كلورات الصوديوم

كلورات الصوديوم مركب غير عضوي صيغته الكيميائية NaClO₃ _. وهو مسحوق بلوري أبيض يذوب بسهولة في الماء، ويمتص الرطوبة . يتحلل عند درجة حرارة أعلى من 300 درجة مئوية مُطلقًا الأكسجين ^{[ 4 ]} ومُخلِّفًا كلوريد الصوديوم . يُنتج منه مئات الملايين من الأطنان سنويًا، ويُستخدم بشكل رئيسي في تبييض اللب لإنتاج ورق عالي البياض . ^{[ 7 ]} 

يُنتج كلورات الصوديوم صناعيًا عن طريق التحليل الكهربائي لمحاليل كلوريد الصوديوم المركزة. أما جميع الطرق الأخرى فقد عفا عليها الزمن. يجب عدم الخلط بين عملية إنتاج كلورات الصوديوم وعملية الكلور القلوي ، وهي عملية صناعية لإنتاج هيدروكسيد الصوديوم وغاز الكلور بالتحليل الكهربائي.

يمكن تبسيط التفاعل الكلي إلى المعادلة التالية:

أولاً، يتأكسد الكلوريد لتكوين هيبوكلوريت وسيط ، ClO ⁻ ، والذي يخضع لمزيد من الأكسدة إلى كلورات على طول مسارين تفاعليين متنافسين: (1) تكوين الكلورات الأنودية عند الطبقة الحدية بين الإلكتروليت والأنود، و(2) الأكسدة الذاتية للهيبوكلوريت في الإلكتروليت الكلي.

أثناء عملية التحليل الكهربائي، يتكون الهيدروجين وهيدروكسيد الصوديوم عند المهبط، وتُطلق أيونات الكلوريد عند المصعد ( غالباً ما يُستخدم قطب أكسيد معدني مختلط ). لا ينطلق الكلور الناتج كغاز، بل يخضع للتحلل المائي.

يُعتبر تحلل الكلور بالماء عملية سريعة. من المفترض أن يؤدي تكوّن أيونات الهيدروجين (H ⁺⁾ إلى جعل الطبقة الحدية عند المصعد شديدة الحموضة، وهو ما يُلاحظ عند تركيزات منخفضة من الكلوريد. مع ذلك، فإن التركيزات العالية من الكلوريد، كما هو الحال في خلايا الكلورات الصناعية، تُزيح توازن التحلل المائي نحو اليسار. عند الطبقة الحدية، لا يكون تركيز أيونات الهيدروجين (H ⁺⁾ كافيًا للسماح بالانتشار إلى المحلول الإلكتروليتي. لذلك، يُنقل الهيدروجين بعيدًا عن المصعد في الغالب على شكل حمض الهيبوكلوروز وليس أيونات الهيدروجين (H ⁺⁾ . يتفكك حمض الهيبوكلوروز في المحلول الإلكتروليتي حيث يكون الرقم الهيدروجيني مرتفعًا، وينتشر أيون الهيبوكلوريت عائدًا إلى المصعد. يُستهلك أكثر من ثلثي الهيبوكلوريت في عملية التخزين المؤقت قبل وصوله إلى المصعد. أما الباقي فيُفرغ عند المصعد لتكوين الكلورات والأكسجين.

تتم عملية الأكسدة الذاتية لحمض الهيبوكلوروس في المحلول الإلكتروليتي وفقًا للمعادلة الإجمالية المبسطة التالية:

ويسبق ذلك تفكك جزء من حمض الهيبوكلوروس المعني:

يتطلب التفاعل مسافة معينة من المصعد ليحدث بدرجة ملحوظة، حيث يكون المحلول الإلكتروليتي مُخففًا بشكل كافٍ بواسطة أيونات الهيدروكسيل المتكونة عند المهبط. ثم يتفاعل الهيبوكلوريت مع باقي الحمض.

بالإضافة إلى المسافة بين المصعد والبطارية، يعتمد التأكسد الذاتي أيضًا على درجة الحرارة ودرجة الحموضة. تعمل الخلية النموذجية عند درجات حرارة تتراوح بين 80  و90  درجة مئوية، وعند درجة حموضة تتراوح بين 6.1 و6.4.

 بغض النظر عن مسار التفاعل ، يلزم تفريغ 6 مول من الكلوريد لإنتاج 1  مول من الكلورات. مع ذلك، يتطلب مسار الأكسدة الأنودية طاقة كهربائية إضافية بنسبة 50%. لذا، تُصمم الخلايا الصناعية لتفضيل الأكسدة الذاتية. ويُعامل تكوّن الكلورات عند المصعد كتفاعل مُهدر للطاقة، ويُقلل منه التصميم إلى أدنى حد.

تُقلل تفاعلات الفقد الأخرى من كفاءة التيار، ويجب كبحها في الأنظمة الصناعية. يحدث الفقد الرئيسي نتيجةً للاختزال العكسي للهيبوكلوريت عند المهبط. يُكبح هذا التفاعل بإضافة كمية صغيرة من ثنائي الكرومات (1-5  غ/لتر) إلى الإلكتروليت. تتشكل طبقة مسامية من هيدروكسيد الكروم بالترسيب الكاثودي. تعيق هذه الطبقة انتشار الأنيونات إلى المهبط، بينما تُسهّل وصول الكاتيونات واختزالها. تتوقف الطبقة عن النمو تلقائيًا بعد بلوغها سُمكًا معينًا. ^{[ 7 ]}

يُستخدم كلورات الصوديوم تجاريًا بشكل أساسي في إنتاج ثاني أكسيد الكلور (ClO₂ ₎ . ويُعدّ تبييض اللب الاستخدام الأكبر لثاني أكسيد الكلور _{، إذ يُمثّل حوالي 95% من استخدامات الكلورات. أما جميع} الكلورات الأخرى الأقل أهمية، فتُشتق من كلورات الصوديوم، عادةً عن طريق تفاعل تبادل الأملاح مع الكلوريد المقابل. وتُنتج جميع مركبات البيركلورات صناعيًا عن طريق أكسدة محاليل كلورات الصوديوم بالتحليل الكهربائي. ^{[ 7 ]}

كلورات الصوديوم مادة سامة: "جرعات قليلة من الكلورات قاتلة". ^{[ 7 ]} (الجرعة المميتة الوسطية عن طريق الفم في الجرذان 1200 ملغم /كغم). يؤدي التأثير التأكسدي على الهيموغلوبين إلى تكوين الميثيموغلوبين ، والذي يتبعه تمسخ بروتين الغلوبين وتشابك بروتينات غشاء كريات الدم الحمراء، مما ينتج عنه تلف في إنزيمات الغشاء. يؤدي هذا إلى زيادة نفاذية الغشاء، وانحلال دم حاد . يُرهق تمسخ الهيموغلوبين قدرة مسار استقلاب G6PD . بالإضافة إلى ذلك، يتم تمسخ هذا الإنزيم مباشرةً بواسطة الكلورات.

تؤدي هذه الحالة إلى انحلال دم حاد وشديد، مع فشل متعدد الأعضاء ، بما في ذلك التخثر المنتشر داخل الأوعية الدموية والفشل الكلوي . بالإضافة إلى ذلك، هناك سمية مباشرة للأنابيب الكلوية القريبة . ^{[ 14 ]} يتكون العلاج من نقل الدم التبادلي ، أو غسيل الكلى البريتوني ، أو غسيل الكلى الدموي . ^{[ 15 ]}

يتوفر كلورات الصوديوم على شكل مسحوق وبخاخ وحبيبات . تشكل مخاليط الكلورات والمركبات العضوية خطراً جسيماً لحدوث انفجارات ^{[ 16 ]} .

تحتوي التركيبات المتوفرة في الأسواق على مادة مثبطة للاشتعال . تحتوي معظم مبيدات الأعشاب الكلوراتية المتوفرة تجارياً على ما يقارب 53% من كلورات الصوديوم، أما النسبة المتبقية فهي عبارة عن مادة مثبطة للاشتعال مثل ميتابورات الصوديوم أو فوسفات الأمونيوم .

يُعدّ كلورات الصوديوم المكوّن الفعّال في العديد من مبيدات الأعشاب التجارية. ومن بين الأسماء التجارية للمنتجات التي تحتوي على كلورات الصوديوم: أطلسايد، ديفول، دي-فول-إيت، دروب-ليف، فول، هارفست-إيد، كوساتول، ليفكس، وتامبل ليف. ويمكن استخدام هذا المركب مع مبيدات أعشاب أخرى مثل أترازين، و2،4-دي، وبروماسيل ، وديورون ، وميتابورات الصوديوم.

كان كلورات الصوديوم مبيدًا للأعشاب الضارة واسع الاستخدام داخل الاتحاد الأوروبي حتى عام 2009، حين تم سحبه من الأسواق بموجب قرار صادر وفقًا للوائح الاتحاد الأوروبي. ولا يزال استخدامه كمبيد للأعشاب خارج الاتحاد الأوروبي قائمًا، وكذلك استخدامه في تطبيقات أخرى غير مبيدات الأعشاب، مثل إنتاج المبيدات الحيوية بثاني أكسيد الكلور وتبييض اللب والورق.

كتب المؤرخ جيمس واتسون من جامعة ماسي في نيوزيلندا مقالاً ذاع صيته بعنوان "أهمية انفجار سروال السيد ريتشارد باكلي " ^{[ 17 ] [ 18 ]} حول حوادث كلورات الصوديوم عند استخدامها كمبيد للأعشاب لمكافحة نبات الرجلة في ثلاثينيات القرن العشرين. ^{[ 19 ]} وقد فاز بهذا المقال لاحقاً بجائزة إيغ نوبل في عام 2005، ^{[ 20 ]} وكان أساساً لحلقة "انفجار السراويل" من برنامج " ميثباسترز " التي عُرضت في مايو 2006 .

• كلوريت الصوديوم (NaClO2)
• كلوريد الصوديوم (NaCl)

• "كلورات البوتاسيوم. كلورات الصوديوم"، فيشي توكسول. رقم 217 ، باريس: المعهد الوطني للبحوث والأمن، 2000. 4ص.

• بطاقة السلامة الكيميائية الدولية رقم 1117