ملح منصهر

الملح المنصهر (Molten salt)، هو ملح يكون صلباً في الظروف القياسية لدرجة الحرارة والضغطلكنه يصبح سائلاً عند ارتفاع درجة الحرارة. يُطلق على الملح الذي يكون سائلاً حتى في الظروف القياسية لدرجة الحرارة والضغط اسم السائل الأيوني في درجة حرارة الغرفة، وتُعتبر الأملاح المنصهرة نوعاً من أنواع السوائل الأيونية.

أمثلة

للمقارنة، تبلغ درجة انصهار كلوريد الصوديوم المنصهر، المعروف أيضاً باسم ملح الطعام، 801°س. وقد طُورت مجموعة متنوعة من المخاليط الأصهرية ذات درجات انصهار أقل.

الكلوريدات

كلوريد الليثيوم وكلوريد الپوتاسيوم، ينصهر عند درجة حرارة 450°س.^[1]

النترات

تتميز نترات الفلزات القلوية بانخفاض درجة انصهارها وثباتها الحراري. أما الليثيوم نترات الليثيوم LiNO
3، وهي الأقل ثباتاً (درجة انصهارها 255°س)، فتتحلل فقط عند 474°س. في المقابل، تنصهر نترات السيزيوم عند 414°س وتتحلل عند 584°س.^[2]

مزيج بنسبة 60:40 من نترات الصوديوم ونترات الپوتاسيوم، ينصهر عند درجة حرارة 260 و550°س. تبلغ حرارة انصهاره 161 جول/گرام،^[3] وسعة حرارية تبلغ 1.53 جول/(گرام-كلڤن).^[4]
مزيج بنسبة 1:1 LiNO
3:KNO
3، ينصهر عند درجة حرارة 125°س.^[5]
مزيج بنسبة 40:7:53 NaNO
2:NaNO
3:KNO
3، ينصهر عند درجة حرارة 142°س، يكون مستقراً عند درجة حرارة 600°س.

الاستخدامات

للأملاح المنصهرة استخدامات متنوعة.

إنتاج المغنسيوم والألومنيوم

أحد التطبيقات الصناعية للملح المنصهر هو إنتاج المغنسيوم، والذي يبدأ بإنتاج كلوريد المغنسيوم عن طريق كلورة أكسيد المغنسيوم:

MgO + C + Cl
2 → MgCl
2 + CO

يُجرى التحليل الكهربائي لكلوريد المغنسيوم المنصهر الناتج عند درجة حرارة 700°س:^[6]

MgCl
2 → Mg + Cl
2

يُنتج فلز الألومنيوم من أكاسيد الألومنيوم عن طريق التحليل الكهربائي لمزيج منصهر من سداسي فلورو ألومينات الصوديوم وأكسيد الألومنيوم عند درجة حرارة 950°س. وتسمى هذه العملية بعملية هول-هيرو.^[7]

نقل الحرارة

يمكن استخدام الأملاح المنصهرة (الفلورايد، والكلوريدات، والنترات) كسوائل لنقل الحرارة، وكذلك لتخزين الطاقة الحرارية. ويُستخدم هذا التخزين الحراري في محطات الطاقة الشمسية المركزة.^[8]^[9]

مفاعلات الملح المنصهر هي نوع من المفاعلات النووية التي تستخدم الأملاح المنصهرة كمبرد أو كمذيب لإذابة المادة الانشطارية. ويمكن تكوين أملاح تجريبية باستخدام الليثيوم، حيث تبلغ درجة انصهارها 116°س، بينما تبلغ سعتها الحرارية 1.54 جول/(گرام-كلڤن).^[4]

استخدامات أخرى

تُستخدم مخاليط أملاح الكلوريد المنصهرة عادةً كأحواض تبريد لمعالجات حرارية مختلفة للسبائك، مثل التلدين والتبريد المتدرج للصلب. كما تُستخدم مخاليط أملاح السيانيد والكلوريد لتعديل سطح السبائك، مثل الكربنة والكربنة النيتروجينية للصلب.

يُستخدم الكريوليت (ملح فلوريدي) كمذيب لأكسيد الألومنيوم لإنتاج الألومنيوم في عملية كريوليت.

يمكن استخدام أملاح الفلوريد والكلوريد والهيدروكسيد كمذيبات في المعالجة الحرارية للوقود النووي.

الأملاح المنصهرة في درجة حرارة الغرفة

توجد الأملاح المنصهرة في درجة حرارة الغرفة (المعروفة أيضاً بالسوائل الأيونية) في الحالة السائلة عند الظروف القياسية لدرجة الحرارة والضغط. ومن أمثلة هذه الأملاح مزيج بروميد ن-إيثيل الپيريدينيوم وكلوريد الألومنيوم، الذي اكتُشف عام 1951،^[10] ونترات إيثيل الأمونيوم الذي اكتشفه پول ڤالدن. وتستفيد سوائل أيونية أخرى من كاتيونات الأمونيوم الرباعية غير المتماثلة مثل أيونات الإيميدازوليوم الألكيلية، والأنيونات الكبيرة المتفرعة مثل أيون البيستريفليميد.

انظر أيضاً

المصادر

^ Johnson, Keith E.; Pagni, Richard M. (2012). "Liquid Salts for Reactions". Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. pp. 1–35. doi:10.1002/0471238961.liqupagn.a01. ISBN 9780471484943.
^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. p. 469. ISBN 978-0-08-037941-8.
^ "Molten salts properties"
^ ^أ ^ب Reddy, Ramana G. "Novel Molten Salts Thermal Energy Storage for Concentrating Solar Power Generation" page 9 University of Alabama College of Engineering. Retrieved 9 December 2014.
^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. p. 90. ISBN 978-0-08-037941-8.
^ Kramer, Deborah A. (2010). "Magnesium and Magnesium Alloys". Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. pp. 1–55. doi:10.1002/0471238961.1301071423091219.a01.pub3. ISBN 9780471484943.
^ Grams, G. W.; Conley, B.; Shaikh, T.; Atwood, D. A. (2004). "Aluminum Halides and Aluminum Nitrate". Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. doi:10.1002/0471238961.0112211307180113.a01.pub3. ISBN 9780471484943.
^ "Molten Salts systems other applications link to Solar Power Plants" (PDF). National Renewable Energy Laboratory (NREL). Archived from the original (PDF) on 2011-10-19. Retrieved 2011-09-06.
^ Bauer, Thomas; Odenthal, Christian; Bonk, Alexander (April 2021). "Molten Salt Storage for Power Generation". Chemie Ingenieur Technik (in الألمانية). 93 (4): 534–546. doi:10.1002/cite.202000137. ISSN 0009-286X. S2CID 233913583.
^ Hurley, Frank H.; Wier, Thomas P. (1951). "Electrodeposition of Metals from Fused Quaternary Ammonium Salts". Journal of the Electrochemical Society (in الإنجليزية). 98 (5): 203. doi:10.1149/1.2778132.

المراجع

C.F. Baes, The chemistry and thermodynamics of molten salt reactor fuels, Proc. AIME Nuclear Fuel Reprocessing Symposium, Ames, Iowa, USA, 1969 (August 25), DOI:10.1016/0022-3115(74)90124-X

وصلات خارجية

[1] Johnson, Keith E.; Pagni, Richard M. (2012). "Liquid Salts for Reactions". Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. pp. 1–35. doi:10.1002/0471238961.liqupagn.a01. ISBN 9780471484943.

[2] Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. p. 469. ISBN 978-0-08-037941-8.

[3] "Molten salts properties"

[reddy-4] أ ^ب Reddy, Ramana G. "Novel Molten Salts Thermal Energy Storage for Concentrating Solar Power Generation" page 9 University of Alabama College of Engineering. Retrieved 9 December 2014.

[5] Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. p. 90. ISBN 978-0-08-037941-8.

[6] Kramer, Deborah A. (2010). "Magnesium and Magnesium Alloys". Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. pp. 1–55. doi:10.1002/0471238961.1301071423091219.a01.pub3. ISBN 9780471484943.

[7] Grams, G. W.; Conley, B.; Shaikh, T.; Atwood, D. A. (2004). "Aluminum Halides and Aluminum Nitrate". Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. doi:10.1002/0471238961.0112211307180113.a01.pub3. ISBN 9780471484943.

[8] "Molten Salts systems other applications link to Solar Power Plants" (PDF). National Renewable Energy Laboratory (NREL). Archived from the original (PDF) on 2011-10-19. Retrieved 2011-09-06.

[9] Bauer, Thomas; Odenthal, Christian; Bonk, Alexander (April 2021). "Molten Salt Storage for Power Generation". Chemie Ingenieur Technik (in الألمانية). 93 (4): 534–546. doi:10.1002/cite.202000137. ISSN 0009-286X. S2CID 233913583.

[JEcSoc-10] Hurley, Frank H.; Wier, Thomas P. (1951). "Electrodeposition of Metals from Fused Quaternary Ammonium Salts". Journal of the Electrochemical Society (in الإنجليزية). 98 (5): 203. doi:10.1149/1.2778132.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]