استات سدیم

Sodium Acetate

استات سدیم، به صورت شیمیایی با فرمول CH3COONa  نشان داده می‌شود.این ترکیب نمک سدیمی اسید استیک، یکی از ساده‌ترین و پرکاربردترین اسیدهای کربوکسیلیک میباشد.استات سدیم ترکیبی با اهمیت علمی و صنعتی فراوان است، که به دلیل خواص شیمیایی متنوع و طیف گسترده کاربردهایش شناخته می‌شود.

ساختار مولکولی

استات سدیم (CH₃COONa) یک نمک مشتق شده از اسید استیک (CH₃COOH) و سدیم هیدروکسید (NaOH) می باشد. ساختار مولکولی آن شامل یک کاتیون سدیم +Na و یک آنیون استات  CH₃COO- است، که توسط پیوندهای یونی به هم متصل شده‌اند. آنیون استات خود از یک گروه متیل (-CH3) متصل به یک گروه کربوکسیلات (-COO) تشکیل شده و یک ساختار رزونانسی پایدار را ایجاد می‌کند.

هندسه مولکولی و پیوندها: آنیون استات دارای ساختار مسطح است، که به دلیل هیبریداسیون sp² در اتم‌های کربن گروه کربوکسیلات، ایجاد می‌شود. پیوند دوگانه بین کربن و یکی از اکسیژن‌ها در گروه کربوکسیلات با پیوند یگانه به اکسیژن دیگر، در حالت رزونانسی قرار می‌گیرد. این دلکوکالیزه شدن الکترون‌ها، باعث برابری طول هر دو پیوند C–O میشود، که حالتی بین پیوند یگانه و دوگانه را ایجاد میکند.  گروه متیل که از طریق یک پیوند C–C متصل است، به دلیل هیبریداسیون sp³ دارای هندسه چهاروجهی می باشد.

کاتیون سدیم با آنیون استات پیوند کووالانسی تشکیل نمی‌دهد،بلکه به صورت الکترواستاتیکی به گروه کربوکسیلات منفی جذب می‌شود. در محلول‌های آبی، استات سدیم به یون‌های آزاد +Na و -CH₃COO، تفکیک می‌شود که حلالیت و واکنش‌پذیری آن را در واکنش‌های شیمیایی تسهیل می‌کند.

خواص فیزیکی و شیمیایی

سدیم استات یک جامد کریستالی سفیدرنگ است، که به‌طور قابل توجهی در آب محلول بوده و حلالیت آن حدود 46 گرم در 100 میلی‌لیتر آب، در دمای 20 درجه سانتی‌گراد میباشد.این ترکیب بویی کمی شبیه سرکه دارد که به دلیل وجود مقادیر ناچیز اسید استیک است و مزه‌ای ملایم و نمکی دارد.

سدیم استات یک ترکیب هیگروسکوپیک است و به‌راحتی رطوبت هوا را جذب می‌کند، که این ویژگی می‌تواند بر نحوه نگهداری و استفاده از آن تأثیر  بگذارد.

نقطه ذوب استات سدیم نسبتاً بالا می باشد و از 58 تا 60 درجه سانتیگراد متغیر است، که نشان می دهد می تواند قبل از تغییر فاز در دمای متوسط، مقاومت کند. نکته مهم این است که وقتی استات سدیم در معرض دماهای بالاتر قرار می گیرد، خاصیت عجیبی به نام  supercooling از خود نشان می دهد، که می تواند در حالت مایع زیر نقطه ذوب خود باقی بماند. با وارد شدن یک کریستال بذر یا اختلال، این ترکیب به سرعت متبلور می شود و گرمای نهان را آزاد می کند. این ویژگی اغلب در گرمکن های دستی و سایر کاربردهای حرارتی به کار می رود.

این ترکیب هنگامی که در آب حل می شود دارای pH کمی قلیایی است، که معمولاً بین 7 تا 8 متغیر بوده، که آن را به یک باز ضعیف تبدیل می کند. توانایی بافری آن، این ترکیب را به یک جزء ضروری در بسیاری از واکنش های شیمیایی و زیستی، مانند حفظ ثبات pH در واکنش‌های بیوشیمیایی، تبدیل کرده است.

از نظر شیمیایی، استات سدیم به دلیل رفتار ضعیف اسیدی خود شناخته شده است، که در درجه اول به دلیل توانایی یون استات برای جدا شدن از یون سدیم در محلول می باشد. پس از تجزیه، استات می‌تواند در واکنش‌های مختلفی مانند استری شدن شرکت و در شرایط مناسب، اسید استیک و الکل‌ها را تولید کند.

این واکنش پذیری، آن را به یک معرف ارزشمند در سنتز آلی  تبدیل کرده است.

استات سدیم علاوه بر واکنش پذیری با الکل ها، می تواند در واکنش های metathesis نیز شرکت کند. این واکنش ها شامل تبادل یون، بین ترکیبات و تولید محصولات جدید است. به عنوان مثال، در ترکیب با نمک ها یا اسیدهای دیگر، می تواند در واکنش های جابجایی مضاعف شرکت کرده و نمک ها و محصولات جانبی مختلفی را تولید کند.علاوه بر این، سدیم استات برای بعنوان منبع یون استات، در سیستم های بیولوژیکی اهمیت دارد.

انواع استات سدیم

استات سدیم به صورت‌های مختلفی وجود دارد که هر یک دارای کاربردها و ویژگی‌های خاص خود هستند:

1- استات سدیم بی‌آب (Anhydrous Sodium Acetate) :این شکل از استات سدیم بدون هیچ‌گونه مولکول آب بودهو  به صورت جامد بلوری سفید رنگ دیده می‌شود.در دماهای بالا پایدار است و به راحتی در آب حل شده و کاتیون های سدیم وآنیون استات، آزاد می‌کند.

2-استات سدیم تری‌هیدرات (Sodium Acetate Trihydrate): این شکل از استات سدیم با سه مولکول آب  (CH₃COONa·3H₂O)، متبلور شده است. معمولاً در دمای اتاق به صورت جامد کریستالی یافت می‌شود.هنگام حرارت‌دهی، آب کریستالی را از دست داده و به شکل بی‌آب تبدیل می‌شود.

در کیسه‌های گرم‌کن فوری (hand warmers) برای ایجاد حرارت، در آزمایشگاه‌ها برای تهیه محلول‌های بافری و در صنایع نساجی برای خنثی‌سازی اسیدها در فرآیند رنگرزی کاربرد دارد.

3- استات سدیم صنعتی:

برای کاربردهای صنعتی و غیرحساس تولید می‌شود و ممکن است ناخالصی‌هایی داشته باشد که در برخی فرآیندها، مجاز میباشد.در تولید چرم برای تثبیت رنگ‌ها و در فرآیندهای تولید کاغذ و نساجی کاربرد دارد.

روش تولید استات سدیم

تولید استات سدیم شامل واکنش شیمیایی بین هیدروکسید سدیم (NaOH) و اسید استیک (CH3COOH) می باشد. این واکنش خنثی سازی را می توان با معادله زیر نشان داد:

 CH₃COOH + NaOH→CH₃COONa + H₂O

تبلور و خالص‌سازی : پس از سنتز، محلول سدیم استات معمولاً تبخیر می‌شود تا سدیم استات جامد به دست آید.استوکیومتری این واکنش بسیار مهم است، زیرا اندازه گیری دقیق واکنش دهنده ها برای اطمینان از تبدیل کامل و به حداقل رساندن ضایعات ضروری میباشد.فرآیند تبلور را می‌توان به‌گونه‌ای کنترل کرد، که یا سدیم استات بدون آب، یا فرم سه آبه آن تولید شود. تولید صنعتی معمولاً به یک محیط کنترل شده، از جمله تنظیم دما و نظارت بر pH، برای بهینه سازی عملکرد و خلوص نیاز دارد. علاوه بر این، جایگزین‌هایی مانند فرآیندهای تخمیر با استفاده از میکروارگانیسم‌هایی که کربوهیدرات‌ها را به اسید استیک تبدیل می‌کنند نیز، می‌توانند برای تولید سدیم استات، با بهره‌گیری از اصول بیوشیمی استفاده شوند.

کاربردهای رایج صنعتی و آزمایشگاهی سدیم استات

این ترکیب به طور گسترده در فرآیندهای صنعتی، به‌ویژه به عنوان عامل بافر، استفاده می‌شود.

نساجی : در صنعت نساجی، به‌عنوان تثبیت‌کننده رنگ در فرآیند رنگرزی پارچه‌ها به کار می‌رود و به تثبیت رنگ‌ها روی الیاف و اطمینان از یکنواختی رنگ کمک می‌کند. همچنین در فرآیند دباغی چرم، برای کنترل pH محلول‌ها و جلوگیری از شکنندگی چرم استفاده می‌شود.

لاستیک : سدیم استات در تولید لاستیک مصنوعی نقش دارد و به‌عنوان عامل کاهنده سرعت ولکانیزاسیون عمل می‌کند، که باعث بهبود کیفیت محصول نهایی می‌شود.

صنعت غذا :

سدیم استات به‌عنوان نگهدارنده و عامل طعم‌دهنده استفاده می‌شود.همچنین، با مهار رشد میکروبی، به حفظ ماندگاری محصولات فاسدشدنی کمک می‌کند. گرید غذایی این ترکیب، یکی از اجزای رایج در غذاهای فرآوری‌شده و چاشنی‌ها میباشد.

پزشکی و داروسازی:

سدیم استات در زمینه پزشکی به‌عنوان بخشی از مایعات تزریقی (IV)، برای درمان شرایطی مانند اسیدوز استفاده می‌شود. این ترکیب با خنثی کردن اسیدهای اضافی در جریان خون به تنظیم تعادل pH بدن کمک می‌کند. در فرمولاسیون‌های دارویی نیز به‌عنوان عامل بافر عمل کرده  و pH داروها را تثبیت میکند.  این ویژگی، اثربخشی و ایمنی داروها را در طول زمان حفظ میکند.

پک‌های گرمایشی : یکی از کاربردهای قابل‌توجه سدیم استات در پک‌های گرمایشی قابل‌استفاده مجدد و گرم‌کن‌های دستی میباشد. این پک‌ها حاوی محلول فوق اشباع سدیم استات هستند، که با یک تحریک کوچک متبلور شده و گرما را در یک واکنش گرمازا آزاد می‌کنند. این ویژگی سدیم استات را به گزینه‌ای محبوب برای منابع گرمای قابل حمل، به‌ویژه در هوای سرد یا محصولات درمانی، تبدیل کرده است.

کاربردهای آزمایشگاهی

استخراج DNA و RNA :سدیم استات یک معرف کلیدی در پروتکل‌های استخراج DNA و RNA می باشد. این ترکیب با کاهش حلالیت اسیدهای نوکلئیک در محلول‌های آبی، باعث رسوب آن‌ها می‌شود. معمولاً محلول سدیم استات همراه با اتانول یا ایزوپروپانول به نمونه اسید نوکلئیک اضافه می‌شود و تشکیل رسوبی را ممکن می‌سازد، که با سانتریفیوژ قابل جداسازی است. این روش برای خالص‌سازی و تغلیظ اسیدهای نوکلئیک جهت کاربردهایی مانند PCR، توالی‌یابی و کلونینگ ضروری می باشد.

عامل بافر: سدیم استات برای تهیه بافرها، به‌ویژه در آزمایش‌های بیوشیمی و زیست‌شناسی مولکولی، به کار می‌رود. بافرهای سدیم استات در حفظ pH پایدار، به‌ویژه در محدوده 3.5 تا 5.5، مؤثر هستند. این بافرها در واکنش‌های آنزیمی، الکتروفورز و فرآیندهای خالص‌سازی پروتئین، برای ایجاد شرایط بهینه واکنش استفاده می‌شوند.

الکتروفورز: سدیم استات در بافرهای الکتروفورز، مانند الکتروفورز ژل آگارز، برای اسیدهای نوکلئیک، استفاده می‌شود. این بافرها محیط یونی لازم برای مهاجرت مولکول‌های زیستی باردار تحت میدان الکتریکی را فراهم می‌کنند و باعث جداسازی و تفکیک مؤثر آن‌ها می‌شوند.

مطالعات ضدمیکروبی: سدیم استات در آزمایش‌های میکروبیولوژی برای بررسی خواص ضدمیکروبی آن استفاده می‌شود. این ترکیب اغلب به محیط کشت یا محلول‌ها اضافه شده، تا اثر آن بر رشد میکروب‌ها مشاهده شود و به‌عنوان یک ابزار مفید در تحقیقات مربوط به نگهداری مواد غذایی و مهار میکروبی به کار می‌رود.

شیمی تجزیه : سدیم استات در واکنش‌هایی که به منبع یون‌های استات نیاز دارند، استفاده می‌شود. به‌عنوان مثال، این ترکیب در آنالیز وزن‌سنجی و برای تسهیل واکنش‌های رسوبی، مانند تشکیل نمک‌های نامحلول، به کار می‌رود.

ایمنی و خطرات

استات سدیم  هنگامی که به درستی استفاده شود، بطور کلی بی خطر می باشد.

این ترکیب سمیت پایینی داشته و توسط سازمان های نظارتی، مانند FDA به عنوان ایمن برای استفاده در مواد غذایی شناخته شده است.با این حال، مانند هر ماده شیمیایی، قرار گرفتن در معرض استات سدیم، به ویژه در فرم های غلیظ، می تواند خطرات خاصی را برای سلامتی ایجاد کند.

خطر آتش‌سوزی و انفجار: استات سدیم قابل اشتعال نیست. اما در صورت آتش‌سوزی، ممکن است بخارات تحریک‌کننده، مانند اسید استیک آزاد کند.

با مواد اکسیدکننده قوی واکنش نشان می‌دهد. باید از تماس با مواد ناسازگار دور نگه داشته شود

خطرات زیست محیطی

استات سدیم در آب محلول است و در صورت دفع نادرست می تواند وارد آبراه ها شود و به طور بالقوه بر زندگی آبزیان تأثیر بگذارد. غلظت های بالا می تواند منجر به تغییر در سطح pH در آب شده و ماهی ها و سایر موجودات را تحت تأثیر قرار دهد. رعایت مقررات زیست محیطی در مورد دفع زباله های شیمیایی برای صنایع، برای کاهش هر گونه اثرات نامطلوب بر اکوسیستم ها بسیار مهم میباشد.

نگهداری و حمل‌ونقل: در یک محل خشک، خنک و با تهویه مناسب نگهداری کنید.چون این ماده جاذب رطوبت است، باید در ظروف درب بسته نگهداری شود.

قیمت و خرید استات سدیم

برای سفارش استات سدیم خوراکی و صنعتی با مناسب‌ترین قیمت، با شماره‌های زیر تماس بگیرید: