أولا :- الهيدروجين...
رمزه الكيميائي: H
عدده الذري: 1
وزنه الذري: 1.0079
لمحة تاريخية...
لقد حضر الهيدروجين منذ زمن طويل... الى ان جاء كافندش وجعل منه عنصرامحدد المعالم والصفات وذلك عام 1776... اما اسمه فأطلقه عليه العالم لافوازييه...
يعتبر الهيدروجين اكثر العناصر تواجدا في الكون... ومنه تكونت بقية العناصر كما تصف ذلك نظرية الانفجار الاعظم
الحالة (في درجة حرارة الغرفة): غازية
اللون: لا لون له
من اللافلزات
التوزيع الالكتروني: 1s1
طاقة التأين: 1312 كيلوجول/مول
الألفة الالكترونية: 72.8 كيلو جول/مول
الالكترو سالبية: 2.2
نصف قطر الذرة: 53 * 10^-12 متر
سرعة الصوت خلاله: 1270 مترا في الثانية
درجة حرارة الانصهار: 14.01 كلفن
درجة حرارة الغليان: 20.28مئوية كلفن
ما دام الاندماج النووي وقوده الهيدروجين.. والهيدروجين في الماء.. والماء يغطي 71% من كوكب الأرض؛ فهذا يعني ان الأرض مغطاة بوقود سريع الانفجار لا ينتظر سوى طفل يرمي فيه عود ثقاب. والطفل في هذه الحالة قد يكون عالماً مخبولاً أو حرباً نووية أونيزك مستعر ـ أو أي سبب آخر ـ كاف لاشعال عود الثقاب الذي لن يكون سوى 10ملايين درجة تبدأ التفاعل الهيدروجيني.. في ذلك الوقت ستستعر البحار لهباً تذوب من حرارته الجبال كأحد المشاهد المتوقعة ليوم القيامة!
وإن كنت ترى الفكرة ضرباً من الجنون أو مشهداً في رواية خيالية فتأمل قوله تعالى: {والبحر المسجور إن عذاب ربك لواقع}،{وإذا الوحوش حشرت، وإذا البحار سجرت}.. وقد جاء في لسان العرب ان السجر هو "البحريسجر فيكون نار جهنم" وقال كعب "البحر جهنم تسجروتسعر...........
( الهيدروجين وقود السيارة والطائرة )
في خطوةجديدة نحو تحقيق حلم استخدام الهيدروجين كطاقة متجددة أعلنت شركة "بي إم دبليو" عن استكمال برنامجها؛ لتصنيع سيارات تستخدم الهيدروجين كوقود بدلاً من البنزين، وذلك في تقرير لمجلة درشبيجل الألمانية، ويتوقع أن يتم طرح تلك السيارة في الأسواق في العام القادم، حيث انتهت الشركة بالفعل من إنتاج وإجراء التجارب على خمس عشرةسيارة، وهي من الفئة التي يصل سعة محركها إلى سبعة لترات، ويفيد التقرير أن سعر تلك السيارة لن يزيد عن سعر مثيلتها التي تدار بالبنزين.
والهيدروجين هو أبسط عنصر عرفه الإنسان، حيث يتكون من بروتون واحد وإلكترون واحد، ويمثل أكثر من 90% من مكونات الكون و30% من كتلة الشمس، وهو ثالث أكثر العناصر توافرًا على سطح الأرض،الهيدروجين غاز ليس له لون أو طعم أو رائحة، وهو غير سام، يتكون من جُزيء ثنائي الذرة H2 ولا يوجد منفردًا بل مرتبطا دائمًا مع عنصر آخر، فهو يرتبط بالأكسجين مكونًا الماء H2O، ويرتبط مع الكربون مكونًا مركبات مختلفة مثل الميثان CH4 والبترول.
الهيدروجين جزء من دورة أنيقة ونظيفة، فعند فَصْل مكونات الماءإلى هيدروجين وأكسجين باستخدام الفصل الحراري أو التحليل الكهربي أو باستخدام الطاقة الشمسية - وهذا ما نجح العلماء في مركز الطاقة المتجددة في الولايات المتحدةمن عملة، حيث ابتكروا جهازًا واحدًا يقوم بفصل الهيدروجين من الماء وتحويله إلىطاقة كهربية في نفس الوقت باستخدام أكثر من 12.5% من الشعاع الشمسي (الأجهزةالقديمة كانت تُحَوِّل من 4% إلى 6% فقط)، ولكن يقف أمامهم عائق التكلفة، فالجهازما زال غير اقتصادي التكلفة - يستخدم الهيدروجين الناتج لشحن خلية وقود - وهو مايُطلق على البطارية الهيدروجينية - وعند استخدامها يرتبط الهيدروجين بأكسجين الجوفي نتج طاقة كهربية وماء، وهو بذلك لا ينتج أي ملوثات بيئية أو غازات سامة.
إذًا فالهيدروجين مصدر ثانوي للطاقة أو يطلق عليه حاملا للطاقة - مثله مثل الكهرباء - فهو يحتاج إلى مصدر آخر للطاقة لإنتاجه، ولكنه يُخَزِّن طاقة هذا المصدروينقلها للمستخدم أينما كان.
وقد استخدمت وكالة NASA للفضاء الهيدروجين في برنامجها الفضائي منذ سنوات، فالهيدروجين هو الوقود الذي يحمل سفن الفضاء إلىالفضاء الخارجي، وخلايا الوقود الهيدروجينية هي التي تقوم بتشغيل النظام الكهربي للسفينة، وينتج عن هذا ناتج واحد فقط وهو الماء النقي الذي يستخدمه رواد الفضاء فيالشرب، خلايا الوقود الهيدروجينية تنتج الكهرباء بفاعلية عالية، ولكن تكلفتها مازالت عالية.
استخدام الهيدروجين كوقود - وخصوصًا للسيارات - هو المتاح الآن إما في صورة هيدروجين نقي وبالتالي لا ينتج أي نسب تلوث أو مضافًا للبنزين أوالديزل، وبالتالي يخفض نسبة الانبعاثات الملوثة من 30% إلى 40%.
والهيدروجين أيضًا يمكن أن يكون وقودًا مثاليًّا للطائرات، فهو ينتج كميةأكبر من الطاقة، وبالتالي ستحتاج الطائرات إلى كمية أقل من الوقود، كما أنه أخف من الوقود الحالي، وبالتالي ستستطيع الطائرة زيادة حمولتها.
وعن إنتاج الهيدروجين طبيعيًّا اكتشف العلماء بعض الأنواع من الطحالب والبكتيريا التي تقوم بإنتاج الهيدروجين كناتج طبيعي، وتجري الأبحاث حاليًا حول حَثِّ تلك الطحالب علىإنتاج كميات أكبر من الهيدروجين.
معظم الطاقة التي يستخدمها العالم اليوم تأتي من الوقود الحفري فقط 7% منها يأتي من مصادر الطاقة المتجددة، غير أن العالم الآن يحاول زيادة استخدام الطاقات المتجددة فهي نظيفة لا تلوث البيئة، كما أنها لاتنفَد، لكن مثل هذه الطاقات كالطاقة الشمسية وطاقة الرياح تواجه مشكلة عدم التواجدالدائم وعدم القدرة على التخزين لفترات طويلة، وهنا يأتي الهيدروجين؛ ليحل تلك المشكلة، فيمكننا أن نخزن تلك الطاقة إلى متى نريد وحيث نريد، فهل يمكن أن نستغنيفي المستقبل عن الوقود الحفري ؟ وهل سنستخدم الهيدروجين كبديل للكهرباء ؟ أسئلةسيجيب عنها المستقبل في العام القادم، حيث انتهت الشركة بالفعل من إنتاج وإجراء التجارب على خمس عشرةسيارة، وهي من الفئة التي يصل سعة محركها إلى سبعة لترات، ويفيد التقرير أن سعر تلك السيارة لن يزيد عن سعر مثيلتها التي تدار بالبنزين.
يعرف الصوديوم في اللغة اللاتينية باسم ناتريوم Natrium نسبة الى وادي النطرون في مصر ، ومنه جاء رمزه الكيميائي Na .
مميزاتــــــــــــــــه ..
هو احد العناصر الكيميائية في الجدول الدروي له العدد الذري 11 وينتمي الي العناصر الفلزية القلوية .
والصوديوم فلز ابيض فضي اللون، طري يمكن قطعه بالسكين .
كثافته 927ر0 جم/سم3 ( أخف من الماء ) ، ينصهر عند درجة حرارة 9ر97 مْ ، ويغلي عند درجة حرارة 9ر982 مْ .
والصوديوم نشط جدا ويتفاعل بشدة مع الماء وينصهر اثناء التفاعل وتنطلق منه حرارة عالية ، ولهذا السبب فانه يحفظ مغمورا تحت الكيروسين ، ولا يصح تداول الصوديوم بالأيدي العارية لان ذلك يؤدي الى اشتعال الفلز واصابة الأيدي بالحروق .
واذا سخن الصوديوم في الهواء الرطب فانه يشتعل بضوء أصفر ناصع ، ويتفاعل مع الكلور عند امرار تيار ساخن منه على الصوديوم ويتكون ملح الطعام وينبعث ضوء مبهر .
وقد عرف الانسان عددا من املاح الصوديوم منذ الحضارات القديمة ، مثل كلوريد الصوديوم ( الملح الحلو كما كان يسميه الكيميائيون العرب ) ، والصودا الكاوية وكربونات الصوديوم ، ونترات الصوديوم، والبوارق (املاح الصوديوم والبورون ) ...الخ ، واستخدمها في غذائه (ملح الطعام ) وفي الطب وتنظيف الملابس وغيرها ، ولايعرف متى ولا كيف اهتدى الانسان الى استخدام ملح الطعام في غذائه .
تاريـــــــــــخ ..
وهناك من يعتقد ان ذلك بدأ مع انتقال الانسان من عصور الصيد الى عصور الزراعة وما يتبعها من اعتماد الانسان على المنتجات الزراعية كمواد غذائية بصورة رئيسية ، وكان قبل ذلك يعتمد على اللحوم ، خاصة لحوم الحيوانات المفترسة اللاحمة ( آكلة اللحم ) والتي تحتوي لحومها على نسبة عالية من الصوديوم وتختلف في ذلك عن المنتجات الزراعية ، وبعد زيادة المنتجات الزراعية في غذاء الانسان اخذ في البحث تلقائيا عن الصوديوم من مصادر خارجية ومن ثم عرف ملح الطعام ، وساعد على ذلك وجود ملح الطعام في صورة صخرية صلبة هو الملح الصخري ووجوده ذائبا في مياه البحر .
وقد اشارت التوراة الى قوافل الملح القديمة الى سادوم ( بلدة لوط عليه السلام ) وعامورة حيث كانت تجلب ملح الطعام من جبال وهضاب الملح على ضفاف البحر الميت ، وكانت تحت سيطرة وحكم الرومان ، وعلى هذا الأساس لايعرف مكتشف معين للصوديوم ، وقد تمكن السير (همفري دافي ) من الحصول على الصوديوم الفلزي في سنة 1807 بالتحليل الكهربائي للصودا الكاوية المصهورة (هيدوكسيد الصوديوم NaOH ) .
تواجــــــــــــده...
يعتبر الصوديوم سادس اكثر العناصر شيوعا في القشرة الارضية حيث يكون حوالي 6ر2 % من وزنها ، وهو لايوجد طليقا ولكن يوجد في عدد كبير من المعادن مثل الألبايت وهو معدن صلب أبيض اللون ويكون ملح الطعام ويوجد في طبقات صخرية في بعض الجبال وقد تكونت هذه الطبقات نتيجة تبخر مياه البحيرات المغلقة في بعض العصور الجيولوجية التي ارتفعت خلالها درجات الحرارة وقلت الامطار وسادت ابانها عمليات التصحر ، ويعتبر العصر البرمي الذي بدأ منذ 280 مليون سنة واستمر حوالي 50 مليون سنة ، من اشهر العصور الجيولوجية التي تكونت فيها طبقات ورواسب الملح الصخري .
وتعتبر رواسب الهاليت المصدر الرئيسي لملح الطعام في عدد كبير من الدول خاصة الدول غير الساحلية ، اما الدول الساحلية فتحصل على احتياجاتها من ملح الطعام من ماء البحر بعد تجفيفه من ملاحات خاصة ثم معالجة الملح الناتج بطرق خاصة لتنقيته وتخليصه من الشوائب .
نظائـــــــــــره ..
هناك ثلاثة عشر نظيرا للصوديوم تم إكتشافها. والنظير المستقر الوحيد هو Na-23. الصوديوم له نظيران مشعان ناتجان عن الأشعة الكونية هما (Na-22، بعمر نصف = 2.605 سنة، Na-24، بنصف عمر ≈ 15 ساعة).
استخداماتــــــــــه ..
- يستخدم الصوديوم في تحضير فوق اكسيد الصوديوم الذي يستخدم لقصر الالوان والتبييض
- وفي تحضير أميد الصوديوم الذي يدخل في صناعة الصبغات
- وفي تحضير سيانيد الصوديوم ال1ي يستخدم في فصل الذهب من خاماته
- وفي صناعة مصابيح بخار الصوديوم لإنتاج إضاءه كهربائية بفاعلية عالية جدا.
- ويستخدم في صناعة الصابون مع الاحماض الدهنية
- و في بعض السبائك لتحسين بنيانها ولجعل سطوح المعادن ملساء
الصوديوم في الجسم ..
يدخل الصوديوم في تركيب الجسم ما يقارب من (100 جم) للفرد ، وهو اكثر الكاتيونات شيوعا في السوائل خارج الخلايا وبالدم ، كما يوجد في جميع النباتات ويتراوح مقداره بها بين (0075ر0%) الى (15ر0%) من وزن النسيج الحي وتزيد هذه النسبة في النباتات المائية والبحرية ، وتزيد درجة تركيز الصوديوم في بعض السوائل الافرازية مثل عصارات الهضم والعرق والبول ، ويعتبر من العناصر المهمة لكل الخلايا والوظائف الحيوية في الجسم .
وتبلغ في كل (100ملليلتر) من الدم (445- 526) ملليجرام ، وفي كل (100ملل) مصل يوجد مابين (0ر331 مللجم) من الصوديوم ، اما الخلايا فلا تزيد عن (8%) وكما يختلف توزيع الصوديوم بين الانسجة نجد مقداره يتفاوت حسب العمر .
ويعتبر الكبد والقلب والكليتين من اغنى اعضاء الجسم بالصوديوم اما خلايا الانسجة الاخرى للجسم فان نسبة تركيز الصوديوم بها اقل من الوسط السائل المحيط بها ، فمثلا يحتوي الدم على (160ملجم \100ملل) ، والبلازما (331ملجم \ملل) والخلايا (8 ملجم \100جم) ، والنسيج العضلي حوالي (160ملجم \100جم) ، اما النسيج العصبي فنسبة الصوديوم به (312ملجم \100جم) .
ويوجد الصوديوم متحدا مع الكلوريد والبيكربونات في الجسم حيث تشترك في تنظيم توازن الأس الهيدروجيني بالجسم ، وتلعب دورها في تنظيم الضغط الأسموزي وتوازن الماء ، وتحتوي المواد الغذائية على مقادير مختلفة من الصوديوم .
فائدة الصوديوم للجسم ..
ان من اهم الفوائد التي يجنيها الجسم من تناول الصوديوم في صورة ملح الطعام (كمصدر رئيسي له ) هي اتحاده مع ما في المعدة ليكون حمض الهيدروكلوريك الذي يلعب دورا حيويا بارزا في هضم البروتينات بالمعدة . وحيث ان جميع املاح الصوديوم سهلة الذوبان في الماء لذا يقوم الصوديوم بدور الناقل لايونات الكلور والفوسفات والبيكربونات بين اماكن الجسم المختلفة ، وبذلك يتم تنظيم درجة تركيز الاملاح والمركبات الناتجة عن هضم الطعام وامتصاصه ، وتمثيله ، بين اجزاء الجسم كافة .
ويعمل الصوديوم بالتضامن مع الايونات القلوية الاخرى ، مثل البوتاسيوم والكالسيوم والمغنيسيوم ، على حفظ قلوية سوائل الجسم . بل ويقال عن مركب بيكربونات الصوديوم بالدم " خزان القلوي " (Alkaline Reserve) ويحافظ الصوديوم على بقاء الماء في الجسم ويحفظ للجسم درجة مائيته. كما يقوم ملح الطعام بجعل الغذاء اكثر استساغة واطيب مذاقا.
تعامل الجسم مع الصوديوم....
سواء كان الصوديوم في صورة ملح الطعام ، أو على هيئة استرات الصوديوم من الفواكه والخضروات ، فانها تتاكسد في الجسم ويتبقى الصوديوم في صورة بيكربونات ، ويخرج الانسان (90%) من صوديوم الطعام الذي يتناوله في صورة كلوريد الصوديوم في البول (95% من اجمالي المفرز ) ولا يحوي البراز الا نسبة ضئيلة من الصوديوم ، عدا في حالات الاسهال ، كذا العرق الذي قد تؤدي زيادة افرازه الى تقلص العضلات والضعف العام والصداع والاغماء ولهذا يتعاطى ساكنوا المناطق الحارة الصوديوم مع الماء كوسيلة لتنظيم الضغط الاسموزي وللاستفادة من الوقاية بالصوديوم لتعويض الفاقد من العرق ، ويتاثر ميزان الصوديوم بالجسم بهرمونات الغدة فوق الكلوية او الجار كلوية (Adrenal or Suprarenal) واهمها الكورتيزون (Cortisone) ، اذ تتحكم في اعادة امتصاص الصوديوم من الكليتين ، وتقليل الفاقد من الصوديوم بالبول .
حاجة الجسم من الصوديوم ....
يترواح ما يتعاطاه الفرد من ملح الطعام " كلوريد الصوديوم " في اليوم ما بين ( 2- 20 جم ) ، الا ان حاجته الفعلية لا تتعدى ( 5 جرام ) يوميا ، وينصح لتلافي ارتفاع ضغط الدم الحد من هذه النسبة الى ( 1 جم / يوم) .
ويلاحظ ان تعاطي كل لتر ماء بعد الاربعة الاولى يجب ان يقابله ( 1جم ) صوديوم .
د/خالد على2010-11-24, 9:28 am