شوره (2)

شوره ی شیلی

تاریخچه
بزرگترین ذخایر مربوط به کالچی (caliche) که یک مینرال سدیم نیتراتی است، در بیابات آتاکامای شیلی یافت می شود. از دهه ی 1940 تاکنون، طی 100 سال است که این ماده از این بخش، استخراج شده است. بعضی از معادن این ماده در شیلی، در سال 2005 و از طرف یونسکو، به عنوان میراث جهانی، در نظر گرفته شده است. شیلی هنوز هم بزرگترین ذخایر کالچی دنیا را به خود اختصاص داده استو
سدیم نیترات به به دلیل اینکه شیلی بزرگترین تولیدکننده ی این ماده می باشد، به شوره ی شیلی، معروف است. ذخایر بزرگی از این ماده در نواحی بیابانی نزدیک مرزهای شیلی و پرو، یافت می شود. این ذخایر 3 کیلومتر عرض، 300 کیلومتر طول و بیش از دو متر ضخامت دارند. آب و هوای خشک این منطقه موجب شده است تا مقادیر زیادی از سدیم نیترات با کیفیت بالا در این مکان جمع شوند که پیش بینی می شود، منشأ آن، فضولات پرندگان بوده است.
با کشف این ماده در دهه ی 1940، این ماده به عنوان یک کود و به عنوان یک پیش ماده در تولید مواد منفجره، استفاده شد. در ابتدا، این فضولات در بخش های آهکی قرار داشتند. در سال 1856، آمریکا یک قانون تصویب کرد و بر طبق آن، به شهروندان خود اجازه داد تا جزایر دریایی بدون سکنه ای را که حاوی فضولات پرنده بودند، در اختیار بگیرند. در واقع هدف قدرت های بزرگ، در اختیار گرفتن این منابع با ارزش بود. پرو بعدها و در دهه ی 1870، استخراج این ماده را ملی کرد.
بعدها، بولیوی، شیلی و پرو، توانستند بزرگترین منابع سدیم نیترات جهان را کشف کنند. این ذخایر به حدی بزرگ است که می تواند تمام نیاز اقتصادی و نظامی این ماده را فراهم آورد. برخی اوقات، جنگ اقیانوس آرام در طی سال های 1879 تا 1884 را که بین کشورهای شیلی، پرو و بولیوی رخ داده است را جنگ بر سر شوره ی نیراته می نامند. این ماده هنوز هم برخی اوقات موجب بروز اختلافاتی در بین این کشورها ،می شود.

معیار استفاده

شوره ی شیلی یک ماده ی سفید رنگ است که دارای وزن مخصوص 2.26 می باشد. این ماده همچنین به صورت کریستال های تریگونال بی رنگ نیز یافت می شود. این ماده در دمای 307 درجه ی سانتیگراد، ذوب می شود. اما مهم ترین خواص این ماده که موجب تعیین استفاده های آن می شود، به صورت زیر می شود:
این ماده، ماده ای نرم است و سختی آن در مقیاس موهس در حدود 1.5 تا 2.0 است.
این ماده در دمای 380 درجه ی سانتیگراد، تجزیه می شود و موجب آزاد شدن رادیکال NO_3 می شود.
این ماده یک عامل اکسید کننده است که قادر است اتم اکسیژن آزاد کند البته آزاد شدن این اکسیژن نسبت به آزاد شدن اکسیژن بوسیله ی شوره ی پتاسیمی، با سهولت و سرعت بسیار کمتری انجام می شود.
این ماده، برخلاف شوره ی پتاسیمی، ماده ای نرم است حلالیت این ماده در آب بسیار بالاست و میزان حلالیت آن در دمای 25 درجه ی سانتیگراد، 87.4 گرم بر 100 میلی لیتر آب است.
این ماده، ماده ای سمی برای انسان است. اگر به میزان زیاد مصرف شود، موجب بروز دردهای غیر عادی و سوزش چشم و پوست می شود. این ماده با تشکیل سرطان نیز مرتبط می باشد.

استفاده ها

استفاده های اصلی این ماده، عبارتند از:
کودها
کشاورزی
حفاظت و عمل آوری از مواد غذایی
سلامت انسان
شیشه
لعاب های فلزی
نیتریک اسید
در ادامه در مورد این استفاده ها، صحبت خواهیم کرد.

کودها

شوره ی سدیمی یک منبع مهم از نیتروژن می باشد و مهم ترین استفاده از آن در تولید کود می باشد. نیتروژن در شکل آمونیاک، بوسیله ی گیاهان به مصرف می رسد و میکروب ها، به عنوان یک بلوک های ساختاری برای سنتز آمینواسیدها و سایر ترکیبات نیتروژنی، محسوب می شوند. در جاهایی که کشاورزی مدرن، مد نظر باشد، یک تقاضا برای ترکیبات نیتروژن دار وجود دارد. شوره ی شیلی به وفور یافت می شود و به مقادیر زیاد از این کشور صادر می شود. برخی اوقات، یک مخلوط حاوی دو سوم شوره ی شیلی و یک سوم شوره ی پتاسیمی به منظور نیتروژن دهی و پتاسیم دهی به گیاهان، مورد استفاده قرار می گیرد.

کشاورزی

شوره ی شیلی به منظور مهیا نمودن یون سدیم به زمین (مخصوصاً در مورد چغندر قند و درختان میوه)، مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده علاوه بر سدیم، نیتروژن نیز به خاک می دهد.

محافظت و عمل آوری مواد غذایی

علاوه بر جلوگیری از فساد غذا، برخی از مواد نگهدارنده ها، دارای نقش زیباکننده نیز می باشند. در واقع این مواد موجب بهبود ظاهر محصول می شوند. یک مثال از یک چنین محافظ هایی، سدیم نیترات در حالت شوره می باشد. این ماده برای عمل آوری گوشت و محافظت از تولید سم بتولیسم در داخل آن، استفاده می شود. طبیعت سمی این ماده، مهم ترین معیار استفاده از آن می باشد.
این ماده برای عمل آوری ژامبون نیز استفاده می شود و بدین منظور، با شکر مخلوط می شود. این ماده موجب معطر شدن و ایجاد بافت در گوشت می شود. بیشتر مشتریان، ترجیح می دهند تا از محصولات عمل آوری شده با نمک، مصرف کنند. اما به دلیل اثرات مضر این ماده در انسان (در صورت استفاده ی مقادیر زیاد از آن)، استفاده آن باید به دقت انجام شود. در واقع غلظت این ماده در بسیاری از کشورها، کمتر از 200 ppm است.

سلامت انسان

این ماده به صورت طبیعی در برگ های سبزیجات، وجود دارد. این ماده موجب بهبود سلامتی می شود. در واقع این ماده موجب افزایش اکسیژن خون و قابلیت آزاد شدن این اتم ها در بدن می شود.

شیشه

از لحاظ شیمیایی، شیشه های استاندارد یک ماده ی آمورف، سخت، ترد و شفاف است و از لحاظ شیمیایی، شیشه، مخلوطی از سیلیکات های سدیم، کلسیم و منیزیم است. فرایند تولید شیشه، شامل ذوب شدن مخلوطی از 47 % سیلیس، 14 % سدیم کربنات، 12 % دولومیت، 3.5 % سنگ آهک، 2.5 % کک و بقیه خرده شیشه می باشد. این ماده در دمای 1400 تا 1500 درجه ی سانتیگراد، ذوب می شود. سپس دمای این مذاب به 800 تا 900 درجه ی سانتیگراد، کاهش می یابد. یک میزان اندک از شوره ی سدیمی، ممکن است به شار اضافه شود تا بدین صورت اکسیژن فعال به شیشه وارد شود.
لعاب های فلزی
از لحاظ شیمیایی، لعاب های فلزی مخلوطی از سیلیکات ها، بورات ها و فلورید برخی فلزات مانند سدیم، پتاسیم، آلومینیوم و سایر مواد می باشد. این مواد به صورت یک لایه ی سرامیکی بر روی سطوح فلزی اعمال می شود. مخلوط مواد اولیه ی حاوی این عناصر، آسیاب شده و بعد از ذوب، در آب خنک سازی می شود. این ماده بعد از آسیاب مجدد، بر روی بدنه اعمال می شود. شوره ی سدیمی، برخی اوقات، به عنوان منبع سدیم، تلقی می شود. قابلیت تجزیه ی سدیم و مولکول های نیترات در دمای پایین 380 درجه، یک معیار استفاده از این ماده در این لعاب هاست.
نیتریک اسید
یکی از کاربردهای مفید سدیم نیترات، تولید اسید نیتریک است. اسید سولفوریک غلیظ به محلول آبی سدیک نیترات اضافه می شود، در این حالت، اسید نیتریک و سدیم هیدروژن سولفات تشکیل می شود که این دو ماده نیز با استفاده از تقطیر جزء به جزء جداسازی می شوند.
سایر استفاده ها

دینامیت

انواع مشتقات بر پایه ی نیترات، مانند نیتروگلیسیرین یا گلیسرول تری نیترات، نیتروسلولز، نیتروگلیکول، آمونیوم نیترات و ... اجزای انواع مختلف دینامیت را تشکیل می شود. شوره ی سدیمی به عنوان یکی از اجزای مورد استفاده در تولید این مواد می باشند.

سوخت موشک

سدیم نیترات به عنوان یکی از اجزای مورد استفاده در تولید سوخت موشک، استفاده می شود. اما این ماده مانند همتای خود یعنی پتاسیم نیترات، متداول نیست. زیرا آزاد سازی اکسیژن از سدیم نیترات، نسبت به پتاسیم نیترات، آهسته تر می باشد و از این رو، نیروی انفجاری مواد منفجره ی تولید شده از این ماده، کمتر است.

بریکت های زغال چوب

به دلیل نرمی و حلالیت بالای در آب، این ماده می تواند برای چسباندن بریکت های زغال چوب استفاده شود. علاوه بر این، قابلیت این ماده در آزادسازی اکسیژن، موجب می شود تا میزان آتش گیری این زغال چوب، بهتر شود.

عملیات حرارتی فولاد

شوره ی شیلی به عنوان یکی از اجزای مخلوط نمک مذاب، مورد استفاده قرار می گیرد.

جایگزین ها

آمونیاک

با افزایش دانش در مورد اهمیت نیتروژن تثبت شده در رشد گیاهان، آمونیاک، در طی فراوری کک، آزاد می شود و از آن برای تولید کود نیتروژن دار، استفاده می شود. این آمونیاک بسیار ارزان قیمت است و در واقع ضایعات بخش تولید محسوب می شود. در نتیجه، ارزش سدیم سولفات در واقع در ابتدای قرن بیستم، فهمیده شده است.

مواد آلی

بعد از تولید بیوگاز، باقیمانده ی حاصله، که مواد نیتروژن دار می باشند، می توانند به عنوان جایگزینی برای شوره، در نظر گرفته شوند. مزیت این جایگزین ها، ارزان قیمت بودن و دوست دار محیط زیست بودن، می باشد. این مواد همچنین دارای خاصیت جذب آب می باشد.ذ

کودهای شیمیایی

امروزه، انواع کودهای غنی از نیتروژن به صورت شیمیایی، تولید شده اند. برخی از این کودها، در واقع ترکیب نیتروژن و فسفر هستند. این مسئله موجب می شود تا این کودها، مواد مغذی برای گیاهان باشند. این کودها، عبارتند از:
آمونیوم نیترات: امروزه آمونیاک بوسیله ی فرایند هابر- بوش، تولید می شود. فرایند تولید حاوی استفاده از گاز هیدروژن، نیتروژن و انرژی حرارتی می باشد. این فرایند امروزه برای تولید کودهای شیمیایی، استفاده می شود.
مونو آمونیوم فسفات (MAP): این ماده یک منبع غنی از فسفر و نیتروژن می باشد. این کود حاوی 55 % پننتا اکسید فسفر و 11-12 % نیتروژن است.
دی آمونیوم فسفات (DAP): این ماده نیز به خاک فسفر و نیتروژن می دهد اما در مقایسه با MAP، حاوی 46 % پننتا اکسید فسفر و 18 % نیتروژن است.
آمونیوم فسفات- سولفات (APS): ترکیب اصلی این ماده، در واقع 60 % آمونیوم سولفات و 40 % آمونیوم فسفات دارد. این مخلوط حاوی 20 % پننتا اکسید فسفر و 16 % نیتروژن است.
نیترو- فسفات ها (NP): نیترو فسفات ها، در واقع یک گستره از کودهاست که حاوی فسفر و نیتروژن می باشد. این کود با عمل آوری سنگ های فسفاته، تولید می شود. نیتروفسفات ها، به طور نمونه وار حاوی 20 % پننتا اکسید فسفر و 20 % نیتروژن است.
اوره- آمونیوم فسفات (UAP): این گروه از کودها، با استفاده از اوره، آمونیاک و اسید فسفریک، تولید می شود. ابتدا اسید فسفریک بوسیله ی آمونیاک عمل آوری شده و آمونیوم فسفاتی تشکیل می شود. سپس اوره نیز به این کود، افزوده می شود. یک UAP حاوی 24-28 % نیتروژن و پننتا اکسید فسفر است.

کودهای بیولوژیکی

بعد از فتوسنتز، مهم ترین فرایند بیولوژیکی اتفاق افتاده بر روی زمین، فرایند تثبیت نیتروژن می باشد. اتمسفر حاوی 79 % نیتروژن است اما این ماده به شکلی نیست که گیاه بتواند از ان استفاده کند. این تخمین زده شده است که 100 تا 200 میلیون تن نیتروژن هر ساله بواسطه ی فرایند بیولوژیکی، وارد زمین می شود. در این فرایند، نیتروژن اتمسفری به آمونیاک تبدیل می شود که این آمونیاک، به سرعت بوسیله ی گیاه گرفته شده و گیاه آنها را به ترکیبات نیتروژن دار آلی تبدیل می کند. در کودهای بیولوژیکی، برخی از میکروارگانیزم های تثبیت کننده ی نیتروژن، برای تولید عوامل با قابلیت جذب به گیاه، استفاده می شوند. یک چنین میکروارگانیزم هایی می توانند از جمله باکتری های موجود در خاک و یا جلبک سبز آبی رنگ باشند. مثال هایی از باکتری های دارای این قابلیت، آزولا، آزولوباکتر و آزوسپیریلوم می باشد، در حالی که از جمله گونه های جلبک های سبز که دارای این خاصیت می باشد، می توان به ریزوبیوم و آنابائنا، اشاره کرد. تمام این میکرو ارگانیزم ها، در خاک زندگی می کنند اما تمام آنها برای تمام انواع گیاهان، مناسب نیستند. در واقع فرایند استفاده از کودهای بیولوژِیکی، فرایندهای خاص و پیچیده ای می باشد.

سدیم نیترات سنتزی

سدیم نیترات سنتزی همچنین به صورت صنعتی و بوسیله ی خنثی سازی اسید نیتریک با سدیم نیترات، تولید می شود.

فضولات پرندگان

فضولات پرندگان در واقع در نواحی ساحلی و قارهای ساحلی، یافت می شود. ترکیب نمونه وار فضولات تازه ی پرندگان، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است و این فهمیده شده است که 7.3 % نیتروژن، 1.5 % فسفر، 60 % رطوبت و 31.2 % سایر مواد دارد. این فضولات اغلب برای تولید کودهای آلی استفاده می شود و موجب تزریق نیتروژن به زمین می شود.

شوره ی آهکی

شوره ی آهکی یک ماده ی نادر در طبیعت است. برخی ذخایر از نیتروکلسیم، که نیتروکلسیت نامیده می شود، نیز در برخی مناطق یافت می شود.

معیار استفاده

کلسیم نیترات در واقع یک نمک سفید رنگ است. این ماده عموماً به صورت مونوهیدرات وجود دارد و فرمول آن Ca(NO_3 )_2.H_2 O می باشد. این ماده، آب می شود و به سهولت رطوبت را از هوا جذب می کند و با استفاده از آب اضافی، به صورت محلول در می آید.

استفاده ها

کودها
نیتروژن، فسفر و پتاسیم به همراه کلسیم، مواد ضروری برای رشد گیاهان می باشد. این 4 عنصر، در واقع روابط پیچیده ای دارد و حتی نبود یکی از آنها، می تواند اثرات نامطلوبی بر روی رشد گیاه داشته باشد. کلسیم نیترات یک نمک محلول در آب است و به سهولت جذب ریشه های گیاهان می شود. از لحاظ مصارف کود، این ماده هم کلسیم و هم نیتروژن به گیاه می دهد.
کودهای کلسیم نیتراته یک کود متداول در گلخانه و یا کشت هیدروپونیک است. در واقع این کودها، در کشت بدون خاک، استفاده می شوند.

مواد منفجره

این ماده به عنوان نیترات ثانویه در مواد منفجره ی امولسیونی استفاده می شود. کلسیم نیترات در واقع به دلایل زیر در این مواد منفجره استفاده می شوند:
عمرمفیدی این ماده در امولسیون ها، طولانی است.
این ماده موجب افزایش حلالیت آمونیوم نیترات می شود.
این ماده موجب افزایش میزان انرژی کل موجود در امولسیون می شود.
سایر استفاده
معرف های آب شونده
پیروتکنیک
رشته های گداخته
کبریت
تیوب های رادیویی
مواد مانع در برابر خوردگی در سوخت های دیزل

جایگزین ها

کلسیم نیترات یک ماده ی نادر در طبیعت است و برای کاربردهای خاص، استفاده می شوند. این ماده اولین کود نیتروژنی است که تولید شده است و اولین بار در سال 1905 در نروژ تولید شده است. کلسیم نیترات هیدراته با خنثی سازی نیتریک اسید با کلسیم کربنات تولید می شود.
منبع مقاله :
Uses of Industrial Minerals, Rocks and Freshwater/ Kaulir Kisor Chatterjee
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.