Τα Άλατα 🧂

Μάθαμε ότι σε ένα διάλυμα υδροχλωρίου περιέχονται κατιόντα $H^+$ και ανιόντα $Cl^-$, και ότι σε ένα διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου περιέχονται κατιόντα $Na^+$ και ανιόντα $OH^-$. Αν αναμειχθεί ένα διάλυμα υδροχλωρίου με την κατάλληλη ποσότητα ενός διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου, πραγματοποιείται η αντίδραση της εξουδετέρωσης και προκύπτει ένα ουδέτερο διάλυμα:

Το ουδέτερο αυτό διάλυμα περιέχει ακόμη τα ιόντα $Cl^-$ που περιείχε το πρώτο διάλυμα και τα ιόντα $Na^+$ που περιείχε το δεύτερο. Τι θα συμβεί με αυτά τα ιόντα αν εξατμιστεί το νερό του διαλύματος;

4.1 Σχηματισμός κρυστάλλων χλωριούχου νατρίου 🧊

Αν θερμάνουμε το διάλυμα που προκύπτει από την εξουδετέρωση διαλύματος $NaOH$ με διάλυμα $HCl$, έτσι ώστε να εξατμιστεί όλο το νερό, στον πυθμένα του δοχείου σχηματίζονται κρύσταλλοι ενός λευκού στερεού: πρόκειται για κρυστάλλους χλωριούχου νατρίου, δηλαδή για κρυστάλλους του αλατιού που τρώμε.

Ο σχηματισμός του αλατιού κατά την εξάτμιση του νερού του διαλύματος περιγράφεται με τη χημική εξίσωση:

Όταν αναμειγνύονται ένα διάλυμα υδροχλωρίου με ένα διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου, η χημική εξίσωση που περιγράφει το φαινόμενο είναι η εξής:

Τα ιόντα $Na^+$ και $Cl^-$, που εμφανίζονται και στα δύο μέλη της χημικής εξίσωσης, χαρακτηρίζονται ιόντα-παρατηρητές, αφού δε συμμετέχουν στην αντίδραση της εξουδετέρωσης. Μπορούμε όμως να τα παραλάβουμε ως στερεό χλωριούχο νάτριο, αν θερμάνουμε το διάλυμα και εξατμίσουμε το νερό.

4.2 Σχηματισμός κρυστάλλων θειικού βαρίου ⚗️

Σε ένα δεύτερο πείραμα εξουδετέρωσης, αναμειγνύουμε ένα αραιό διάλυμα υδροξειδίου του βαρίου με ένα αραιό διάλυμα θειικού οξέος. Το διάλυμα που προκύπτει θολώνει, γιατί σχηματίζονται κόκκοι ενός λευκού στερεού, οι οποίοι σιγά-σιγά καταβυθίζονται στον πυθμένα του δοχείου. Το στερεό αυτό ονομάζεται θειικό βάριο. Μπορούμε να παραλάβουμε τους κρυστάλλους του θειικού βαρίου αν διηθήσουμε το περιεχόμενο του δοχείου.

Το διάλυμα υδροξειδίου του βαρίου περιείχε κατιόντα $Ba^{2+}$ και ανιόντα $OH^-$. Το διάλυμα θειικού οξέος περιείχε κατιόντα $H^+$ και ανιόντα $SO_4^{2-}$. Μόλις αναμείχθηκαν τα δύο διαλύματα, συνέβησαν τα εξής:

1. Από τα ιόντα $H^+$ και $OH^-$ σχηματίστηκαν μόρια νερού (εξουδετέρωση):

2. Τα ιόντα βαρίου με τα θειικά ιόντα σχημάτισαν κρυστάλλους μιας νέας χημικής ένωσης, του θειικού βαρίου:

Το θειικό βάριο πρακτικά δε διαλύεται στο νερό, γι' αυτό οι κρύσταλλοί του καταβυθίζονται στον πυθμένα του δοχείου και μπορούμε να τους παραλάβουμε με διήθηση.

4.3 Τα άλατα 🧪

Όπως είδαμε, το μαγειρικό αλάτι μπορεί να παραχθεί από την αντίδραση ενός διαλύματος οξέος με ένα διάλυμα βάσης. Όλες οι ουσίες που μπορούν να παραχθούν από μια τέτοια αντίδραση και αποτελούνται από ιόντα ονομάζονται άλατα:

Άλας ονομάζεται κάθε χημική ένωση η οποία αποτελείται από ιόντα και μπορεί να προκύψει από την αντίδραση ενός οξέος με μία βάση.

Ορισμένα παραδείγματα αλάτων:

Από την αντίδραση ανάμεσα σε ένα οξύ και μια βάση παράγονται ένα άλας και νερό:

Τα άλατα που προκύπτουν από την αντίδραση του θειικού οξέος με μια βάση ονομάζονται θειικά άλατα, αυτά που προκύπτουν από την αντίδραση του υδροχλωρίου με μια βάση ονομάζονται χλωριούχα άλατα και αυτά που προκύπτουν από την αντίδραση του νιτρικού οξέος με μια βάση ονομάζονται νιτρικά άλατα.

Τα άλατα είναι χημικές ουσίες ιδιαίτερα διαδεδομένες στη φύση. Τα περισσότερα συστατικά του στερεού φλοιού της Γης είναι άλατα. Από άλατα είναι φτιαγμένα τα κελύφη των αυγών και των σαλιγκαριών, τα κοράλλια, οι σταλακτίτες και οι σταλαγμίτες.

4.4 Ευδιάλυτα και δυσδιάλυτα άλατα 💧

Υπάρχουν άλατα τα οποία διαλύονται πολύ στο νερό και τα ονομάζουμε ευδιάλυτα. Για παράδειγμα, το αλάτι ($NaCl$) είναι ευδιάλυτο, γιατί σε 100 g νερού θερμοκρασίας 25 °C μπορούν να διαλυθούν έως 36 g αλατιού.

Υπάρχουν όμως και άλατα τα οποία διαλύονται ελάχιστα στο νερό και τα ονομάζουμε δυσδιάλυτα. Για παράδειγμα, το θειικό ασβέστιο ($CaSO_4$) είναι δυσδιάλυτο, γιατί σε 100 g νερού θερμοκρασίας 25 °C μπορούν να διαλυθούν το πολύ 0,21 g θειικού ασβεστίου.

Ένυδρα άλατα 💦

Συνήθως τα άλατα τα παραλαμβάνουμε από τα υδατικά τους διαλύματα. Αυτό συχνά έχει ως αποτέλεσμα να εγκλωβίζονται στους κρυστάλλους τους μόρια νερού σε ορισμένη αναλογία. Στις περιπτώσεις αυτές τα άλατα ονομάζονται ένυδρα και το νερό που περιέχεται στους κρυστάλλους τους ονομάζεται κρυσταλλικό νερό.

Χαρακτηριστικά παραδείγματα ένυδρων αλάτων:

• η γαλαζόπετρα, $CuSO_4 \cdot 5H_2O$ (ένυδρος θειικός χαλκός)
• η γύψος, $CaSO_4 \cdot 2H_2O$ (ένυδρο θειικό ασβέστιο)
• η σόδα, $Na_2CO_3 \cdot 10H_2O$ (ένυδρο ανθρακικό νάτριο)

Ο συμβολισμός $Na_2CO_3 \cdot 10H_2O$, για παράδειγμα, δηλώνει ότι στους κρυστάλλους της σόδας σε κάθε 2 κατιόντα νατρίου αναλογούν 1 ανθρακικό ανιόν και 10 μόρια νερού.

Αλυκές – Μαγειρικό αλάτι 🌊

Το μαγειρικό αλάτι (χλωριούχο νάτριο) είναι μια χημική ένωση με χαρακτηριστική αλμυρή γεύση. Το αλάτι παραλαμβάνεται από το θαλασσινό νερό με εξάτμιση στις αλυκές και ως ορυκτό από τα αλατωρυχεία. Υπολογίζεται ότι οι θάλασσες και οι ωκεανοί περιέχουν διαλυμένους περίπου $4 \times 10^{16}$ τόνους χλωριούχου νατρίου.

Η μεγάλη αξία του αλατιού αναγνωρίστηκε από τότε που ο άνθρωπος εγκατέλειψε τη νομαδική ζωή και η διατροφή του έπαψε να περιλαμβάνει ωμό κρέας, από το οποίο ο οργανισμός εξασφάλιζε το αναγκαίο αλάτι.

Στην Ελλάδα συναντάμε αλυκές πλήρως μηχανοποιημένες (Αλυκή Μεσολογγίου), αλλά και πρωτόγονες (Αλυκή Κυθήρων). Η δημιουργία μιας αλυκής σε έναν τόπο προϋποθέτει:

• την ύπαρξη μεγάλης παράκτιας και σχετικά επίπεδης έκτασης με κατάλληλο έδαφος, και
• κατάλληλες μετεωρολογικές συνθήκες, που ευνοούν την έντονη εξάτμιση και εξασφαλίζουν χαμηλή βροχόπτωση από τον Μάρτιο ως τον Οκτώβριο, την περίοδο συγκομιδής του αλατιού.

Η παραγωγή μαγειρικού αλατιού από τις ελληνικές αλυκές καλύπτει περίπου το 66% των συνολικών αναγκών της χώρας μας. Το υπόλοιπο εισάγεται κυρίως από την Αίγυπτο και τη Γαλλία.

Οι αλυκές ως υγροβιότοποι 🦩

Οι αλυκές δεν αποτελούν απλούς υγρότοπους. Μερικές από αυτές, όπως οι Αλυκές Μεσολογγίου, Κίτρους και Μέσης, αποτελούν υγροβιότοπους που προστατεύονται από τη διεθνή συνθήκη Ramsar. Στο σκληρό και αφιλόξενο περιβάλλον των αλυκών, οι οποίες συμπεριφέρονται σαν αλμυρές έρημοι, αντέχουν μόνο ορισμένα είδη οργανισμών. Οι χερσαίοι φυτικοί οργανισμοί που συναντώνται στις αλυκές ανήκουν στο γένος αλόφυτα. Εκεί συναντάται επίσης μεγάλη ποικιλία ζωικών οργανισμών, όπως υδρόβια έντομα, μικρά οστρακόδερμα και μαλάκια, αρθρόποδα, καθώς και ένα μικρό είδος ψαριού, το aphanius fasciatus.

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα είδη πουλιών που έχουν παρατηρηθεί: στην Αλυκή του Μεσολογγίου καταγράφηκαν εβδομήντα ένα είδη πουλιών, από τα οποία είκοσι πέντε χαρακτηρίζονται απειλούμενα με εξαφάνιση σε ευρωπαϊκό επίπεδο και είκοσι προστατεύονται από ελληνικές, κοινοτικές ή διεθνείς συμβάσεις.

Χρήσεις του χλωριούχου νατρίου 🍽️

Το χλωριούχο νάτριο χρησιμοποιείται για την άρτυση των τροφών, καθώς και για τη διατήρηση και συντήρηση τροφίμων (παστό κρέας, παστά ψάρια, τουρσιά κ.ά.). Επίσης χρησιμοποιείται στη βιομηχανία, για την τήξη των πάγων στους δρόμους και για την παρασκευή φυσιολογικού ορού, δηλαδή του υδατικού διαλύματος χλωριούχου νατρίου που είναι ισοτονικό με το αίμα. Η ετήσια παγκόσμια κατανάλωση χλωριούχου νατρίου είναι περίπου 150 εκατομμύρια τόνοι, ενώ το ποσοστό που χρησιμοποιείται για τη διατροφή είναι σχετικά μικρό.

Η σόδα και οι απαρχές της χημικής βιομηχανίας 🏭

Κατά τον 18ο αιώνα η σόδα πλυσίματος (ανθρακικό νάτριο, $Na_2CO_3$) ήταν απαραίτητη για τη λειτουργία των σαπωνοποιείων, των υαλουργείων, των βαφείων και των χαρτοβιομηχανιών. Παραγόταν κυρίως με καύση φυκιών, οι στάχτες των οποίων περιείχαν 20-33% ανθρακικό νάτριο.

Το 1775 η Βασιλική Ακαδημία Επιστημών της Γαλλίας προκήρυξε διαγωνισμό για την επινόηση μεθόδου παρασκευής φτηνής σόδας με πρώτη ύλη το χλωριούχο νάτριο. Το 1789, παραμονές της Γαλλικής Επανάστασης, τον διαγωνισμό κέρδισε ο Leblanc, γιατρός και ερασιτέχνης χημικός, ο οποίος, σύμφωνα με πολλούς βιογράφους του, δεν έλαβε ποτέ τα χρήματα του βραβείου.

Η παρασκευή σόδας με τη μέθοδο Leblanc αποτέλεσε ένα από τα κύρια θεμέλια της χημικής βιομηχανίας. Ως πρώτες ύλες, εκτός από το χλωριούχο νάτριο, χρησιμοποιήθηκαν θειικό οξύ, άνθρακας και ασβεστόλιθοι. Γύρω από κάθε εργοστάσιο παρασκευής σόδας «χτίστηκε» έτσι ένα ολόκληρο σύστημα και άλλων βιομηχανιών, όπως βιομηχανιών παρασκευής θειικού οξέος.

Η μέθοδος Leblanc άρχισε να εκτοπίζεται μετά το 1865 από μια νέα μέθοδο, τη μέθοδο του Βέλγου εφευρέτη Ernest Solvay, η οποία ήταν οικονομικότερη και παρήγαγε καθαρότερο προϊόν. Σήμερα η σόδα παράγεται από ορυκτά που περιέχουν, μεταξύ άλλων αλάτων, ανθρακικό νάτριο.

Η αλματώδης ανάπτυξη των χημικών εφαρμογών τον 18ο αιώνα είχε ποικίλες επιδράσεις σε κοινωνικό, οικονομικό και πολιτισμικό επίπεδο. Γύρω από τα εργοστάσια παρασκευής σόδας οικοδομήθηκαν ολόκληρα χωριά για τους εργάτες και τις οικογένειές τους. Μεγάλα στρώματα πληθυσμού, που μέχρι τότε ζούσαν σε συνθήκες εξαθλίωσης κάτω από φεουδαρχικά καθεστώτα, μετατράπηκαν σε εργατικό δυναμικό και πολύ γρήγορα διεκδίκησαν καλύτερες συνθήκες ζωής, μόρφωση και συμμετοχή στα κοινά. Η ανάπτυξη της Χημείας υπήρξε σημαντικός παράγοντας μεταβολής των εργασιακών δεδομένων, και η αλλαγή αυτή ήταν ένας από τους παράγοντες που οδήγησαν σε σοβαρές κοινωνικές μεταβολές, οι οποίες ολοκληρώθηκαν με τη Γαλλική Επανάσταση.