ترکیبی شیمیایی است که از اجزای اصلی ماده معدنی ناترون بوده و به صورت محلول در چشمه های معدنی به وفور یافت می شود، بی کربنات سدیم (sodium bicarbonate) نام دارد. در صورت انحلال در آب، به یون های سازنده خود یعنی سدیم و هیدروژن کربنات تجزیه می شود و در نتیجه محلول قلیایی تولید می کند. بنابراین از محلول قلیایی آن می توان به منظور خنثی سازی اسیدها استفاده کرد. این ترکیب به طور گسترده ای در صنایع غذایی مورد استفاده قرار می گیرد. از کاربردهای دیگر آن می توان به استفاده از آن در کشاورزی، داروسازی، به عنوان ضدعفونی کننده، ضد حریق و… اشاره کرد. این ترکیب با نام جوش شیرین و بی کربنات سودا نیز شناخته می شود.
بی کربنات سدیم چیست؟
بی کربنات سدیم (Bicarbonate of Soda)،E500 یا جوش شیرین با فرمول شیمیایی NaHCO3 به صورت پودر کریستال های شفاف، بی بو و با مزه شور مانند است. خاصیت قلیایی ملایمی دارد و در آب به خوبی حل می شود. مهم ترین کاربرد صنعتی بی کربنات سدیم در صنایع غذایی، داروسازی و عامل نگهدارنده و محافظت کننده مواد غذایی و چوب است.
این ماده به نسبت 9 گرم در 100 میلی لیتر آب محلول بوده و از خاصیت ملایم قلیایی برخوردار است. چگالی این ماده از آب بیشتر بوده و در مقادیر زیاد در ته ظرف آبی به صورت محلول اشباع ته نشین می شود. این ترکیب در الکل ها نامحلول بوده و در حضور اسیدها به سرعت تخریب می شود. دمای تخریب این ماده 50 درجه سانتیگراد است که در اثر تخریب گاز کربن دی اکسید آزاد می کند. با افزایش دما به 100 درجه سانتی گراد به کربنات سدیم تبدیل می شود.
خواص فیزیکی و شیمیایی
برخی خواص فیزیکی و شیمیایی این ترکیب در جدول زیر مشاهده می شود.
فرمول شیمیایی NaHCO3
cas no 497-19-8
E Number E500
جرم مولکولی 006/84 g/mol
نام های دیگر جوش شیرین، بی کربنات سودا، سدیم هیدروژن کربنات
شکل ظاهری کریستال شفاف یا گرانولی
نقطه جوش 851ºC
نقطه ذوب 300 < درجه سانتیگراد
حلالیت انحلال پذیری خوب در آب، انحلال پایین در متانول و نامحلول در اتانول
روش تولید بی کربنات سدیم
منبع اصلی این ماده به طور طبیعی در سنگ های معدنی ناکولیت (Nahcolite) است. به راحتی می توان آن را با استفاده از روش های رایج استخراج از بسترهای رودخانه حاوی ماده معدنی ناکولیت است استخراج و جداسازی کرد. همچنیین بر استخراج و تولید از منابع طبیعی، می توان آن را از روش های سنتزی نیز تولید کرد. اصلی ترین روش صنعتی تولید این ماده، استفاده از سدیم کربنات در حضور کربن دی اکسید و آب طی روش زیر است.
Na2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3
میزان تولید جهانی این ماده با اسفاده از روش فوق بیش از ۲/۵ میلیون تن در سال است. از طرفی دیگر این ترکیب به عنوان حدواسط در واکنش تولید آمونیوم کلرید نیز تولید می شود. لازم به ذکر است که درصد خلوص محصول حدواسط در این فرآیند پایین است. معادله واکنش آن به شکل زیر است:
NaCl + CO2 + NH3 + H2O → NaHCO3 + NH4Cl
روش دیگر برای تهیه این ماده، واکنش محلول سدیم هیدروکسید با کربن دی اکسید است. البته به دلیل پایین بودن راندمان واکنش، در مقیاس صنعتی کمتر استفاده می شود.
NaOH + CO2 → NaHCO3
کاربرد بی کربنات سدیم
این ماده در طیف گسترده ای از صنایع حضور و کاربرد دارد که در ادامه آنها را بررسی خواهیم کرد.
بی کربنات سدیم در مواد غذایی
یکی از مواد غذایی که حاوی این ترکیب است، بیکینگ پودر می باشد. این ماده غذایی حاوی ۳۰٪ بی کربنات سودا و مواد اسیدی مختلف است که با افزودن آب، بدون نیاز به اسیدهای اضافی در محیط پخت، فعال می شوند و در پخت و پز بسیاری از مواد غذایی مانند نان، کیک و… استفاده می شود.
کاربرد بی کربنات سدیم در مواد غذایی
بسیاری از اشکال بیکینگ پودر حاوی سدیم بی کربنات همراه با فسفات اسید کلسیم، فسفات آلومینیوم سدیم یا کرم تارتار هستند. این ماده به دلیل وجود خاصیت قلیایی از تغییر طعم و انجام واکنش های ناخواسته حین پخت جلوگیری می کند.
جوش شیرین و بیکینگ پودر:
بیکینگ پودر ترکیب رایج دیگری است که در پخت و پز استفاده می شود. این ماده حاوی 30 درصد بی کربنات و سایر مواد اسیدی مانند کرم تارتار و مونو کلسسیم فسفات است. با توجه به محتویات آن می توان نتیجه گرفت، بر خلاف جوش شیرین، برای فعال سازی آن تنها به آب نیاز داریم. البته غذاهای پخته شده با بیکینگ پودر، حجم بیشتری داشته و پوک تر و سبک تر هستند.
ضدعفونی کنندگی
این ترکیب خاصیت ضدعفونی کنندگی ضعیفی دارد. این ویژگی منحصر منجر به استفاده از آن برای جلوگیری از کیک زدن و قارچ زدن مواد غذایی، کتاب های انبار شده، میوه جات و انواع کنسروها جلوگیری می کند. در واقع این ماده از رشد میکرواروگانسیم ها جلوگیری می کند در حالی که اثرات نامطلوب سمی آن بسیار ناچیزی دارد.
تمیزکاری:
یکی از کاربردهای این ترکیب، تمیز کردن سطوح پلاستیکی و فلزی است. این ماده همراه با سرکه می تواند هر لکه ای را به راحتی حذف کند. برای اینکار کافیست یک پیمانه از این ماده را با دو قاشق چایی خوری سرکه مخلوط کنید. البته این ترکیب تاثیری خوبی در از بین بردن بو بد یخچال یا محیط نیز دارد.
صنعت داروسازی
بی کربنات سودا به طور کلی در فرمولاسیون های دارویی به عنوان منبع دی اکسید کربن در قرص ها و گرانول های جوشان استفاده می شود. همچنین به طور گسترده ای برای تولید یا حفظ pH قلیایی در فرآیندهای آماده سازی استفاده می شود. در قرص ها و گرانول های جوشان، بی کربنات سدیم معمولاً با اسید سیتریک و یا تارتاریک فرموله می شود. ترکیب اسید سیتریک و تارتاریک اغلب در فرمولاسیون ها ترجیح داده می شود. اسید سیتریک به تنهایی یک مخلوط چسبنده ایجاد می کند که دانه بندی آن دشوار است، در حالی که اگر اسید تارتاریک (خرید اسید تارتاریک) به تنهایی استفاده شود، گرانول ها سفتی خود را از دست می دهند.
گرید دارویی:
گرید دارویی سدیم بی کربنات، medikarb نام دارد که به عنوان ترکیب دارویی فعال در فرمولاسیون دارویی به منظور تنظیم pH استفاده می شود. همچنین به طور گسترده به عنوان عامل بافر کننده در ضد اسید ها، محلول های دیالیز و قرص های جوشان استفاده می شود. این ماده به عنوان یک ترکیب شیمیایی کاربردهای بسیاری دارد. اگرچه گریدهای مختلف کاربردهای گوناگونی دارند؛ اما گرید مورد استفاده در صنایع دارویی باید خلوص بالایی از این ماده را داشته باشد. هر چه خلوص این ترکیب در این گرید بیشتر باشد، در نهایت دارو به دست آمده، با کیفیت تر و موثر تر است.
گرید دارویی این ماده به شکل پودر است و در دو غلظت 7.5% و 8.4% وجود دارد. محاسبه دوز مورد استفاده با توجه به سنین مختلف متفاوت است. همچنین به جز مواردی که برای احیای قلبی و شوک، آمپول بی کربنات سدیم را به سرعت تزریق می کنند در موارد دیگر لازم است که دارو رقیق شود. این دارو کاربردهای بسیاری از جمله کاهش خطر خونریزی درون جمجمه ای و نارسایی را دارد. البته از عوارض آن می توان به تحریک پذیری، سردرد، ضعف و پرش عضلانی اشاره کرد.
تاثیر برای پوست:
این ماده دارای خاصیت ضد التهاب و ضد عفونی کنندگی است. به همین دلیل ترکیبی ایده آل در کرم های مناسب برای تحریک پوست، نیش حشرات و بثورات خفیف است. البته در تماس این ماده با پوست باید باید جوانب احتیاط را رعایت کرد، زیرا می تواند باعث تحریک، درد و خارش شود.
مزایا و معایب:
مزایا معایب
کاربرد در صنایع گسترده محرک چشم ها
حلالیت خوب در آب محرک بینی
خنثی کننده اسید استنشاق آن سمی است
حذف بو دمای تخریب پایین
محافظت کننده سطوح حساسیت به رطوبت
MSDS و نکات ایمنی:
پیش از کار با ترکیبات شیمیایی، برگه اطلاعات ایمنی مربوط به آن را مطالعه کنید.
در زمان کار از لباس، عینک و دستکش محافظ استفاده کنید.
پس از حمل آن، دست ها را با آب بشویید.
در صورت تماس با چشم ها، باعث تحریک آنها می شود. پس از آن اگر لنز تماسی دارید آن را خارج کرده و برای 15 دقیقه چشم آسیب دیده را با آب بشویید.
استنشاق این ماده باعث تحریک جزئی بینی می شود، پس از آن محیط کار را ترک کرده و هوای تازه استشمام کنید.
تماس این ماده با پوست دارای اثرات قابل چشم پوشی است اما برای احتیاط آن ناحیه را با آب سرد و صابون بشویید.
بلع تصادفی این ماده باعث اسهال و استفراغ می شود، در این صورت سعی نکنید با استفراغ آن را خارج کنید.
با رعایت نکات ایمنی، خطرات ناشی از کار با این ماده را کنترل کنید.
خطرات بی کربنات سدیم
این ماده در حضور اسیدهای معدنی و نمک اسیدها به شدت فعال بوده در اثر واکنش گرمازا تولید گاز کربن دی اکسید می شود. همچنین به دلیل پایین بودن دمای تخریب آن در اثر اعمال حرارت به سرعت تخریب و از بین می رود. میزان سمیت این ماده در اثر استنشاق گرد و غبار آن بیشتر بوده و منجر به مسمومیت، اسهال، گیجی و سردرد از علائم شایع این ماده است. همچنین مصرف خوراکی این ماده باعث افزایش میزان دی اکسید کربن در معده شده و از این رو محیط اسیدی معده خنثی شده و به دنبال آن گرفتگی و نفخ معده را افزایش می دهد.
به دلیل دمای تخریب پایین و حساس بودن به رطوبت، باید در مکان های سرد و خشک و دور از مواد اسیدی نگهداری شود. همچنین حین کار با این ماده در آزمایشگاه از دستکش، ماسک مخصوص و هود با مکش قوی استفاده شود. در صورت داشتن هر یک از علائم بالا سریعا فرد مسموم را به پزشک معالج انتقال داده و تحت معالجه قرار گیرد.
بازار خرید و فروش جهانی:
بر طبق گزارشات بازار این ماده را بر اساس کاربرد، منطقه ی جغرافیایی و ساختار صنعتی به بخش های مختلفی تقسیم کردند. بازار خرید و فروش جهانی آن در سال 2021 برابر با 1642.7 میلیون دلار بوده و پیش بینی می شود با رشد 3.4% تا سال 2030 به 2079.1 میلیون دلار برسد. بر اساس کاربرد می توان بازار آن را به گرید های صنعتی، غذایی، دارویی، شیمیایی و تصفیه گاز دودکش تقسیم بندی کرد. بر اساس منطقه ی جغرافیایی نیز، آمریکا، چین، ژاپن و کانادا بیشترین سهم را در توسعه ی بازار این ترکیب داشتند.
چین به عنوان دومین اقتصاد بزرگ جهان، در سال 2021، 23.92% از سهم کل بازار جهانی را به خود اختصاص داده بود و پیش بینی می شود با رشد 6.3% تا سال 2026 به 352.1میلیون دلار برسد. ژاپن و کانادا نیز به ترتیب 3.9% و 5% از سهم این بازار را از آن خود کردند. همانطور که اعداد و ارقام نشان می دهند، آسیا به لطف حضور کشورهایی همچون چین، ژاپن و هند سهم ویژه ای را در بازار این ترکیب دارد.
جمع بندی:
سدیم بی کربنات که به طور عامیانه به آن جوش شیرین می گویند یک ترکیب شیمیایی با فرمول مولکولی NaHCO3 است و به صورت پودر یا کریستال های شفاف، بی بو و با مزه شور وجود دارد. این ماده در طیف گسترده ای از صنایع از جمله غذایی، دارویی، کشاورزی و مواد شیمیایی کاربرد دارد.
سوالات متداول
قرص بی کربنات سدیم چه کاربردی دارد؟
این قرص می تواند به تسکین سوزش سر شکم، ترش کردن معده و سوء هاضمه اسیدی با خنثی کردن اسید اضافی معده کمک کند.
بی کربنات سدیم خوراکی چیست؟
شکل خوراکی این ماده در واقع شکل خالص سدیم بی کربنات است که زمانی که به مواد اسیدی مانند ماست، شکلات و عسل در کیک ها و شیرینی ها اضافه می شود؛ بر اساس یک واکنش شیمیایی حباب کربن دی اکسید را آزاد و باعث افزایش حجم محصولات می شود.
فواید بی کربنات سدیم چیست؟
از جمله فواید سلامتی این ماده می توان به تنظیم کننده ph بدن اشاره کرد.
