سدیم هیدروژن کربناتSodium hydrogen carbonate

سدیم هیدروژن کربنات- سدیم بیکربنات یا جوش شیرین

بی کربنات سدیم (نام آیوپاک: سدیم هیدروژن کربنات)، که معمولاً به عنوان جوش شیرین یا بی کربنات سودا شناخته می شود، یک ترکیب شیمیایی با فرمول NaHCO₃ است. این نمک از یک کاتیون سدیم ⁺Na و یک آنیون بی کربنات ^–HCO³  تشکیل شده است. بی کربنات سدیم یک جامد سفید رنگ، کریستالی است، اما اغلب به صورت پودر ریز ظاهر می شود. طعم کمی نمکی و قلیایی شبیه سودای شستشو (کربنات سدیم) دارد. شکل طبیعی معدنی ناکولیت است. و جزیی از ماده معدنی ناترون است و به صورت محلول در بسیاری از چشمه های معدنی یافت می شود.

از آنجا که این نمک از دیرباز شناخته شده و به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد، نام های مختلفی مانند جوش شیرین و بی کربنات سودا دارد و اغلب به نام بیکینگ پودر در فروشگاه های مواد غذایی یافت می شود. اصطلاح جوش شیرین در ایالات متحده رایج تر است، در حالی که بی کربنات سودا در استرالیا، بریتانیا و ایرلند رایج تر است. و در بسیاری از کشورهای اروپای شمالی – مرکزی ناترون نامیده می شود. شکل‌های محاوره‌ای اختصاری مانند بی‌کرب سدیم، بی‌کرب سودا، بی‌کربنات و بی‌کرب رایج است.

کلمه saleratus از لاتین  sal æratus به معنی نمک هوادهی در قرن نوزدهم به طور گسترده برای بی کربنات سدیم

و بی کربنات پتاسیم استفاده شد.

کاربردها بی کربنات سدیم یا جوش شیرین

آشپزی – مایه خمیر شدن

در آشپزی، جوش شیرین در درجه اول در پخت به عنوان یک عامل خمیر کننده استفاده می شود. هنگامی که با اسید واکنش می دهد، دی اکسید کربن آزاد می شود که باعث انبساط خمیر می شود و بافت مشخصی را در کیک ها، نان های سریع، نان سودا و سایر غذاهای پخته شده و سرخ شده تشکیل می دهد. واکنش اسید-باز را می توان بطور کلی به صورت زیر نشان داد:

مواد اسیدی که این واکنش را القا می کنند عبارتند از هیدروژن فسفات، کرم تارتار، آب لیمو، ماست، دوغ، کاکائو و سرکه. جوش شیرین ممکن است همراه با خمیر ترش استفاده شود که اسیدی است و محصولی سبک تر با طعم اسیدی کمتر می سازد.

همچنین گرما می تواند به خودی خود باعث شود که بی کربنات سدیم به عنوان یک عامل افزایش دهنده در پخت عمل کند، زیرا به دلیل تجزیه حرارتی، دی اکسید کربن را در دمای بالاتر از 80 درجه سانتیگراد (180 درجه فارنهایت) آزاد می کند، به شرح زیر:

هنگامی که به خودی خود از این طریق استفاده می شود، بدون حضور یک جزء اسیدی (چه در خمیر یا با استفاده از بیکینگ پودر حاوی اسید)، تنها نیمی از CO₂ موجود آزاد می شود (به ازای هر دو ملکول بی کربنات سدیم یک مولکول CO₂ تشکیل می شود). علاوه بر این، در غیاب اسید، تجزیه حرارتی بی کربنات سدیم نیز کربنات سدیم تولید می کند که به شدت قلیایی است و به محصول پخته شده طعمی تلخ، “صابونی” و رنگ زرد می دهد. از آنجایی که واکنش در دمای اتاق به آرامی انجام می شود، مخلوط ها (خمیر کیک و غیره) را می توان بدون بالا آمدن نگه داشت تا زمانی که در فر گرم شوند.

پودر خمیرمایه – بیکینگ پودر

بیکینگ پودر، که برای پخت و پز نیز فروخته می شود، حاوی حدود 30 درصد بی کربنات و مواد اسیدی مختلف است که با افزودن آب، بدون نیاز به اسیدهای اضافی در محیط پخت، فعال می شوند. بسیاری از اشکال بیکینگ پودر حاوی بی کربنات سدیم همراه با کلیسم اسید فسفات، سدیم آلومینیوم فسفات یا کرم تارتار هستند. جوش شیرین قلیایی است. اسید مورد استفاده در بکینگ پودر زمانی که تغییر شیمیایی در طی پخت باعث ایجاد کربنات سدیم می شود از طعم فلزی جلوگیری می کند.

پیروتکنیک

بی کربنات سدیم یکی از اجزای اصلی آتش بازی معروف به “مار سیاه” است. که ناشی از تجزیه حرارتی بی کربنات سدیم است، و گاز دی اکسید کربن حاصله باعث تولید خاکستری (حاصل از احتراق سایر اجزاء مانند ساکاروز) به شکل مار می شود. بی کربنات سدیم همچنین برای به تاخیر انداختن واکنش های احتراق با آزاد کردن CO₂ و H₂O هنگام گرم شدن استفاده می شود، که هر دو بازدارنده شعله هستند.

ضد عفونی کننده ملایم

خاصیت ضدعفونی کنندگی ضعیفی دارد و ممکن است یک قارچ کش موثر بر علیه برخی ارگانیسم ها باشد. از آنجایی که جوش شیرین بوهای کپک زده را جذب می کند، روشی قابل اعتماد برای فروشندگان کتاب های دست دوم برای کاهش بدبویی کتاب ها شده است.

کپسول آتش نشانی

بی کربنات سدیم را می توان برای خاموش کردن آتش سوزی چربی ها یا آتش های الکتریکی با پرتاب شدن روی آتش استفاده کرد، زیرا گرم شدن بی کربنات سدیم باعث آزاد شدن دی اکسید کربن می شود. با این حال، نباید آن را برای آتش سوزی در سرخ کن ها اعمال کرد. انتشار ناگهانی گاز ممکن است باعث پاشیده شدن گریس شود.

بی کربنات سدیم در خاموش کننده های شیمیایی خشک BC به عنوان جایگزینی برای مونوآمونیم فسفات خورنده تر در خاموش کننده های ABC استفاده می شود. ماهیت قلیایی بی کربنات سدیم، آن را به تنها عامل شیمیایی خشک، علاوه بر Purple-K، تبدیل می کند که در سیستم های اطفاء حریق در مقیاس بزرگ نصب شده در آشپزخانه های تجاری استفاده می شود. از آنجا که می تواند به عنوان یک عامل قلیایی عمل کند، این عامل دارای اثر صابونی ملایمی بر روی گریس داغ است، که یک کف خفه کننده و صابونی را تشکیل می دهد.

خنثی سازی اسیدها

بی کربنات سدیم به طور خود به خود با اسیدها واکنش می دهد و گاز CO₂ را به عنوان محصول واکنش آزاد می کند. معمولاً برای خنثی کردن محلول‌های اسیدی ناخواسته یا نشت اسید در آزمایشگاه‌های شیمیایی استفاده می‌شود. استفاده از بی کربنات سدیم برای خنثی کردن باز مناسب نیست، حتی اگر آمفوتریک است و با اسیدها و بازها واکنش می دهد.

کشاورزی

بی کربنات سدیم زمانی که روی برگ ها استفاده شود، می تواند از رشد قارچ ها جلوگیری کند. با این حال، قارچ را از بین نمی برد. مقدار بیش از حد بی کربنات سدیم می تواند باعث تغییر رنگ میوه ها (محلول دو درصد) و کلروز (محلول یک درصد) شود

مصارف پزشکی و سلامت: بی کربنات سدیم داخل وریدی

بی کربنات سدیم مخلوط با آب می تواند به عنوان یک ضد اسید برای درمان سوء هاضمه اسیدی و سوزش سر دل استفاده شود. واکنش آن با اسید معده باعث تولید نمک، آب و دی اکسید کربن می شود:

مخلوطی از بی کربنات سدیم و پلی اتیلن گلیکول مانندPegLyte  که در آب حل شده و به صورت خوراکی مصرف می شود، یک آماده سازی موثر برای شستشوی دستگاه گوارش و ملین قبل از جراحی دستگاه گوارش، گاستروسکوپی و غیره است.

بی کربنات سدیم داخل وریدی در محلول آبی گاهی برای موارد اسیدوز یا زمانی که یون های سدیم یا بی کربنات در خون ناکافی است استفاده می شود. در موارد اسیدوز تنفسی، یون بی کربنات تزریق شده، بافر کربنیک اسید/بی کربنات پلاسما را به سمت چپ هدایت می کند و در نتیجه pH را افزایش می دهد. به همین دلیل از بی کربنات سدیم در احیای قلبی ریوی تحت نظارت پزشکی استفاده می شود. تزریق بی کربنات تنها زمانی تجویز می شود که pH خون به طور قابل توجهی پایین باشد.

HCO^3-  برای درمان هیپرکالمی استفاده می شود، زیرا K⁺  را در طول دوره های اسیدوز به سلول ها برمی گرداند. از آنجایی که بی کربنات سدیم می تواند باعث آلکالوز شود، گاهی اوقات برای درمان مصرف بیش از حد آسپرین استفاده می شود. آسپرین برای جذب مناسب به یک محیط اسیدی نیاز دارد و یک محیط پایه در موارد مصرف بیش از حد، جذب آسپرین را کاهش می دهد. بی کربنات سدیم نیز در درمان مصرف بیش از حد داروهای ضد افسردگی سه حلقه ای استفاده شده است. همچنین می‌توان آن را به صورت خمیری، با سه قسمت جوش شیرین به یک قسمت آب، برای رفع برخی از انواع نیش و نیش حشرات (و همچنین تورم همراه) استفاده کرد.

برخی از پزشکان، جوش شیرین را به عنوان یک درمان کننده سرطان تبلیغ کرده‌اند، که انجمن سرطان آمریکا به دلیل اثربخشی اثبات نشده و خطر بالقوه استفاده از آن نسبت به آن هشدار داده است. ادزارد ارنست ترویج بی کربنات سدیم را به عنوان یک درمان کننده سرطان “یکی از بدترین کلاهبرداری هایی که برای مدت طولانی دیده ام” نامیده است.

بی‌کربنات سدیم را می‌توان به بی‌حس‌کننده‌های موضعی اضافه کرد تا شروع اثرات آن‌ها را تسریع کرده و تزریق آن‌ها را کم‌درد کند. همچنین جزء محلول موفت است که در جراحی بینی استفاده می شود.

پیشنهاد شده است که رژیم های اسیدی استخوان ها را ضعیف می کند. یک تحقیق متاآنالیز سیستماتیک چنین تأثیری را نشان نمی دهد. و همچنینن این تحقیق نشان می دهد که هیچ مدرکی دال بر بهبود سلامت استخوان‌ها توسط رژیم‌های غذایی قلیایی وجود ندارد، اما پیشنهاد می‌کند که رژیم‌های قلیایی به دلایل دیگر «ممکن است ارزش خاصی داشته باشند».

محلول های ضد اسید (مانند جوش شیرین) توسط معترضان برای کاهش اثرات قرار گرفتن در معرض گاز اشک آور در طول اعتراضات تهیه و استفاده شده است.

بی کربنات سدیم همانند استفاده از آن در پخت، همراه با یک اسید ملایم مانند اسید تارتاریک به عنوان ماده کمکی در قرص های جوشان استفاده می شود: وقتی چنین قرصی در یک لیوان آب ریخته می شود، کربنات از محیط واکنش به عنوان گاز دی اکسید کربن خارج می شود.

یا به طور دقیق تر

این باعث می‌شود که قرص متلاشی شود و دارو به همراه نمک حاصل (در این مثال، تارتارات سدیم) معلق و/یا در آب حل شود.

بهداشت شخصی

بی کربنات سدیم نیز به عنوان یک ماده در برخی از دهانشویه ها استفاده می شود. خاصیت ضد پوسیدگی و سایندگی دارد. این ماده به عنوان یک پاک کننده مکانیکی روی دندان ها و لثه ها عمل می کند، تولید اسید در دهان را خنثی می کند، و همچنین به عنوان یک ضد عفونی کننده برای کمک به جلوگیری از عفونت عمل می کند. بی کربنات سدیم در ترکیب با مواد دیگر می تواند برای ایجاد یک دئودورانت خشک یا مرطوب استفاده شود. بی کربنات سدیم ممکن است به عنوان یک عامل بافر، همراه با نمک خوراکی، هنگام ایجاد محلولی برای شستشوی بینی استفاده شود.

در بهداشت چشم برای درمان بلفاریت استفاده می شود. این کار با افزودن یک قاشق چای خوری بی کربنات سدیم به آب خنکی که اخیراً جوشانده شده است، انجام می شود و به دنبال آن با یک سواب پنبه ای آغشته به محلول، پایه مژه ها را به آرامی مالش دهید.

مصارف دامپزشکی

بی کربنات سدیم به عنوان مکمل خوراک گاو، به ویژه به عنوان یک عامل بافر برای شکمبه استفاده می شود.

عامل تمیز کننده

بی کربنات سدیم در فرآیندی که برای از بین بردن رنگ و خوردگی (به نام سودابلاست) استفاده می شود. بی کربنات سدیم برای حذف آلودگی سطحی از بسترهای کمتر انعطاف پذیر و نرمتر مانند آلومینیوم، مس یا الوار که ممکن است توسط عوامل ساینده مانند شن، سیلیس آسیب ببینند، استفاده می شود.

یک تولید کننده، خمیر تهیه شده از جوش شیرین با حداقل آب را به عنوان یک پودر تمیز کننده ملایم توصیه می کند، و برای از بین بردن زنگ سطحی مفید است، زیرا زنگ در یک محلول قلیایی غلیظ، ترکیبی محلول در آب را تشکیل می دهد. بی کربنات سدیم به لایه نازک اکسید محافظی که روی آلومینیوم تشکیل می شود حمله می کند و آن را برای تمیز کردن این فلز نامناسب می کند. هنگامی که نقره با یک تکه فویل آلومینیومی در تماس است، یک محلول در آب گرم از بی کربنات سدیم، کدر شدن نقره را از بین می‌برد. جوش شیرین معمولاً به عنوان جایگزینی برای نرم کننده آب و از بین بردن بوی بد لباس ها به ماشین لباسشویی اضافه می شود. همچنین در از بین بردن لکه های سنگین چای و قهوه از فنجان ها تقریباً به اندازه هیدروکسید سدیم که با آب گرم رقیق می شود مؤثر است.

در طول پروژه منهتن برای توسعه بمب هسته ای در اوایل دهه 1940، سمیت شیمیایی اورانیوم یک مسئله بود. مشخص شد که اکسیدهای اورانیوم به خوبی به پارچه‌های نخی می‌چسبند و با صابون یا مواد شوینده شستشو نمی‌شوند. با این حال، اورانیوم با محلول %2 بی کربنات سدیم شسته می شود. لباس ها می توانند با گرد و غبار سمی اورانیوم ضعیف شده  DU  آلوده شوند که بسیار متراکم است، از این رو برای وزنه های تعادل در شرایط غیرنظامی و در پرتابه های زره ​​پوش استفاده می شود. DU با شستشوی معمولی حذف نمی شود. شستن با حدود 6 اونس (170 گرم) جوش شیرین در 2 گالن (7.5 لیتر) آب به شستن آن کمک می کند.

کنترل بو

اغلب ادعا می شود که جوش شیرین یک پاک کننده ی بوی موثر است، و اغلب توصیه می شود که یک جعبه باز از بی کربنات سدیم در یخچال نگهداری شود تا بو را جذب کند. این ایده توسط برند پیشرو آمریکایی جوش شیرین،Arm & Hammer، در یک کمپین تبلیغاتی که از سال 1972 شروع شد، ترویج شد. اگرچه این کمپین به عنوان یک بازاریابی کلاسیک در نظر گرفته می‌شود، که در عرض یک سال منجر به تولید بیش از نیمی از یخچال‌های آمریکایی حاوی یک جعبه جوش شیرین می‌شود، شواهد کمی دال بر موثر بودن آن در این کاربرد وجود دارد.

پایداری و ماندگاری

اگر سرد (در دمای اتاق) و خشک نگه داشته شود (یک ظرف دربسته برای جلوگیری از هوای مرطوب توصیه می شود)، بی کربنات سدیم را می توان بدون تجزیه قابل توجهی برای حداقل دو یا سه سال نگه داشت.

تاریخچه تولید

در سال 1791 شیمیدان فرانسوی نیکلاس لبلانک کربنات سدیم را تولید کرد که به نام خاکستر سودا نیز شناخته می شود. کشف بی کربنات سدیم در سال 1801 در برلین به داروساز والنتین رز جوان نسبت داده می شود. در سال 1846، دو نانوای آمریکایی، جان دوایت و آستین چرچ، اولین کارخانه ای را در ایالات متحده تأسیس کردند که جوش شیرین را از کربنات سدیم و دی اکسید کربن تولید می کرد.