נתרן צובע להבה בצהוב בשל פליטת גלי אור בתדרים של 588.995nm ו-589.5924nm. קווים ספקטרליים אלה מאוד סמוכים זה לזה, ולכן הם מכונים דובלט הנתרן. הם גם סומנו, היסטורית, על ידי D1 ו-D2. תחת לחץ כבד, הוא משנה פאזה ועובר למצב צבירה נוזל לעומת חומרים אחרים הזקוקים לאנרגיה תרמית (חום) לשם כך.
בלחץ של 30 גיגהפאסקל (פי 300,000 מלחץ אטמוספירי בגובה פני הים) טמפרטורת היתוכו מתחילה לצנוח. בסביבות 100 גיגהפאסקל הנתרן ניתך בטמפרטורת החדר.
הסבר אפשרי לתופעה יוצאת דופן זו היא שליסוד זה יש אלקטרון חופשי אחד הנדחף קרוב יותר ל-10 האלקטרונים הנוספים סביב הגרעין כשמופעל עליו לחץ ויוצר משיכה שבמצב נורמלי לא הייתה מופיעה.
כשנתרן מוצק נמצא תחת לחץ מופיעים מספר מבנים גבישיים שמעידים על כך שיכול להיות שלנתרן נוזלי יש תכונות של מוליך-על או נוזל-על.
פיסת נתרן מתכתי שתופל למים תנתר על פניהם עקב תגובה כימית עזה בינו לבין המים הפולטת חום רב וגורמת לשינוי מצב הצבירה של המתכת שעוד לא הגיבה למצב צבירה נוזל ולפליטת גז מימן:
משום כך נוהגים לשמור במעבדות נתרן טהור בתוך שמן.
שימושים.
נתרן, בצורתו המתכתית נחוץ בייצור אֶסְטֶרים (קבוצת תרכובות אורגניות). מתכת אלקלית זו היא גם מרכיב יסודי במלח שולחני (NaCl) שהכרחי לחיים ושלל תהליכים ביולוגיים. שימושים נוספים:
תרכובות נתרן הם כימיקלים חשובים לתעשיות הזכוכית, מתכת, נייר, נפט, סבון וטקסטיל.
בין תרכובות הנתרן החשובות ביותר נמצאות: מלח שולחן (NaCl), סודה לשתייה (NaHCO3), סודה קאוסטית (NaOH), סודיום טריפוספט ( Na5P3O10) ובוראקס (Na2B4O7)
תרכובות.
נתרן כלורי (מלח שולחן, NaCl) התרכובת הנפוצה ביותר של נתרן. נתרן לא מופיע רק בשילוב עם כלור ויש לו מספר מינרלים נוספים כגון Na3AlF6, Na2Al2Si3O10-2H2O ועוד.
היסטוריה.
נתרן בודד לראשונה ב־1807 על ידי האמפרי דייווי באלקטרוליזה של סודה קאוסטית (NaOH). באירופה של ימי הביניים תרכובת נתרן הייתה תרופה לכאבי ראש. סמלו של נתרן, Na בא מהתרכובת "Natrium" בלטינית, שמקורה בשם "Nitron" ביוונית שהוא סוג של מלח טבעי.
צורה בטבע.
נתרן מהווה 2.83% ממשקלו של קרום כדור הארץ והוא היסוד השישי הנפוץ ביותר. כיום מייצרים נתרן באופן מסחרי באלקטרוליזה של מלח שולחן, שיטה זו יותר זולה מהשיטה הקודמת שהייתה אלקטרוליזת נתרן הידרוקסידי.
אמצעי זהירות.
אבקת נתרן נפיצה ביותר במים ורעילה, בין אם היא משולבת עם חומרים אחרים ובין אם אינה משולבת. נתרן מצריך טיפול זהיר ואחסון באטמוספירה אדישה כימית או בשמן.
תפקיד ביולוגי.
ליוני נתרן תפקידים פיזיולוגיים רבים, המשותפים לכל היצורים. אחד החשובים שבתפקידים אלו הוא כניסה ויציאה של יוני נתרן דרך משאבות נתרן-אשלגן בקרום התא לשליטה על נפח התא, להכנסה של חומרים לתוך התאים ולהוצאתם מתוכם (הוצאת סידן באמצעות משאבות נתרן-סידן והוצאת מימן באמצעות משאבות נתרן-מימן), וכן ליצירת המתח החשמלי המהווה את בסיס הפעולה של תאי עצב ותאי שריר על ידי הדחף העצבי.
ויסות נפח התאים על ידי שליטה על ריכוז יוני הנתרן בתוכם כך שנוצר שינוי לחץ הידרוסטטי המוביל למעבר מים באוסמוזה לתוך התאים או החוצה מתוכם, הוא המנגנון המווסת את נפח הדם בכלי הדם ובכך מווסת את לחץ הדם ואת ערך ההגבה שלו.
חשיבותם של יוני הנתרן בביולוגיה מתבטאת בקיומם של פקעיות טעם מיוחדות לצורך זיהוים בלשונותיהם של בעלי חיים רבים וכתוצאה מכך ביכולתם של בעלי חיים רבים לחוש בטעם מלוח. פקעיות טעם אלו מגיבות בעיקר לנוכחות יוני נתרן אך במידה פחותה גם ליונים אחרים, דוגמת יוני ליתיום (+Li), יוני אמוניום (+NH4) ובמידה מסוימת גם יוני אשלגן (+K) ויוני סידן (2+Ca), אם כי אלו מורגשים לעיתים כתערובת של טעמים או כטעמים שאינם מליחות.
טטרודוטוקסין הוא רעלן עצבי חזק החוסם את תעלות הנתרן בתאי עצב. המולקולה נקשרת לפתחי תעלות נתרן ממותגות מתח ומונעת את מעבר הדחף העצבי.
צורן (פירושונים)
זרחן
זרחן (Phosphorus, מיוונית: Φώσ = אור + φορος = נושא, כלומר: נושא/אוחז אור) הוא יסוד כימי אל-מתכתי שסמלו הכימי P ומספרו האטומי 15.
זרחן הוא מינרל חשוב, השני בתפוצתו בגוף האדם אחרי הסידן. משתתף בעיקר ביצירת קומפלקסים עם סידן וכחלק מתרכובות נושאות אנרגיה בגוף האדם. מופיע גם במבנה ה-DNA, בממברנות ועוד.
תכונות.
לזרחן שלוש צורות אלטרופיות: זרחן לבן (או צהוב), זרחן אדום וזרחן שחור (או סגול):
זרחן לבן.
מולקולת הזרחן במצב זה בנויה מארבעה אטומי זרחן כשכל אחד קשור לשלושת האחרים בקשר קוולנטי במבנה ארבעוני, ומסומלת P4. לזרחן בצורה זו צבע לבן, מרקם דמוי שעווה וריח לא נעים. אל־מתכת זו מגיבה עם מים. היא מסיסה בפחמן דו-גופרי (CS2) ובבנזן. זרחן לבן ניצת ספונטנית באוויר והופך ל־P2O5 ולכן משמש לייצור פצצות זרחן. פרט לחמצן, זרחן לבן יגיב גם עם הלוגנים והתוצר יהיה PX3 כאשר X הוא אטום הלוגן; עם מתכות לקבלת פוספידים כדוגמת Na3P ; עם גפרית לתת תרכובות כ P4Sn כשמספר אטומי הגפרית n יכול להיות 3, 5, 7, או 10. בתמיסה בסיסית ברתיחה יתקבל PH3.
זרחן שחור.
מתקבל מחימום זרחן לבן תחת לחץ גבוה. דומה לגרפיט ובנוי מלוחות כפולים במבנה גבישי אורתורומבי. זוהי הצורה הפחות פעילה כימית של היסוד.
זרחן אדום.
צורה אמורפית של זרחן שכנראה נוצרת מפתיחה חלקית ופלמור של ארבעוני ה-P4 שבזרחן הלבן. החומר מופק מחימום זרחן לבן בכלי אטום ל-400°C. מבחינת פעילותו הכימית הוא מייצג מצב ביניים בין זרחן לבן לשחור.
שימושים.
חומצה זרחתית (H3PO4) שמורכבת מ-70%-75% P2O5 חשיבות רבה בחקלאות בתור דשן. ביקוש לדשנים הגדיל את הייצור של פוספטים (PO43-) במחצית השנייה של המאה ה-20. שימושים נוספים:
היסטוריה.
הזרחן נתגלה ב־1669 על ידי אלכימאי גרמני בשם הניג בראנד. כשעבד בהמבורג הוא ניסה לזקק מלחים משתן בעזרת אידוי. בתהליך זה הוא הפיק חומר לבן שזהר בחושך ונדלק בקלות. מאז, המילה "זרחורנות" משמשת לתיאור חומר שזוהר בחושך בלי לבעור. בגפרורים הראשונים השתמשו בזרחן לבן שהיה מסוכן ורעיל. רוצחים ומתאבדים השתמשו בזרחן לבן, וגם כמה מקרי הרעלה קרו כתוצאה משימוש בו (סיפור מפוקפק מספר שאישה ניסתה לרצוח את בעלה בעזרת זרחן לבן והתגלתה בגלל שאדי התבשיל שהכינה זהרו בחושך). חשיפה לאדים במפעל ייצור לגפרורים גרם לעובדים לקבל נמקים של עצמות הלסת. כשהזרחן האדום התגלה, הוא החליף את הזרחן הלבן בייצור גפרורים בזכות רעילותו ודליקותו הנמוכות יחסית.
צורה בטבע.
הזרחן כמעט ואינו מצוי בצורה טהורה; הוא מופיע בדרך-כלל בצורת יון זרחה. מלחים המכילים יון זה (והמכונים פוספטים) הם מהמחצבים הנכרים ביותר בעולם, ומשמשים רבות בתעשייה ובחקלאות.
תפקיד ביולוגי.
זרחן הוא יסוד חיוני כמעט לכל צורות החיים הידועות. זרחן אי אורגני בצורת יוני זרחה (PO43-) הוא חיוני לחיים ומופיע ברוב היצורים החיים.
יון הזרחה הוא חלק ממולקולת ה-DNA וה-RNA. תאים חיים משתמשים בתרכובת הזרחן ATP על מנת להפיק אנרגיה. פוספוליפידים הם המרכיבים העיקריים של קרום התא. הזרחן חיוני בתהליך העברת האותות בין חלבונים בתא, והוא אחד מהגורמים המשפעלים אנזימים. הגם שהזרחן נחוץ לבריאות האדם, עודף בו עלול לגרום לבריחת סידן ולנזק בריאותי.
בשנת 2010, מחקר אסטרוביולוגי במימון נאס"א גילה מיקרואורגניזם המשתמש ביסוד הרעיל ארסן, במקום בזרחן המשמש את שאר עולם החי, אם כי מאוחר יותר (2012) התגלו עדויות סותרות.
האדם צורך יוני זרחן דרך המזון אותו הוא אוכל; הללו מצויים למכביר בבשר, ביצים, אגוזים, זרעים שונים ודגנים מלאים.
משקאות מוגזים מכילים חומצה זרחתית, שמחזקת את תחושת העקצוץ בפה, אשר נגרמת מהפחמן הדו-חמצני. ליקוי בוויסות משק הזרחן בגוף יכול לגרום למיקרוליטיאזיס אלבאולרי ריאתי.
אמצעי זהירות.
הגם שפוספטים הם חומרים מזינים, מנה מזוקקת של 50 מ"ג זרחן לבן נחשבת קטלנית (זרחן לבן רעיל יותר מזרחן שחור ואדום). זרחן לבן צריך להישמר ממים ומחמצן אטמוספירי. כמו כן לא רצוי לגעת בו בידיים חשופות מכיוון שהוא יכול לגרום לכוויות בעור. זיהום מתרחש כאשר זבל כימי המכיל זרחן או דטרגנטים מחלחלים למי תהום.
אמצעי לחימה.
פצצות זרחן ידועות גם בשם עשן מתפוצץ, קיימות בתור פגזים או פצמ"ר. פצצות אלו יכולות ליצור עשן סמיך לאורך זמן ומשתמשים בהן למיסוך תנועה של כוחות יבשה. בנוסף פגיעה ישירה של הזרחן יכולה לגרום לכוויות חמורות ואופייניות.
בעוד ששימוש בפצצות זרחן כנגד לוחמי האויב מותר, שימוש בפצצות אלו כנגד אלו המוגנים באמנת ז'נבה הרביעית נאסר בהתאם לאמנת ז'נבה ובהתאם לאמנה על כלי נשק קונבנציונליים מסוימים. בכך אינו שונה מחומרי בעירה אחרים בהם משתמשים במלחמה, וכמוהם אסור לשימוש רק בלוחמה בסביבה אזרחית.
פלואור
פלואור (מהפועל בלטינית: Fluere) הוא יסוד כימי ממשפחת ההלוגנים שסמלו הכימי F ומספרו האטומי 9.
תכונות.
הפלואור מצוי במצב של גז בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס; צבעו צהוב בהיר והוא בעל ריח חריף. מולקולת הפלואור מורכבת משני אטומי פלואור הקשורים ביניהם בקשר קוולנטי יחיד (F-F) ומסומלת כ-F2. עם זאת, הפלואור אינו נפוץ בצורה זו בטבע, משום שהוא היסוד האלקטרושלילי ביותר, ולכן הוא פעיל ביותר ומגיב בקלות עם חומרים אחרים. זהו אחד היסודות הבודדים היוצרים תרכובות עם גזים אצילים, ואחד משלושת היסודות היחידים (לצד חמצן וחנקן) המסוגלים ליצור קשרי מימן.
באוויר לח פלואור מגיב עם מים ויוצר חומצה פלואורית מסוכנת.