خصائص فلوريد الصوديوم وآلية إنتاجه

في الكيمياء إن مركب فلوريد الصوديوم عبارة عن مركب كيميائي غير عضوي يتكون من عنصري الفلور والصوديوم، وهو مركب أيوني بالصيغة الكيميائية التالية: (NaF)، وهذه المادة الصلبة عديمة اللون هي المصدر الرئيسي لأيون الفلورايد في تطبيقات متنوعة، وفلوريد الصوديوم أقل تكلفة وأقل استرطابية من فلوريد البوتاسيوم.

مركب فلوريد الصوديوم

• إن مركب فلوريد الصوديوم عبارة عن مركب كيميائي غير عضوي، يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (NaF)، يتم تحضير فلوريد الصوديوم من خلال إضافة هيدروكسيد الصوديوم أو كربونات الصوديوم إلى محلول 40٪ من حمض الهيدروفلوريك، في حمض الهيدروفلوريك الزائد، يتكون ثنائي فلوريد الصوديوم ذو الصيغة الكيميائية التالية: (NaHF2)، يتكون فلوريد الصوديوم أيضًا من اندماج الكريوليت مع الصودا الكاوية.

• فلوريد الصوديوم عبارة عن ملح ثنائي، ويكون عبارة عن مسحوق بلوري صافٍ أو لامع أو على شكل مسحوق أبيض، وكثيرا ما تكون درجة المبيدات مصبوغة باللون الأزرق، وهو قابل للذوبان في الماء وله وزن نوعي مقداره 2.558، وهو أثقل من الماء، ومركب فلوريد الصوديوم شديد السمية عن طريق الابتلاع والاستنشاق.

• كما ويسبب فلوريد الصوديوم تهيجًا شديدًا للأنسجة، علما أن الاستخدامات الأساسية لهذا المركب تتمثل على شكل فلورة المياه البلدية بمعدل 1 جزء في المليون وكمبيد حشري ومبيد للقوارض ومبيد للفطريات وفي كلا من معاجين الأسنان والمطهرات، وتبعا لما سبق فإن فلوريد الصوديوم عبارة عن مادة سامة حادة.

• ومن الممكن أن يتسبب تناول كميات كبيرة من فلوريد الصوديوم (من 5 إلى 10 جرام) في وفاة البشر، كما أنه من الممكن أن تسبب الكميات الصغيرة الغثيان والقيء والإسهال والذهول والضعف، وتتمثل الأعراض الأخرى في الرعاش والضعف العضلي وضيق التنفس، من الممكن أن يحدث تبقع الأسنان من التعرض المزمن.

التركيب الكيميائي والخصائص لفلوريد الصوديوم

يتبلور مركب فلوريد الصوديوم في شكل كلوريد الصوديوم إذ أنه يحتل كل من أيون الصوديوم الموجب (+Na) وأيون الفلور السالب (-F) مواقع تنسيق ثماني السطوح، ويستخدم فلوريد الصوديوم في العادة ككاشف لتخليق الفلوريدات.

تشتمل الركائز التمثيلية على الكلوريدات المحبة للكهرباء بما في ذلك كلوريد الأسيل وكلوريد الكبريت وكلوريد الفوسفور، ومثل الفلوريدات الأخرى، يجد فلوريد الصوديوم استخدامًا في إزالة المادة العضوية في التخليق العضوي.

الخواص الكيميائية لفلوريد الصوديوم

• إن مركب فلوريد الصوديوم عبارة عن مسحوق أبيض لامع أو بلورات عديمة اللون، غالبا ما تستخدم في المحلول، وهو عديم الرائحة، غالبًا ما تكون درجة المبيدات مصبوغة باللون الأزرق، وينتمي مركب فلوريد الصوديوم إلى نظام رباعي الزوايا، بلورات سداسية الأضلاع أو ثماني السطوح، وهو قابل للذوبان بشكل طفيف في الكحول، قابل للذوبان في الماء، يكون المحلول المائي منه حامضي.

• يذوب فلوريد الصوديوم في حمض الهيدروفلوريك من أجل تشكيل مركب فلوريد هيدروجين الصوديوم، أما عن الذوبان في الماء فإن الكمية الذائبة لكل 100 مل من الماء بدرجات حرارة مختلفة (درجة مئوية) بالجرام كالتالي: 3.66 جرام لكل 0 درجة مئوية، 4.06 جرام لكل 20 درجة مئوية، 4.22 جم لكل 30 درجة مئوية، 4.4 جم لكل 40 درجة مئوية، 4.68 جم لكل 60 درجة مئوية، 4.89 جرام لكل 80 درجة مئوية، 5.08 جرام لكل 100 درجة مئوية.

•  يتفاعل فلوريد الصوديوم مع الماء ويعمل على تشكيل مركب فلوريد الهيدروجين ومركب هيدروكسيد الصوديوم، وذلك تبعا للمعادلة الكيميائية التالية:

NaF + H₂O → HF + NaOH

• يتفاعل مركب فلوريد الصوديوم مع الكلور، حيث يخضع لتفاعل إزاحة مكونًا كلا من مركب كلوريد الصوديوم والفلور، وذلك تبعا للمعادلة الكيميائية التالية:

NaF + Cl2 → NaCl + F2

الخصائص الفيزيائية لفلوريد الصوديوم

• إن فلوريد الصوديوم عديم الرائحة، يظهر على صورة بلورات بيضاء أو مسحوق، التعقيد 2، ضغط البخار 1 مم زئبق عند 1971 درجة فهرنهايت، متقبل رابطة الهيدروجين 1، ويمتلك فلوريد الصوديوم كثافة مقدارها 2.56 جم لكل سم مكعب، أما الوزن الجزيئي أو الكتلة المولية فمقدارها 41.98817 جم لكل مول، ويمتلك نقطة غليان مقدارها تقريبا 1695 درجة مئوية، ونقطة الانصهار تساوي 993 درجة مئوية.

• يتواجد فلوريد الصوديوم على شكل بلورات مكعبة أو رباعي الزوايا عديمة اللون قابلة للذوبان بشكل معتدل في الماء بمقدار 4.22 جم لكل 100 مل عند 18 درجة مئوية، وهو قابل للذوبان في حمض الهيدروفلوريك، ولكنه غير قابل للذوبان في الإيثانول، ويمتلك فلوريد الصوديوم معامل انكسار مقداره 1.336، نقطة الوميض 1704 درجة مئوية، أما عن درجة الحرارة التخزين فمقدارها يتراوح بين 2-8 درجة مئوية.

أسلوب الإنتاج لفلوريد الصوديوم

يتم تحضير فلوريد الصوديوم من خلال إضافة هيدروكسيد الصوديوم أو كربونات الصوديوم إلى محلول 40٪ من حمض الهيدروفلوريك، كما ويتكون فلوريد الصوديوم أيضًا عن طريق اندماج الكريوليت مع الصودا الكاوية، وهنا سنقوم بذكر أساليب الإنتاج المختلفة لمركب فلوريد الصوديوم:

طريقة الغمر الذائب

• في أول طريقة وهي طريقة الغمر الذائب نقوم بتكلس كلا من الفلوريت ورمل الكوارتز ورماد الصودا عند درجة حرارة عالية أي ما يقارب (800 ~ 900 درجة مئوية)، تليها عملية ترشيح المياه ثم التبخير والتبلور وأخيرا التجفيف، وكل ذلك من أجل إنتاج مركب فلوريد الصوديوم، حيث تتم هذه الطريقة تبعا للتفاعل الكيميائي التالي:

↑CaF2 + Na2CO3 + SiO2 → 2NaF + CaSiO3 + CO2

عملية التحييد

• وبالنسبة لعملية التحييد فإنها مشتقة من معادلة رماد الصودا أو الصودا الكاوية بحمض الهيدروفلوريك، إذ يؤدي ذلك إلى إنتاج فلوريد الصوديوم، ويتم ذلك تبعا للمعادلة الكيميائية التالية:

↑2HF + Na2CO3 → 2NaF + H2O + CO2 

• وتتم هذه العملية عن طريق إذابة الصودا في سائل الإناء، ثم إضافة 30٪ حمض الهيدروفلوريك من أجل معادلة قيمة الرقم الهيدروجيني 8-9، وذلك حتى يتصاعد غاز ثاني أكسيد الكربون، وغالبًا ما يحتوي حمض الهيدروفلوريك على شوائب فلوسيليكات، وبعد التعادل لتوليد فلوسيليكات الصوديوم، يتم التسخين لمدة ساعة عند درجة حرارة مقدارها 90 ~ 95 درجة مئوية، يتحلل فلوسيليكات الصوديوم:

 ↑Na2SiF6 + 2Na2CO3 → 6NaF + SiO2 + 2CO2

• وأثناء عملية التحييد يجب ألا تقل قيمة الأس الهيدروجيني عن 8؛ وإلا يصعب تحلل فلوريد الصوديوم بالقاعدة، ويُسمح لمحلول التعادل بالبقاء لمدة ساعة واحدة، ويتم تبريد المصل وتركيزه لترسيب بلورات فلوريد الصوديوم ثم فصلها عن طريق الطرد المركزي والتجفيف والسحق للحصول على المنتجات.

طريقة فلوسيليكات الصوديوم

• والآن كمنتج ثانوي للعملية الرطبة لحمض الفوسفوريك والأسمدة الفوسفاتية، يمكن لحمض الفلوسيليك تحضير 99.87٪ من فلوريد الصوديوم بالطرق التقليدية، إذ يستمر التفاعل 160 ~ 180 دقيقة عند 84 ~ 95 درجة مئوية و 0.15 ميجا باسكال، مع زيادة من 5٪ إلى 8٪ محلول قلوي (قيمة الرقم الهيدروجيني 8-9) لتحضير فلوريد الصوديوم.

↑Na2SiF6 + 2Na2Co3 → 6NaF + SiO2 + 2C02 

• بعد الوقوف وتوضيح محلول التعادل، تم تركيز المادة الطافية عن طريق التبخر، تبلور التبريد، بعد الفصل، الغسل بالماء الساخن من 50 ~ 60 درجة مئوية، جاف بشكل غير مباشر للحصول على المنتجات.