي يكون ضعيفًا أيضًا.

الآن، سنلقي نظرة على تفاعل فلز الصوديوم مع غاز الأكسجين. فلز الصوديوم نشط كيميائيًّا للغاية؛ ولهذا يجري تخزينه عادة تحت الزيت. ويمنع ذلك فلز الصوديوم المقطوع حديثًا من التفاعل مع الأكسجين الموجود في الهواء. يتفاعل فلز الصوديوم مع الأكسجين بسهولة شديدة. وعند تسخين قطع كبيرة منه في وجود الأكسجين، فإنها تحترق مصحوبة بلهب برتقالي اللون. وعندما يحترق الصوديوم في كمية زائدة من الأكسجين، فإن بيروكسيد الصوديوم هو الناتج الرئيسي المتكون. وعلى غير المعتاد بالنسبة إلى المركبات الفلزية التي تنتمي للمجموعة الأولى، فإن بيروكسيد الصوديوم يكون ذا لون أصفر باهت. الصيغة الكيميائية لمركب بيروكسيد الصوديوم هي ‪Na2O2‬‏. ومن ثم، فإننا نحتاج إلى تفاعل مولين من ذرات الصوديوم مع مول من جزيئات الأكسجين لتكوين مول من بيروكسيد الصوديوم.

عند تسخين الصوديوم مع الأكسجين بهذه الطريقة، يمكن أيضًا أن تتكون كمية صغيرة من فوق أكسيد الصوديوم، ‪NaO2‬‏. يتفاعل كل من بيروكسيد الصوديوم وفوق أكسيد الصوديوم مع الماء. فهما عاملان مؤكسدان قويان. يتفاعل بيروكسيد الصوديوم مع الماء لينتج كلًّا من محلول هيدروكسيد الصوديوم ومحلول بيروكسيد الهيدروجين. أيضًا يتفاعل فوق أكسيد الصوديوم مع الماء لإنتاج محلول هيدروكسيد الصوديوم ومحلول بيروكسيد الهيدروجين وغاز الأكسجين. من الممكن أن يتفاعل بيروكسيد الصوديوم أيضًا مع الأحماض المخففة. وعندما يتفاعل بيروكسيد الصوديوم مع الأحماض، يتكون الملح المناظر وبيروكسيد الهيدروجين. على سبيل المثال، فإن التفاعل مع حمض الهيدروكلوريك ينتج محلول كلوريد الصوديوم ومحلول بيروكسيد الهيدروجين.

الآن، سنلقي نظرة على تفاعل الصوديوم مع الماء. كما رأينا بالفعل، يجب إبقاء فلز الصوديوم بعيدًا عن الماء. وسبب ذلك هو أنه يتفاعل تفاعلًا قويًّا مع الماء وينتج غاز الهيدروجين. الناتج الآخر لهذا التفاعل هو هيدروكسيد الصوديوم. يذوب هيدروكسيد الصوديوم بسهولة شديدة في الماء وينتج محلولًا قلويًّا قويًّا. وبما أن هيدروكسيد الصوديوم يوصف في المعتاد بأنه قاعدة، فسيكون هذا محلولًا قاعديًّا. يمكن رؤية الصوديوم وهو يفور وينصهر على سطح الماء. في بعض الأحيان يشتعل الصوديوم في هذا التفاعل الطارد للحرارة بشدة. وسيحترق الهيدروجين الناتج في هذا التفاعل محدثًا صوت فرقعة.

الآن، سنلقي نظرة على تفاعل الصوديوم مع الأحماض. يتفاعل فلز الصوديوم بعنف شديد مع محاليل الأحماض المخففة ويكون هذا التفاعل طاردًا للحرارة. في حالة تفاعل فلز الصوديوم مع حمض الهيدروكلوريك أو حمض النيتريك أو حمض الكبريتيك، يتكون ملح الصوديوم المناظر وغاز الهيدروجين. ولكن تفاعل فلز الصوديوم مع حمض الهيدروكلوريك المركز ليس عنيفًا كما هو متوقع. ففي هذه الحالة، يكون كلوريد الصوديوم المتكون ليس قابلًا بشدة للذوبان في الحمض المركز. وهو يشكل حاجزًا بين فلز الصوديوم والحمض المركز؛ مما يمنع حدوث أي تفاعل آخر.

الآن، سنلقي نظرة على تفاعل الصوديوم مع اللافلزات. يتفاعل الصوديوم أيضًا بسهولة مع العناصر اللافلزية الأخرى، مثل الهيدروجين والكبريت والفوسفور. يمكن أن تتحد العناصر اتحادًا مباشرًا إذا سخن الصوديوم أولًا. يتفاعل الصوديوم السائل مع غاز الهيدروجين عند حوالي 300 درجة سلزية لتكوين هيدريد الصوديوم. ويحتوي ذلك المركب على أيون هيدريد ذي شحنة سالبة. الهيدريدات هي عوامل مختزلة، وسيتفاعل هيدريد الصوديوم مع الماء لإنتاج هيدروكسيد الصوديوم وغاز الهيدروجين. لهذا السبب، أجريت أبحاث على الهيدريدات كوسيلة لتخزين غاز الهيدروجين لاستخدامه في السيارات التي تعمل بخلايا الوقود في اقتصاد الهيدروجين المحتمل في المستقبل.

يتكون كبريتيد الصوديوم بسهولة في المختبر عن طريق تسخين فلز الصوديوم مع الكبريت العنصري. الكبريت عبارة عن مسحوق أصفر. وكبريتيد الصوديوم مركب سام يتفاعل مع الهواء الرطب لينتج غاز كبريتيد الهيدروجين. غاز كبريتيد الهيدروجين له رائحة تشبه رائحة البيض الفاسد.

ويمكن تكوين فوسفيد الصوديوم عن طريق تسخين الفسفور الأبيض مع فلز الصوديوم. وعلى غير المعتاد للمركبات الفلزية التي تنتمي للمجموعة الأولى، فإن فوسفيد الصوديوم مادة صلبة سوداء. وعند تسخين فلز الصوديوم مباشرة مع الهالوجينات، تتكون أملاح هاليد الصوديوم في تفاعلات طاردة للحرارة بشدة. يحترق الصوديوم بشدة في وجود غاز الكلور وينتج كلوريد الصوديوم الذي يكون عبارة عن ملح أبيض صلب. توجد رواسب هائلة من كلوريد الصوديوم تحت الأرض ومذابة أيضًا في البحيرات والمحيطات.

جميع هاليدات الصوديوم قابلة للذوبان في الماء. وهاليدات الصوديوم مصادر مهمة لأيونات الصوديوم. أيونات الصوديوم هي الكاتيونات الأساسية في السائل خارج الخلوي وبلازما الدم في الجسم. تلعب أيونات الصوديوم دورًا مهمًّا في عمل الخلايا العصبية. وغالبًا ما يمدنا الطعام بالكثير من أيونات الصوديوم لكي نبقى بصحة جيدة. وتوجد أيونات الصوديوم في العديد من الخضراوات ومنتجات الألبان.

الآن، سنلقي نظرة على خواص هيدروكسيد الصوديوم. هيدروكسيد الصوديوم هو مادة صلبة بيضاء آكلة في شكلها النقي. وهو يذوب بسهولة شديدة في الماء، وتكون العملية طاردة للحرارة بشدة. يكون المحلول قلويًّا للغاية وله ملمس زلق. يمكن تسخين محلول هيدروكسيد الصوديوم بحذر مع الدهون أو الزيوت لإنتاج الصابون. وصناعيًّا، يستخدم هيدروكسيد الصوديوم أيضًا في إنتاج الحرير الصناعي والورق.

يعادل محلول هيدروكسيد الصوديوم المحاليل الحمضية لإنتاج ملح الصوديوم والماء. إذا اختير حمض الهيدروكلوريك، فإن ملح كلوريد الصوديوم هو الذي سيتكون. وبطريقة مماثلة، إذا اختير حمض الكبريتيك، فإن ملح كبريتات الصوديوم هو الذي سيتكون.

من الاستخدامات الأخرى المثيرة للاهتمام لمحلول هيدروكسيد الصوديوم الكشف عن الكاتيونات الفلزية في المحاليل. الكاتيونات الفلزية هي أيونات فلزية موجبة الشحنة. وتوجد الكاتيونات الفلزية في المحاليل التي تحتوي على أملاح فلزية. هذه الاختبارات هي اختبارات بسيطة تجرى على منضدة المختبر، وتعمل على أساس تكون رواسب هيدروكسيد الفلز غير القابلة للذوبان. من أجل اختبار الكشف عن أيونات النحاس اثنين موجب في المحلول، تضاف بضع قطرات من محلول هيدروكسيد الصوديوم إلى أنبوب الاختبار. وعلى الفور، سيتكون راسب أزرق. وينتج الراسب الأزرق عن تكون هيدروكسيد النحاس الثنائي في هذا التفاعل. إذا كان محلول أيونات النحاس اثنين موجب في البداية عبارة عن كبريتات النحاس الثنائي، فإن المحلول سيكون أزرق اللون. غالبًا ما تكون محاليل أيونات النحاس اثنين موجب زرقاء اللون. ولا ينبغي الخلط بين المحلول الأزرق في البداية والراسب الأزرق الذي يتكون من هيدروكسيد النحاس الثنائي، والذي يدل على وجود أيونات النحاس اثنين موجب.

إذا جمع الراسب الأزرق من هيدروكسيد النحاس الثنائي وسخن بشدة، فإنه سيبدأ في التحول إلى اللون الأسود. في هذا التفاعل، يتحلل هيدروكسيد النحاس الثنائي ذو اللون الأزرق؛ مما يؤدي إلى إنتاج بخار الماء وأكسيد النحاس الثنائي الأسود. في تفاعل أيونات الألومنيوم المائي ثلاثة موجب مع هيدروكسيد الصوديوم المائي، يلاحظ تكون راسب أبيض من هيدروكسيد الألومنيوم الثلاثي. وهذا الناتج ليس استثنائيًّا؛ إذ إن العديد من الكاتيونات الفلزية الأخرى تنتج رواسب بيضاء مع محلول هيدروكسيد الصوديوم. لكن في هذه الحالة، سيذوب هيدروكسيد الألومنيوم الثلاثي إذا أضيفت إليه كمية زائدة من هيدروكسيد الصوديوم. يتفاعل هيدروكسيد الألومنيوم الثلاثي مع الكمية الزائدة من هيدروكسيد الصوديوم؛ ليكون محلول ألومينات الصوديوم. ألومينات الصوديوم هو مركب قابل للذوبان وعديم اللون.

فيما يلي، سنلقي نظرة على خواص كربونات الصوديوم. كربونات الصوديوم هي مادة بيضاء صلبة. وكربونات الصوديوم مادة مستقرة حراريًّا. فهي لا تتحلل عند تسخينها. ويختلف الاستقرار الحراري لكربونات الصوديوم عن الاستقرار الحراري لكربونات الليثيوم وكربونات الفلزات التي تنتمي للمجموعة الثانية. تتحلل كربونات الليثيوم وكربونات فلزات المجموعة الثانية عند التسخين. وعند إذابة كربونات الصوديوم في الماء، فإنها تنتج محلولًا قلويًّا أو قاعديًّا. سيكون الأس الهيدروجيني للمحلول الناتج 11 تقريبًا. سيؤدي ذلك إلى تحول ورقة الدليل العام إلى اللون الأزرق.

تعادل كربونات الصوديوم المحاليل الحمضية، مثل محلول حمض الهيدروكلوريك. وستنتج أملاح الصوديوم في هذه التفاعلات. في هذه التفاعلات، سيلاحظ أيضًا حدوث فوران؛ حيث ينتج غاز ثاني أكسيد الكربون. في الواقع، تعتبر كربونات الصوديوم طريقة آمنة نسبيًّا لمعادلة أي حمض ينسكب في المختبر. وصناعيًّا، تلعب كربونات الصوديوم دورًا مهمًّا في صناعة الزجاج والورق والمنسوجات. ويمكن أيضًا استخدام كربونات الصوديوم لمعالجة الماء العسر الذي يحتوي على أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم المذابة. تتفاعل هذه الأيونات مع كربونات الصوديوم لتكوين كربونات غير قابلة للذوبان يمكن ترشيحها. وتباع كربونات الصوديوم في شكل صودا غسيل تحديدًا لهذا الغرض.

تصنع كربونات الصوديوم في عملية صناعية تسمى عملية سولفاي. وفي هذه العملية، يمرر غاز الأمونيا وغاز ثاني أكسيد الكربون في محلول مشبع من كلوريد الصوديوم. وينتج عن هذا التفاعل بيكربونات الصوديوم. وعند التسخين، يتحلل محلول بيكربونات الصوديوم إلى محلول كربونات الصوديوم وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء.

فيما يلي، سنلقي نظرة على ما يحدث عند تسخين بعض مركبات الصوديوم بشدة. تتحلل نيترات الصوديوم عند تسخينها بشدة. في هذا التفاعل، ينطلق غاز الأكسجين ويتبقى نيتريت الصوديوم الصلب. لاحظ الاختلاف الدقيق بين صيغتي هذين المركبين. نيترات الصوديوم مادة متميعة. وإذا تركت معرضة للهواء، فسوف تمتص بخار الماء. وبسبب هذا التميع، لا تستخدم نيترات الصوديوم في الألعاب النارية. وتستخدم نيترات البوتاسيوم في البارود بدلًا منها.

كما ذكرنا سابقًا، فإن كربونات الصوديوم مادة مستقرة حراريًّا. ولا تتحلل عند تسخينها. لذلك، لا تخلط بين كربونات الصوديوم وبيكربونات الصوديوم التي لها صيغة مختلفة. تتحلل بيكربونات الصوديوم عند تسخينها في درجة حرارة 180 درجة سلزية. عند درجة الحرارة هذه، تطلق بيكربونات الصوديوم غاز ثاني أكسيد الكربون. تستخدم بيكربونات الصوديوم في صودا الخبز. وتتحلل صودا الخبز في درجة حرارة خبز الكعك. ويساعد غاز ثاني أكسيد الكربون الكعك على الارتفاع.

سنستعرض الآن النقاط الرئيسية في هذا الفيديو. الصوديوم فلز نشط للغاية يستخلص باستخدام التحليل الكهربي. يتفاعل الصوديوم مع الأكسجين لتكوين بيروكسيد الصوديوم، وصيغته ‪Na2O2‬‏. يتفاعل الصوديوم مع العديد من اللافلزات، بما في ذلك الكبريت والفوسفور والهيدروجين. يتفاعل الصوديوم مع الماء لتكوين محلول قلوي من هيدروكسيد الصوديوم. يمكن استخدام هيدروكسيد الصوديوم في اختبار الكشف عن الأيونات الفلزية في المحاليل. وفي هذه الحالة تتكون رواسب صلبة.

انضم إلى نجوى كلاسيز

شارك في الحصص المباشرة على نجوى كلاسيز وحقق التميز الدراسي بإرشاد وتوجيه من معلم خبير!

  • حصص تفاعلية
  • دردشة ورسائل
  • أسئلة امتحانات واقعية

تستخدم «نجوى» ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. اعرف المزيد عن سياسة الخصوصية