سنگ نمک (نمک طعام)

سدیم کلرید که به نمک طعام یا نمک معمولی شناخته می شود، یک ترکیب شیمیایی از سدیم و کلر با فرمول NaCl می باشد. این ماده مهم ترین عامل شوری آب دریاها و اقیانوس هاست. سدیم کلرید خالص، حاوی 39.33 % سدیم و 60.67 % کلر است. یکی از منابع این نمک، سنگ نمکی است که به آن نمک طعام نیز گفته می شود. البته امروزه بیشتر نمک مورد استفاده، از آب شور و آب دریا بدست می آید. نام این نمک، از واژه ی یونانی Hals گرفته شده است.
نمک طعام به صورت توده های زیرزمینی و از تبخیر آب شور، ایجاد می شود. در واقع این توده ها، از خشک شدن دریاچه ها و دریاهای قدیمی، ایجاد می شود. در طبیعت، مواد معدنی مثل انیدرید، ژیپس، گوگرد، سیلویت و حتی برمات ها، ممکن است همراه این نمک طعام، وجود داشته باشد. در اغلب موارد، نمک طعام به صورت: 1) گنبدهای نمکی (توده های دیاپیری و یا لوله ای شکل از نمک که ضرورتاً از آب بستر زمین ایجاد شده اند و ممکن است با ذخایر نفتی نیز در تماس باشند) مربوط به سواحل خلیج تگزاس و لوییزیانای آمریکا، آلمان، اسپانیا و هلند، روم، ایران و سواحل بزریل، 2) یخچال های طبیعی نمکی که در آن، نمک در داخل سطح و به دلیل تبخیر آب، تشکیل شده است و دارای جریان رو به سمت پایین می باشد (مثلاً یخچال های نمکی ایران)؛ 3) رگه های نمکی که در فرانسه یافت می شوند؛ 4) جریان های نمک طعام که به ندرت در طاقدیس یافت می شود و 5) ذخایر طبقه ای گسترده که در برخی بخش ها مانند لهستان، یافت می شود. برخی از گنبدهای نمکی ممکن است قطری بیش از 6 کیلومتر داشته باشند. یکی از این ذخایر که از سال 1288 تاکنون مورد استخراج قرار گرفته است، در Wieliczka نزدیک Krakow در لهستان، قرار گرفته است. این معدن در سال 1978 بوسیله ی یونسکو، به عنوان یک میراث ماندگار تعریف شده است و هم اکنون از جمله آثار تاریخی است که جذب توریست دارد.
در مورد تولید جهانی، آمارهای موجود، نشاندهنده ی این است که کل میزان تولید این ماده در سال 2002، در حدود 210 میلیون تن بوده است. تولیدکننده های اصلی این ماده، آمریکا، چین و آلمان هستند.
معیار استفاده
نمک طعام به طور نمونه وار، بی رنگ تا زرد رنگ است اما ممکن است این ماده، آبی کم رنگ، آبی پر رنگ و یا صورتی باشد. این ماده دارای ساختار مکعبی متراکم از اتم های سدیم و کلر است که به صورت محکم با هم در ارتباط می باشند. خواص مهم این ماده از نقطه نظر صنعتی، به صورت زیر است:
حلالیت در آب: حلالیت در آب مربوط به نمک طعام، بالاست و در حدود 36 گرم بر 100 گرم آب است. این ماده بسیار نم گیر است.
دمای یخ زدگی محلول نمک طعام: دمای یخ زدگی تئوری محلول آب نمک، -21 ℃ می باشد اما در عمل، این محلول در دمای -9 ℃ یخ می زند.
ضرورت این ماده برای حیات: نمک طعام مسئول حفظ تعادل سیال های بدن و بدن حیوانات می باشد و برای زنده ماندن انسان و حیوانات، مهم می باشد. ضرورت این نمک برای سلامت و رشد جمعیت انسانی، از زمان های قدیم، شناخته شده است. این اعتقاد وجود دارد که دلیل جابجایی پایتخت امپراتوری روم از بیزانتیای ترکیه، نزدیک شدن به منابع نمک طعام بوده است.
استفاده ها
نمک طعام نه تنها موجب ادامه ی حیات انسان ها و حیوانات می شود، بلکه یک ماده ی صنعتی مهم نیز تلقی می شود. استفاده های مهم این ماده، عبارتند از:
نمک خوراکی
خوراک دام
نگهدارنده ها و مواد ضد عفونی کننده
ماده ی ضد یخ زدگی مورد استفاده در جاده ها
مواد شیمیایی
تولید فلز سدیم
صابون سازی و مواد شوینده
مواد منفجره
در ادامه در مورد این استفاده ها، صحبت خواهیم کرد.
نمک خوراکی
نمک طعام نه تنها یک ماده ی حیاتی برای ایجاد تعادل در بدن انسان و حیوانات محسوب می شود، بلکه به عنوان طعم دهنده ی غذا نیز کاربرد دارد. در واقع ، طعم های اصلی ما طعم های شیرین، تلخ و شور می باشد. اما محدودیت اصلی این ماده، طبیعت نم گیری آن است. وقتی این ماده آب جذب کند، حالت چسبنده پیدا می کند. دو نوع خوراکی از نمک خوراکی وجود دارد:
نمک طعام (Table salt)
به دلیل طبیعت نم گیری، نمک خالص به سهولت جریان نمی یابد. نمک به سهولت آب جذب می کند و حالت چسبنده پیدا می کند. نمک طعامی که به صورت روزانه مورد استفاده قرار می گیرد، سدیم کلرید خالص نیست و مقادیر افزودنی به آن اضافه می شود تا بدین صورت، از چسبندگی آن جلوگیری کرد. در سال 1911، کربنات منیزیم اولین بار به سدیم کلرید افزوده شد تا بدین صورت، از ایجاد چسبندگی در آن، جلوگیری شود. امروزه، در ایالات متحده، از کلسیم سیلیکات به عنوان عامل ضد چسبندگی در نمک طعام، استفاده می شود. این ماده به عنوان یک ماده ی با کارایی بهتر در این کاربرد، تلقی می شود.
نمک ید دار
در سال 1924، در برخی از انواع نمک های خوراکی، از سدیم یدید یا پتاسیم یدید و یا پتاسیم یدات، به عنوان افزودنی، استفاده می شود. با استفاده از این مواد ید دار، میزان دریافت ید بوسیله ی مردم عادی، افزایش می یابد. میزان این ید، در واقع یک قسمت در 40000 قسمت نمک می باشد (یعنی 15 ppm). یک مقدار اندک بوراکس نیز به منظور تثبیت کننده، به این نوع نمک، افزوده می شود.
به هر حال، مصرف اضافی نمک، دارای افزایش ریسک سلامتی انسان ها می شود. ریسک های متداولی که این کار بر روی سلامتی انسان ها دارد، عبارتند از افزایش فشار خون و کم شدن میزان آب موجود در بدن.
خوراک دام
سنگ نمک با عیار پایین، برای مصارف انسانی، مفید نیست. این نمک ها، عموماً برای تولید خوراک دام، استفاده می شود. یک مثال نمونه وار از سنک نمک تولید شده از ناحیه ی ماندی هند، حاوی 67.81 % سدیم کلرید، 31.23 % مواد نامحلول، 0.33 % کلسیم بی کربنات، 0.4 % منیزیم سولفات، 0.26 % کلسیم سولفات و 0.31 % سدیم سولفات می باشد.
نگهدارنده ها و مواد ضد عفونی کننده
بسیاری از میکروارگانیزم ها، نمی توانند در محیط های نمکی، زندگی کنند زیرا آب به دلیل ایجاد خاصیت اسمزی، از سلول های آنها خارج می شود. به همین دلیل، نمک برای حفظ و عمل آوری محصولات غذایی (مانند ماهی و گوشت نمک سود شده)، پوست، چرم و چوب، استفاده می شود. این ماده همچنین به منظور جدا کردن زالو از محصولات غذایی، استفاده می شود. این ماده همچنین به منظور ضد عفونی زخم ها، استفاده می شود.
ماده ی ضد یخ زدگی مورد استفاده در جاده ها
برخی اوقات، به این نوع سدیم کلرید، نمک جاده گفته می شود. حدود 51 % از نمک تولیدی در جهان، بوسیله ی کشورهای سرد و به منظور جلوگیری از یخ زدگی جاده ها، مصرف می شود. در واقع حل شدن نمک در داخل آب، موجب می شود تا دمای یخ زدگی، کاهش یابد. نمک پاشیده شده بر روی یخ، منجر به حل شدن فوری آن می شود. با حل شدن این ماده در یخ، سیال ایجاد شده، با سختی بیشتری یخ می زند. برای بهبود بهره وری نمک مورد استفاده در این کاربرد، 100 ppm سدیم هگزاسیانوفرات به عنوان عامل ضد کلوخه ای شدن، استفاده می شود. ماسه نیز در بیشتر موارد به نمک افزوده می شود تا بدین صورت، بعد از ذوب شدن یخ، جاده لیز نشود.
سنگ نمک همچنین در خانه ها و به منظور ذوب شدن سطوح یخ زده، مصرف می شود. به هر حال، این ماده در جاهایی مناسب می باشد که دمای هوا به زیر 9 درجه ی زیر صفر، نرسد.
مواد شیمیایی
نمک یک ماده ی خام برای تولید عنصر کلر می باشد. در واقع کلر در تولید بسیاری از مواد مدرن، مانند PVC و آفت کش ها، استفاده می شود. از لحاظ صنعتی، عنصر کلر معمولاً بوسیله ی الکترولیز سدیم کلرید حل شده در آب، تولید می شود. فرایند الکترولیز این ماده همچنین منجر به تولید هیدروژن و سدیم هیدروکسید می شود.
علاوه بر کلر، سدیم کلرید در تولید آن دسته از مواد شیمیایی استفاده می شود که در آن، سدیم یا کلر، وجود دارد (مثلاً سدیم کربنات، کربنات سدیم ، هیدروکسید سدیم، اسید هیدروکلریک، پودر سفید کننده، کلسیم کلراید، سدیم سولفات و انواع مواد کلراتی).
تولید فلز سدیم
فلز سدیم یک فلز با واکنش پذیری بالاست و سبک تر از آب است. این ماده در دمای 97.5 درجه ی سانتیگراد، ذوب می شود و در دمای 883 درجه ی سانتیگراد و تحت اتمسفر معمولی، به جوش می آید. رسانایی گرمایی مربوط به سدیم جامد در دمای 21 درجه، 0.32 cal/sec/〖cm〗^2/℃ می باشد اما این رسانایی، با افزایش دما، افزایش می یابد. این رسانایی در دمای 200 درجه، برابر با 0.93 cal/sec/〖cm〗^2/℃ می باشد.
فلز سدیم ابتدا با استفاده از روش گران قیمت الکترولیز سدیم هیدروکسید، تولید می شد اما امروزه، این ماده به صورت تجاری و از طریق الکترولیز سدیم کلرید مذاب، تولید می شود. این فرایند در سلول Down انجام می شود. در این سلول، سدیم کلرید با کلسیم کلرید مخلوط می شود تا بدین صورت، دمای ذوب آن به 580 درجه، کاهش یابد. چون کلسیم نسبت به سدیم، الکتروپوزتیو است، هیچ کلسیمی در کاتد، جمع نمی شود.
این فلز در تولید تترااتیل سرب، ماده ی خنک کننده در رآکتور هسته ای و لامپ های بخار سدیمی، کاربرد دارد.
صابون سازی و مواد شوینده
با مخلوط نمودن چربی با سدیم کربنات، صابون و مواد شوینده، تولید می شود. این سدیم کربنات، از سدیم کلرید، تولید می شود. در قرون وسطا، این ماده به عنوان عامل تمیزکننده و برای تمیزکاری خانه، استفاده می شده است.
مواد منفجره
یک ماده ی منفجره در واقع از مخلوط کردن مواد شیمیایی تولید می شود. این مواد شیمیایی، با ایجاد سایش، ضربه و یا جرقه در آنها، منفجر می شوند. یکی از انواع متداول مواد منجره، دینامیت می باشد. این ماده عمدتاً از نیتروگلیسیرین یا گلیسرول تری نیترات، نیتروگلیکول، آمونیوم نیترات و نیترات پتاسیم درست شده است. در برخی از فرمولاسیون های مواد منفجره، سدیم کلرید به عنوان خنک کننده و کاهش اثرات انفجار، مورد استفاده قرار می گیرد.
سایر استفاده ها
فراوری غذا: نمک برای فرآوری مخمرها در نانوایی، برای فراوری مرغ، حذف پوسته ی صدف خوراکی، پایدارکنندگی برخی از نوشیدنی ها و ... کاربرد دارد.
سرامیک ها: سدیم کربنات و سدیم سولفات که از مشتقات این ماده محسوب می شوند، در صنعت سرامیک، کاربرد دارند.
لعاب: سنگ نمک در تولید لعاب های سدیمی، کاربرد دارد.
فراوری پالپ کاغذ: هیدروکسید سدیم برای تولید کاغذ، استفاده می شود.
تبرید: محلول یخ زده ی نمک در آب، برای فرایند دیپ فریزینگ غذاها، مصرف می شود.
کشاورزی: سنگ نمک، برای بهبود کیفیت خاک و پیش از برداشت چغندر قند، مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده موجب حذف یون های کلر مخرب می شود.
تصفیه ی آب: سدیم کربنات که از مشتقات سدیم کلرید است، برای کاهش سختی آب، مورد استفاده قرار می گیرد.
لاستیک: این ماده به عنوان عامل کوآگلومره کننده در تولید لاستیک، استفاده می شود.
جایگزین ها
نمک بدست آمده از آب دریا: متوسط غلظت مواد موجود در آب دریا، به صورت زیر می باشد:
کل نمک های محلول در آب دریا، برابر با 3.7 % می باشد. 77.76 % از این نمک را سدیم کلرید تشکیل داده است.
دانسیته ی آب دریا، از 2.5 تا 3.5 متغیر می باشد. در مرحله ی تبخیر خورشیدی که در مخازن روباز انجام می شود، این دانسیته افزایش می یابد. در مرحله ی اول، دانسیته ی به میزان 10 واحد افزایش می یابد و اکسید آهن و کربنات کلسیم از هم جدا می شوند. در این مرحله، کلسیم سولفات خارج می شود.
کریستال های بدست آمده از آب دریا، حالت مکعبی دارد. این نمک کمتر چسبنده است. تحقیقاتی در زمینه ی تغییر ساختار کریستال های نمک طعام از حالت کیوبیک به دودکاهدرال، انجام شده است. این کار با افزودن گلیسین به آب شور اشباع شده، انجام می شود. در هنگام تبخیر، کریستال های دودکاهدرال در این آب شور، رسوب دهی می کنند.
نمک های بدست آمده از آب شور زیر زمینی
آب شور زیر زمینی که در عمق کمی از زمین برخی مناطق مانند Great Rann در هند یافت می شود، حاوی مواد زیر می باشد:
فرایند بازیابی نمک از این آب شور، مشابه با روند مورد استفاده برای تولید نمک از آب دریاست.
افزودنی های مورد استفاده برای جلوگیری از یخ زدگی
یک جایگزین برای مواد شیمیایی مورد استفاده به منظور جلوگیری از یخ زدن زمین، عبارتند از منیزیم استات. این ماده ی شیمیایی، دوست دار محیط زیست هستند اما گران تر از نمک هستند.
منبع مقاله :
Uses of Industrial Minerals, Rocks and Freshwater/ Kaulir Kisor Chatterjee