Il sodio è un metallo? Sodio in natura (2,6% nella crosta terrestre)
Formula vera, empirica o lorda: N / a
Peso molecolare: 22,99
Sodio- un elemento del primo gruppo (secondo la vecchia classificazione - il sottogruppo principale del primo gruppo), il terzo periodo del sistema periodico degli elementi chimici di D.I. Mendeleev, con numero atomico 11. Indicato con il simbolo Na (lat. Natrio). La sostanza semplice sodio (numero CAS: 7440-23-5) è un metallo alcalino tenero di colore bianco-argenteo.
Storia e origine del nome
Il sodio (o meglio i suoi composti) è conosciuto e utilizzato fin dall'antichità. Nella Bibbia, nel libro del profeta Geremia, viene menzionata la parola greco antico. νίτρον - nella Settanta, e la parola è lat. nitroet - nella Vulgata (Ger. 2:22) come nome di una sostanza, è una specie di soda o potassa che, mescolata con olio, serviva da detersivo. Nel Tanakh, la parola in greco antico. νίτρον corrispondono all'ebraico antico. ברית - "sapone" e altro ebraico. נתר - "lisciva (liquido saponoso)." Soda (natron), che si trova naturalmente nelle acque dei laghi di soda in Egitto. Gli antichi egizi usavano la soda naturale per l'imbalsamazione, lo sbiancamento delle tele, la cottura dei cibi e la produzione di vernici e smalti. Plinio il Vecchio scrive che nel delta del Nilo la soda (conteneva una percentuale sufficiente di impurità) veniva isolata dall'acqua del fiume. Veniva messo in vendita sotto forma di pezzi di grandi dimensioni, colorati di grigio o addirittura nero a causa della mescolanza di carbone.
Il nome “sodio” deriva dalla parola latina natrium (cfr. greco antico νίτρον), presa in prestito dalla lingua del Medio Egitto (nṯr), dove significava, tra le altre cose: “soda”, “soda caustica”.
L'abbreviazione "Na" e la parola natrium furono usate per la prima volta dall'accademico, fondatore della Società svedese dei medici, Jöns Jakob Berzelius (1779-1848) per riferirsi a minerali naturali, tra cui la soda. In precedenza (e anche in inglese, francese e in molte altre lingue), l'elemento era chiamato sodio (latino sodio) - questo nome sodio, forse, risale alla parola araba suda, che significa "mal di testa", poiché veniva usata la soda a quel tempo come medicina per il mal di testa.
Il sodio fu ottenuto per la prima volta dal chimico inglese Humphry Davy, che lo riferì il 19 novembre 1807 nella conferenza di Baker (nel manoscritto della conferenza, Davy indicò di aver scoperto il potassio il 6 ottobre 1807 e il sodio pochi giorni dopo il potassio) , mediante elettrolisi dell'idrossido di sodio fuso.
Essere nella natura
Il contenuto di sodio nella crosta terrestre è di 25 kg/t. Il contenuto nell'acqua di mare sotto forma di composti è di 10,5 g/l. Il sodio metallico si presenta come un'impurità che colora il salgemma blu. Il sale acquisisce questo colore sotto l'influenza delle radiazioni.
Ricevuta
Il primo metodo industriale per produrre sodio fu la reazione di riduzione del carbonato di sodio con carbone riscaldando una miscela stretta di queste sostanze in un contenitore di ferro a 1000 °C (metodo di Deville):
Na2CO3+2C → 2Na+3CO.
Al posto del carbone è possibile utilizzare carburo di calcio, alluminio, silicio, ferrosilicio e silicoalluminio.
Con l'avvento dell'energia elettrica, un altro metodo per produrre sodio divenne più pratico: l'elettrolisi della soda caustica fusa o del cloruro di sodio. Attualmente, l'elettrolisi è il metodo principale per produrre sodio.
Il sodio può anche essere ottenuto mediante il metodo termico dello zirconio o mediante decomposizione termica della sodio azide.
Proprietà fisiche
Il sodio è un metallo bianco-argenteo, a strati sottili con una tinta viola, plastico, anche morbido (facilmente tagliato con un coltello), un taglio fresco di sodio è lucido. La conduttività elettrica e termica del sodio è piuttosto elevata, la densità è 0,96842 g/cm³ (a 19,7 °C), il punto di fusione è 97,86 °C e il punto di ebollizione è 883,15 °C.
Sotto pressione diventa trasparente e rosso, come un rubino.
A temperatura ambiente il sodio forma cristalli nel sistema cubico, gruppo spaziale I m3m, parametri della cella a = 0,42820 nm, Z = 2.
Ad una temperatura di −268 °C (5 K), il sodio entra nella fase esagonale, gruppo spaziale P 63/mmc, parametri della cella a = 0,3767 nm, c = 0,6154 nm, Z = 2.
Proprietà chimiche
Un metallo alcalino si ossida facilmente in ossido di sodio nell'aria. Per proteggersi dall'ossigeno atmosferico, il sodio metallico viene immagazzinato sotto uno strato di cherosene.
4Na+O2→2Na2O
Quando brucia in aria o ossigeno, si forma perossido di sodio:
2Na+O2 → Na2O2
Inoltre, c'è ozonuro di sodio NaO 3.
Il sodio reagisce molto violentemente con l'acqua; un pezzo di sodio posto nell'acqua galleggia, a causa del calore generato, si scioglie, trasformandosi in una palla bianca che si muove rapidamente in diverse direzioni sulla superficie dell'acqua, la reazione avviene con il rilascio; di idrogeno, che può incendiarsi. Equazione di reazione:
2Na+2H2O → 2NaOH +H2
Come tutti i metalli alcalini, il sodio è un forte agente riducente e reagisce vigorosamente con molti non metalli (ad eccezione di azoto, iodio, carbonio, gas nobili):
2Na+Cl2 → 2NaCl
2Na+H2 → 2NaH
Il sodio è più attivo del litio. Reagisce molto male con l'azoto in una scarica luminescente, formando una sostanza molto instabile: nitruro di sodio (a differenza del nitruro di litio facilmente formato):
6Na+N2 → 2Na3N
Interagisce con i metalli diluiti come il metallo normale:
2Na+2HCl → 2NaCl+H 2
Con acidi ossidanti concentrati, vengono rilasciati prodotti di riduzione:
8Na+10HNO3 → 8NaNO3 +NH4NO3 +3H2O
Si dissolve in ammoniaca liquida, formando una soluzione blu:
Na+4NH3 → Na(NH3) 4
Reagisce con il gas di ammoniaca quando riscaldato:
2Na+2NH3 → 2NaNH2+H2
Con il mercurio forma l'amalgama di sodio, che viene utilizzato come agente riducente più morbido al posto del metallo puro. Quando fuso con il potassio produce una lega liquida.
Gli alogenuri alchilici con eccesso di metallo possono produrre composti organosodici, composti altamente reattivi che di solito si accendono spontaneamente nell'aria ed esplodono con l'acqua. Quando manca il metallo si verifica la reazione di Wurtz.
Si dissolve negli eteri corona in presenza di solventi organici, dando un elettruro o un alcalide (in quest'ultimo, il sodio ha un insolito stato di ossidazione di -1).
Applicazione
Il sodio metallico è ampiamente utilizzato come forte agente riducente nella chimica preparativa e nell'industria, compresa la metallurgia. Utilizzato per essiccare solventi organici come l'etere. Il sodio viene utilizzato nella produzione di batterie sodio-zolfo ad alta intensità energetica. Viene utilizzato anche nelle valvole di scarico dei motori dei camion come dissipatore di calore liquido. Occasionalmente, il sodio metallico viene utilizzato come materiale per cavi elettrici destinati a trasportare correnti molto elevate.
In una lega con potassio, così come con rubidio e cesio, viene utilizzato come refrigerante altamente efficiente. In particolare, la lega composta da sodio 12%, potassio 47%, cesio 41% ha un punto di fusione record di -78 ° C ed è stata proposta come fluido di lavoro per motori a razzo ionici e refrigerante per centrali nucleari.
Refrigerante metallico liquido nei reattori nucleari a neutroni veloci BN-600 e BN-800.
Il sodio è utilizzato anche nelle lampade a scarica ad alta e bassa pressione (HPLD e LPLD). Le lampade NLVD del tipo DNaT (Arc Sodium Tubular) sono molto utilizzate nell'illuminazione stradale. Emettono una luce gialla brillante. La durata delle lampade HPS è di 12-24 mila ore. Pertanto le lampade a scarica di gas del tipo HPS sono indispensabili per l'illuminazione urbana, architettonica e industriale. Esistono anche le lampade DNaS, DNaMT (Arc Sodium Matte), DNaZ (Arc Sodium Mirror) e DNaTBR (Arc Sodium Tubular Without Mercury).
Il sodio metallico viene utilizzato nell'analisi qualitativa. Si neutralizza la lega tra sodio e sostanza in esame con etanolo, si aggiungono alcuni millilitri di acqua distillata e si divide in 3 parti. Il test di J. Lassaigne (1843) è finalizzato alla determinazione di azoto, zolfo e alogeni (test di Beilstein);
Il cloruro di sodio (sale da cucina) è il più antico aromatizzante e conservante utilizzato.
La sodio azide (NaN 3) viene utilizzata come agente nitrurante nella metallurgia e nella produzione di piombo azide.
Il cianuro di sodio (NaCN) viene utilizzato nel metodo idrometallurgico di lisciviazione dell'oro dalle rocce, nonché nella nitrocarburazione dell'acciaio e nella galvanica (argentatura, doratura).
Il clorato di sodio (NaClO 3) viene utilizzato per distruggere la vegetazione indesiderata sui binari ferroviari.
Isotopi del sodio
Attualmente (2012) sono noti 20 isotopi con numero di massa da 18 a 37 e 2 isomeri nucleari del sodio. L'unico isotopo stabile è il 23Na. La maggior parte degli isotopi hanno un'emivita inferiore a un minuto, solo 2 isotopi radioattivi - 22Na e 24Na - hanno un'emivita più lunga. 22Na subisce un decadimento del positrone con un tempo di dimezzamento di 2,6027 anni e viene utilizzato come fonte di positroni e nella ricerca scientifica. Il 24Na, con emivita di decadimento β− di 15 ore, viene utilizzato in medicina per la diagnosi e la cura di alcune forme di leucemia.
Ruolo biologico
Il sodio fa parte di tutti gli organismi viventi. Negli organismi superiori, il sodio si trova principalmente nel fluido intercellulare delle cellule (circa 15 volte di più che nel citoplasma della cellula). La differenza di concentrazione mantiene la pompa sodio-potassio incorporata nella membrana cellulare, che pompa gli ioni sodio dal citoplasma nel fluido intercellulare.
Insieme al potassio, il sodio svolge le seguenti funzioni:
- Creare le condizioni per il verificarsi del potenziale di membrana e delle contrazioni muscolari.
- Mantenimento della concentrazione osmotica del sangue.
- Mantenimento dell'equilibrio acido-base.
- Normalizzazione del bilancio idrico.
- Garantire il trasporto della membrana.
- Attivazione di molti enzimi.
Il sodio si trova in quasi tutti i prodotti in quantità variabili, sebbene il corpo ne riceva la maggior parte dal sale da cucina, anche nel cibo in scatola, nei semilavorati, nelle salse, nelle salsicce, ecc. Altre fonti alimentari di sodio includono glutammato monosodico, bicarbonato di sodio (bicarbonato di sodio), nitrito di sodio, saccarinato di sodio e benzoato di sodio. L'assorbimento avviene principalmente nello stomaco e nell'intestino tenue. La vitamina D migliora l'assorbimento del sodio, ma i cibi eccessivamente salati e gli alimenti ricchi di proteine interferiscono con il normale assorbimento. La quantità di sodio assunta dal cibo mostra il contenuto di sodio nelle urine. Gli alimenti ricchi di sodio sono caratterizzati da un'escrezione accelerata.
La carenza di sodio non si verifica in una persona che segue una dieta equilibrata, ma durante il digiuno possono verificarsi alcuni problemi. Una carenza temporanea può essere causata dall’uso di diuretici, diarrea, sudorazione eccessiva o assunzione eccessiva di acqua.
I sintomi della carenza di sodio comprendono perdita di peso, vomito, formazione di gas nel tratto gastrointestinale e ridotto assorbimento di aminoacidi e monosaccaridi. Una carenza a lungo termine provoca crampi muscolari e nevralgie.
Troppo sodio provoca gonfiore delle gambe e del viso, aumento dell’escrezione di potassio nelle urine e, in alcune persone, ipertensione e ritenzione di liquidi. La quantità massima di sale che può essere elaborata dai reni è di circa 20-30 grammi. Qualsiasi quantità maggiore è pericolosa per la vita;
Misure precauzionali
Nei laboratori, piccole quantità di sodio (fino a circa 1 kg) vengono conservate in barattoli di vetro chiusi sotto uno strato di cherosene, in modo che il cherosene copra tutto il metallo. Il barattolo di sodio deve essere conservato in un armadio metallico ignifugo (sicuro). Il sodio viene preso con una pinzetta o una pinza, tagliato con un bisturi (il sodio è di plastica e può essere facilmente tagliato con un coltello) su una superficie asciutta (non su un tavolo, ma in una tazza di vetro), la quantità necessaria e il resto viene immediatamente viene restituito al barattolo sotto uno strato di cherosene e il pezzo tagliato viene posto nel cherosene o immediatamente messo in reazione. Prima di iniziare a lavorare con il sodio, devi seguire una formazione sulla sicurezza; Le persone che iniziano a lavorare con il sodio per la prima volta devono svolgere questo lavoro sotto la supervisione di dipendenti con esperienza in tale lavoro. Tipicamente, in condizioni di laboratorio, per le reazioni vengono utilizzate quantità di sodio non superiori a diverse decine di grammi. Per gli esperimenti dimostrativi, ad esempio nelle lezioni di chimica scolastica, non dovresti assumere più di un grammo di sodio. Dopo aver lavorato con sodio metallico, tutti gli utensili e i residui di sodio vengono versati con alcool non diluito e la soluzione risultante viene neutralizzata con una soluzione acida debole. È necessario prestare particolare attenzione per garantire che tutti i residui di sodio e i residui siano completamente neutralizzati prima di smaltirli, poiché il sodio presente nei rifiuti può provocare un incendio e in uno scarico fognario può causare guasti alle tubazioni. Tutti i lavori con sodio, così come con alcali e metalli alcalini in generale, devono essere eseguiti indossando occhiali o maschera protettiva. Non è consigliabile conservare il sodio a casa o eseguire esperimenti con esso.
L'accensione e persino l'esplosione del sodio metallico a contatto con l'acqua e con molti composti organici possono causare gravi lesioni e ustioni. Cercare di raccogliere un pezzo di sodio metallico a mani nude può provocarne l'incendio (a volte l'esplosione) a causa dell'umidità della pelle, provocando gravi ustioni da sodio e conseguenti ustioni. La combustione del sodio crea un aerosol di ossido di sodio, perossido e idrossido, che è corrosivo. Alcune reazioni del sodio si verificano in modo molto violento (ad esempio con zolfo, bromo).
Sodio(Natrio), Na, elemento chimico del gruppo I del sistema periodico di Mendeleev: numero atomico 11, massa atomica 22,9898; un metallo morbido bianco-argenteo che si ossida rapidamente dalla superficie nell'aria. L'elemento naturale è costituito da un isotopo stabile, 23 Na.
Riferimento storico. I composti naturali del sodio - sale da cucina NaCl, soda Na 2 CO 3 - sono conosciuti fin dall'antichità. Il nome "Sodio" deriva dall'arabo natrun, greco. nitrone, originariamente riferito alla soda naturale. Già nel XVIII secolo i chimici conoscevano molti altri composti del sodio. Tuttavia, il metallo stesso fu ottenuto solo nel 1807 da G. Davy mediante elettrolisi della soda caustica NaOH. Nel Regno Unito, negli Stati Uniti, in Francia l'elemento si chiama Sodio (dalla parola spagnola soda - soda), in Italia - sodio.
Distribuzione del sodio in natura. Il sodio è un elemento tipico della parte superiore della crosta terrestre. Il suo contenuto medio nella litosfera è del 2,5% in massa, nelle rocce ignee acide (graniti e altre) 2,77, nelle rocce basiche (basalti e altre) 1,94, nelle rocce ultrabasiche (rocce del mantello) 0,57. A causa dell'isomorfismo di Na + e Ca 2+, dovuto alla vicinanza dei loro raggi ionici, nelle rocce ignee si formano feldspati sodico-calcici (plagioclasi). Nella biosfera esiste una netta differenziazione del Sodio: le rocce sedimentarie sono, in media, povere di Sodio (0,66% nelle argille e negli scisti, nella maggior parte dei suoli ce n'è poco (in media 0,63%); Il numero totale di minerali di sodio è 222. Il Na viene trattenuto debolmente nei continenti e portato dai fiumi nei mari e negli oceani, dove il suo contenuto medio è dell'1,035% (Na è il principale elemento metallico dell'acqua di mare). Durante l'evaporazione, i sali di sodio si depositano nelle lagune marine costiere, così come nei laghi continentali delle steppe e dei deserti, formando strati di rocce saline. I principali minerali che costituiscono la fonte di sodio e dei suoi composti sono salgemma (salgemma) NaCl, salnitro cileno NaNO 3, thenardite Na 2 SO 4, mirabilite Na 2 SO 4 10H 2 O, trona NaH(CO 3) 2 2H 2 O Il Na è un bioelemento importante; la sostanza vivente contiene in media lo 0,02% di Na; Ce n'è di più negli animali che nelle piante.
Proprietà fisiche del sodio. A temperatura ordinaria, il sodio cristallizza in un reticolo cubico, a = 4,28 Å. Raggio atomico 1,86Å, raggio ionico Na+ 0,92Å. Densità 0,968 g/cm 3 (19,7 °C), punto di fusione 97,83 °C, punto di ebollizione 882,9 °C; capacità termica specifica (20 °C) 1,23 10 3 J/(kg K) o 0,295 cal/(g gradi); coefficiente di conducibilità termica 1,32·10 2 W/(m·K) o 0,317 cal/(cm·sec·deg); coefficiente di temperatura di dilatazione lineare (20 °C) 7,1·10 -5; resistività elettrica (0 °C) 4,3·10 -8 ohm·m (4,3·10 -6 ohm·cm). Il sodio è paramagnetico, suscettibilità magnetica specifica +9,2·10 -6; molto plastico e morbido (si taglia facilmente con un coltello).
Proprietà chimiche del sodio. Il potenziale normale dell'elettrodo di sodio è -2,74 V; potenziale dell'elettrodo nella massa fusa -2,4 V. Il vapore di sodio colora la fiamma di un caratteristico colore giallo brillante. La configurazione degli elettroni esterni dell'atomo è 3s 1; In tutti i composti conosciuti, il sodio è monovalente. La sua attività chimica è molto elevata. Quando si interagisce direttamente con l'ossigeno, a seconda delle condizioni, si forma ossido di Na 2 O o perossido di Na 2 O 2: sostanze cristalline incolori. Con l'acqua, il sodio forma idrossido NaOH e H 2; la reazione può essere accompagnata da un'esplosione. Gli acidi minerali formano corrispondenti sali solubili in acqua con il sodio, tuttavia, il sodio è relativamente inerte rispetto all'acido solforico al 98-100%.
La reazione del sodio con l'idrogeno inizia a 200 °C e porta alla produzione di idruro di NaH, una sostanza cristallina igroscopica incolore. Il sodio reagisce direttamente con il fluoro e il cloro anche a temperature normali, con il bromo - solo se riscaldato; non si osserva alcuna interazione diretta con lo iodio. Reagisce violentemente con lo zolfo, formando solfuro di sodio; l'interazione del vapore di sodio con l'azoto nel campo di una scarica elettrica silenziosa porta alla formazione di nitruro di Na 3 N e con carbonio a 800-900 ° C - alla produzione di Na. carburo 2C2.
Il sodio si dissolve nell'ammoniaca liquida (34,6 g per 100 g di NH 3 a 0°C) per formare complessi di ammoniaca. Quando l'ammoniaca gassosa viene fatta passare attraverso il sodio fuso a 300-350 °C, si forma l'ammina sodica NaNH 2, una sostanza cristallina incolore che viene facilmente decomposta dall'acqua. Sono noti un gran numero di composti organosodici, che nelle proprietà chimiche sono molto simili ai composti organolitici, ma sono superiori a loro nella reattività. I composti organosodici sono utilizzati nella sintesi organica come agenti alchilanti.
Il sodio è un componente di molte leghe praticamente importanti. Le leghe Na – K, contenenti il 40-90% di K (in peso) ad una temperatura di circa 25°C, sono liquidi bianco-argentei, caratterizzati da elevata attività chimica, infiammabili all'aria. La conduttività elettrica e la conducibilità termica delle leghe liquide Na - K sono inferiori ai valori corrispondenti per Na e K. Gli amalgami di sodio si ottengono facilmente introducendo sodio metallico nel mercurio; con un contenuto superiore al 2,5% di Na (in peso) a temperature ordinarie sono già solidi.
Ottenere sodio. Il principale metodo industriale per la produzione di sodio è l'elettrolisi del sale NaCl fuso contenente additivi KCl, NaF, CaCl 2 e altri, che riducono il punto di fusione del sale a 575-585 °C. L'elettrolisi di NaCl puro porterebbe a grandi perdite di sodio per evaporazione, poiché i punti di fusione di NaCl (801 °C) e i punti di ebollizione di Na (882,9 °C) sono molto vicini. L'elettrolisi viene effettuata in celle elettrolitiche con diaframma, i catodi sono in ferro o rame e gli anodi sono in grafite. Il cloro viene prodotto contemporaneamente al sodio. Il vecchio metodo per ottenere il sodio è l'elettrolisi dell'idrossido di sodio fuso NaOH, che è molto più costoso di NaCl, ma si decompone elettroliticamente a una temperatura inferiore (320-330 °C).
Applicazione del sodio. Il sodio e le sue leghe sono ampiamente utilizzati come refrigeranti per processi che richiedono un riscaldamento uniforme nell'intervallo 450-650 °C, nelle valvole dei motori degli aerei e soprattutto nelle centrali nucleari. In quest'ultimo caso, le leghe Na - K servono come refrigeranti metallici liquidi (entrambi gli elementi hanno piccole sezioni trasversali di assorbimento dei neutroni termici, per Na 0,49 barn), queste leghe sono caratterizzate da punti di ebollizione e coefficienti di trasferimento di calore elevati e non interagiscono con i materiali strutturali alle alte temperature sviluppate nei reattori nucleari energetici. Il composto NaPb (10% Na in peso) viene utilizzato nella produzione di piombo tetraetile, l'agente antidetonante più efficace. Nella lega a base di piombo (0,73% Ca, 0,58% Na e 0,04% Li) utilizzata per la produzione di cuscinetti degli assi per vagoni ferroviari, il sodio è un additivo rinforzante. In metallurgia, il Sodio funge da agente riducente attivo nella produzione di alcuni metalli rari (Ti, Zr, Ta) mediante metodi metallotermici; nella sintesi organica - nelle reazioni di riduzione, condensazione, polimerizzazione e altre.
A causa dell'elevata attività chimica del sodio, maneggiarlo richiede cautela. È particolarmente pericoloso se l'acqua entra in contatto con il sodio, il che può provocare incendi ed esplosioni. Gli occhi devono essere protetti con occhiali protettivi, le mani con spessi guanti di gomma; Il contatto del sodio con la pelle o gli indumenti bagnati può causare gravi ustioni.
Sodio nel corpo. Il sodio è uno dei principali elementi coinvolti nel metabolismo minerale degli animali e dell'uomo. Contenuto principalmente nei liquidi extracellulari (circa 10 mmol/kg negli eritrociti umani, 143 mmol/kg nel siero sanguigno); partecipa al mantenimento della pressione osmotica e dell'equilibrio acido-base, alla conduzione degli impulsi nervosi. Il fabbisogno giornaliero di cloruro di sodio di una persona varia da 2 a 10 g e dipende dalla quantità di sale perso con il sudore. La concentrazione di ioni sodio nel corpo è regolata principalmente dall'ormone della corteccia surrenale - l'aldosterone. Il contenuto di sodio nei tessuti vegetali è relativamente elevato (circa 0,01% in peso umido). Nelle alofite (specie che crescono su terreni altamente salini), il sodio crea un'elevata pressione osmotica nella linfa cellulare e quindi favorisce l'estrazione dell'acqua dal terreno.
In medicina, i preparati di sodio più comunemente usati sono solfato di sodio, cloruro di NaCl (per perdita di sangue, perdita di liquidi, vomito, ecc.), borato di Na 2 B 4 O 7 10H 2 O (come antisettico), bicarbonato di NaHCO 3 (come espettorante, nonché per il lavaggio e il risciacquo in caso di rinite, laringite e altri), Na 2 S 2 O 3 5H 2 O tiosolfato (agente antinfiammatorio, desensibilizzante e antitossico) e Na 3 C 6 H 5 O 7 5½H 2 O citrato (un farmaco del gruppo degli anticoagulanti).
Gli isotopi radioattivi 22 Na (emivita T ½ = 2,64 g) e 24 Na (T ½ = 15 ore) ottenuti artificialmente vengono utilizzati per determinare la velocità del flusso sanguigno in alcune parti del sistema circolatorio nelle malattie cardiovascolari e polmonari, cancellando l'endarterite e altri . Le soluzioni radioattive di sali di sodio (ad esempio 24 NaCl) vengono anche utilizzate per determinare la permeabilità vascolare, studiare il contenuto totale di sodio scambiabile nel corpo, il metabolismo del sale marino, l'assorbimento dall'intestino, i processi di attività nervosa e in alcuni altri esperimenti studi.
Il contenuto dell'articolo
SODIO– (Natrio) Na, elemento chimico del gruppo 1 (Ia) della tavola periodica, appartiene agli elementi alcalini. Numero atomico 11, massa atomica relativa 22,98977. In natura esiste l'isotopo stabile 23 Na. Si conoscono sei isotopi radioattivi di questo elemento, due dei quali interessano la scienza e la medicina. Il sodio-22, con un'emivita di 2,58 anni, viene utilizzato come fonte di positroni. Il sodio-24 (la sua emivita è di circa 15 ore) viene utilizzato in medicina per la diagnosi e il trattamento di alcune forme di leucemia.
Stato di ossidazione +1.
I composti del sodio sono conosciuti fin dall'antichità. Il cloruro di sodio è un componente essenziale dell'alimentazione umana. Si ritiene che le persone abbiano iniziato a usarlo nel Neolitico, ad es. circa 5-7 mila anni fa.
L’Antico Testamento menziona una sostanza chiamata “neter”. Questa sostanza veniva usata come detersivo. Molto probabilmente neter è soda, un carbonato di sodio che si è formato nei laghi salati egiziani con sponde calcaree. Gli autori greci Aristotele e Dioscoride scrissero in seguito sulla stessa sostanza, ma sotto il nome di “nitron”, e l’antico storico romano Plinio il Vecchio, menzionando la stessa sostanza, la chiamò “nitrum”.
Nel XVIII secolo I chimici conoscevano già molti diversi composti del sodio. I sali di sodio erano ampiamente utilizzati in medicina, nella concia delle pelli e nella tintura dei tessuti.
Il sodio metallico fu ottenuto per la prima volta dal chimico e fisico inglese Humphry Davy mediante elettrolisi dell'idrossido di sodio fuso (utilizzando una colonna voltaica di 250 paia di piastre di rame e zinco). Il nome "sodio" scelto da Davy per questo elemento riflette la sua origine dalla soda Na 2 CO 3 . I nomi latini e russi dell'elemento derivano dall'arabo “natrun” (soda naturale).
Distribuzione del sodio in natura e sua estrazione industriale.
Il sodio è il settimo elemento più abbondante e il quinto metallo più abbondante (dopo alluminio, ferro, calcio e magnesio). Il suo contenuto nella crosta terrestre è del 2,27%. La maggior parte del sodio si trova in vari alluminosilicati.
In tutti i continenti esistono enormi depositi di sali di sodio in forma relativamente pura. Sono il risultato dell'evaporazione dei mari antichi. Questo processo è ancora in corso a Salt Lake (Utah), nel Mar Morto e in altri luoghi. Il sodio si trova sotto forma di cloruro di NaCl (salgemma, salgemma), nonché carbonato Na 2 CO 3 NaHCO 3 2H 2 O (trona), nitrato NaNO 3 (salnitro), solfato Na 2 SO 4 10H 2 O (mirabilite ), tetraborato Na 2 B 4 O 7 10 H 2 O (borace) e Na 2 B 4 O 7 4H 2 O (kernite) e altri sali.
Esistono riserve inesauribili di cloruro di sodio nelle salamoie naturali e nelle acque oceaniche (circa 30 kg m–3). Si stima che il salgemma in una quantità equivalente al contenuto di cloruro di sodio nell'Oceano Mondiale occuperebbe un volume di 19 milioni di metri cubi. km (50% in più rispetto al volume totale del continente nordamericano sopra il livello del mare). Un prisma di questo volume con una superficie di base di 1 mq. km può raggiungere la Luna 47 volte.
Ora la produzione totale di cloruro di sodio dall’acqua di mare ha raggiunto i 6-7 milioni di tonnellate all’anno, ovvero circa un terzo della produzione mondiale totale.
La materia vivente contiene in media lo 0,02% di sodio; Ce n'è di più negli animali che nelle piante.
Caratteristiche di una sostanza semplice e produzione industriale del sodio metallico.
Il sodio è un metallo bianco-argenteo, a strati sottili con una tinta viola, plastico, anche morbido (facilmente tagliato con un coltello), un taglio fresco di sodio è lucido. I valori di conducibilità elettrica e conducibilità termica del sodio sono piuttosto elevati, la densità è 0,96842 g/cm 3 (a 19,7°C), il punto di fusione è 97,86°C, il punto di ebollizione è 883,15°C.
La lega ternaria, contenente il 12% di sodio, il 47% di potassio e il 41% di cesio, ha il punto di fusione più basso tra i sistemi metallici, pari a –78°C.
Il sodio e i suoi composti colorano la fiamma di un giallo brillante. La doppia linea nello spettro del sodio corrisponde alla transizione 3 S 1–3P 1 negli atomi dell'elemento.
L'attività chimica del sodio è elevata. Nell'aria si ricopre rapidamente di una pellicola composta da una miscela di perossido, idrossido e carbonato. Il sodio brucia in ossigeno, fluoro e cloro. Quando un metallo viene bruciato nell'aria, si forma il perossido di Na 2 O 2 (con una miscela di ossido di Na 2 O).
Il sodio reagisce con lo zolfo quando viene macinato in un mortaio e riduce l'acido solforico in zolfo o addirittura solfuro. L'anidride carbonica solida ("ghiaccio secco") esplode al contatto con il sodio (gli estintori ad anidride carbonica non possono essere utilizzati per estinguere un incendio di sodio!). Con l'azoto la reazione avviene solo con una scarica elettrica. Il sodio non interagisce solo con i gas inerti.
Il sodio reagisce attivamente con l'acqua:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Il calore rilasciato durante la reazione è sufficiente per fondere il metallo. Pertanto, se un pezzettino di sodio viene gettato in acqua, si scioglie per effetto termico della reazione e una goccia di metallo, che è più leggera dell’acqua, “corre” lungo la superficie dell’acqua, spinta dalla forza reattiva dell'idrogeno liberato. Il sodio reagisce molto più tranquillamente con gli alcoli che con l'acqua:
2Na + 2C2 H5 OH = 2C2H5 ONa + H2
Il sodio si dissolve facilmente nell'ammoniaca liquida per formare soluzioni metastabili di colore blu brillante con proprietà insolite. A –33,8° C, in 1000 g di ammoniaca si sciolgono fino a 246 g di sodio metallico. Le soluzioni diluite sono blu, le soluzioni concentrate sono bronzo. Si possono conservare per circa una settimana. È stato stabilito che nell'ammoniaca liquida il sodio ionizza:
Na Na + + e –
La costante di equilibrio di questa reazione è 9,9·10 –3. L'elettrone uscente viene solvatato dalle molecole di ammoniaca e forma un complesso –. Le soluzioni risultanti hanno conduttività elettrica metallica. Quando l'ammoniaca evapora, rimane il metallo originale. Quando la soluzione viene conservata per un lungo periodo, diventa gradualmente scolorita a causa della reazione del metallo con l'ammoniaca per formare l'ammide NaNH 2 o l'immide Na 2 NH e il rilascio di idrogeno.
Il sodio viene immagazzinato sotto uno strato di liquido disidratato (cherosene, olio minerale) e trasportato solo in contenitori metallici sigillati.
Il metodo elettrolitico per la produzione industriale del sodio fu sviluppato nel 1890. L'elettrolisi veniva effettuata su idrossido di sodio fuso, come negli esperimenti di Davy, ma utilizzando fonti di energia più avanzate rispetto alla colonna voltaica. In questo processo, insieme al sodio, viene rilasciato l'ossigeno:
anodo (nichel): 4OH – – 4e – = O 2 + 2H 2 O.
Durante l'elettrolisi del cloruro di sodio puro sorgono seri problemi, associati, in primo luogo, al punto di fusione vicino del cloruro di sodio e al punto di ebollizione del sodio e, in secondo luogo, all'elevata solubilità del sodio nel cloruro di sodio liquido. L'aggiunta di cloruro di potassio, fluoruro di sodio, cloruro di calcio al cloruro di sodio consente di ridurre la temperatura di fusione a 600° C. Produzione di sodio mediante elettrolisi di una miscela eutettica fusa (una lega di due sostanze con il punto di fusione più basso) 40% NaCl e 60% CaCl 2 a ~580° C in una cella sviluppata dall'ingegnere americano G. Downs, fu avviata nel 1921 dalla DuPont nei pressi della centrale elettrica delle Cascate del Niagara.
Sugli elettrodi si verificano i seguenti processi:
catodo (ferro): Na + + e – = Na
Ca2+ + 2e – = Ca
anodo (grafite): 2Cl – – 2e – = Cl 2.
I metalli di sodio e calcio si formano su un catodo cilindrico di acciaio e vengono sollevati da un tubo raffreddato in cui il calcio solidifica e ricade nella massa fusa. Il cloro generato nell'anodo centrale di grafite viene raccolto sotto il tetto in nichel e quindi purificato.
Attualmente, il volume di produzione di sodio metallico è di diverse migliaia di tonnellate all’anno.
L'uso industriale del sodio metallico è dovuto alle sue forti proprietà riducenti. Per molto tempo la maggior parte del metallo prodotto è stato utilizzato per produrre piombo tetraetile PbEt 4 e piombo tetrametil PbMe 4 (antidetonanti per benzina) facendo reagire ad alta pressione cloruri alchilici con una lega di sodio e piombo. Ora questa produzione sta rapidamente diminuendo a causa dell'inquinamento ambientale.
Un altro campo di applicazione è la produzione di titanio, zirconio e altri metalli riducendone i cloruri. Quantità minori di sodio vengono utilizzate per produrre composti come idruro, perossido e alcolati.
Il sodio disperso è un prezioso catalizzatore nella produzione di gomma ed elastomeri.
Vi è un uso crescente del sodio fuso come fluido di scambio termico nei reattori nucleari a neutroni veloci. Il basso punto di fusione, la bassa viscosità, la piccola sezione trasversale di assorbimento dei neutroni del sodio, combinati con una capacità termica e una conduttività termica estremamente elevate, lo rendono (e le sue leghe con potassio) un materiale indispensabile per questi scopi.
Il sodio pulisce in modo affidabile gli oli dei trasformatori, gli eteri e altre sostanze organiche da tracce di acqua e con l'aiuto dell'amalgama di sodio è possibile determinare rapidamente il contenuto di umidità in molti composti.
Composti del sodio.
Il sodio forma un insieme completo di composti con tutti i soliti anioni. Si ritiene che in tali composti vi sia una separazione quasi completa della carica tra le parti cationiche e anioniche del reticolo cristallino.
Ossido di sodio Na 2 O viene sintetizzato dalla reazione di Na 2 O 2, NaOH e, più preferibilmente, NaNO 2, con sodio metallico:
Na2O2 + 2Na = 2Na2O
2NaOH + 2Na = 2Na2O + H2
2NaNO2 + 6Na = 4Na2O + N2
Nell'ultima reazione, il sodio può essere sostituito con sodio azide NaN 3:
5NaN3 + NaNO2 = 3Na2O + 8N2
È meglio conservare l'ossido di sodio nella benzina anidra. Serve come reagente per varie sintesi.
Perossido di sodio Na 2 O 2 sotto forma di polvere giallo pallido si forma dall'ossidazione del sodio. In questo caso, in condizioni di apporto limitato di ossigeno secco (aria), si forma prima l'ossido di Na 2 O, che poi si trasforma in perossido di Na 2 O 2. In assenza di ossigeno, il perossido di sodio è termicamente stabile fino a ~675°C.
Il perossido di sodio è ampiamente utilizzato nell'industria come agente sbiancante per fibre, pasta di carta, lana, ecc. È un forte agente ossidante: esplode se mescolato con polvere di alluminio o carbone, reagisce con lo zolfo (e diventa caldo) e accende molti liquidi organici. Il perossido di sodio reagisce con il monossido di carbonio per formare carbonato. La reazione del perossido di sodio con l'anidride carbonica rilascia ossigeno:
2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2
Questa reazione ha importanti applicazioni pratiche negli autorespiratori per sommergibilisti e vigili del fuoco.
Superossido di sodio NaO 2 si ottiene riscaldando lentamente il perossido di sodio a 200–450° C sotto una pressione di ossigeno di 10–15 MPa. La prova della formazione di NaO 2 è stata ottenuta per la prima volta nella reazione dell'ossigeno con il sodio disciolto in ammoniaca liquida.
L'azione dell'acqua sul superossido di sodio porta al rilascio di ossigeno anche al freddo:
2NaO2 + H2O = NaOH + NaHO2 + O2
All'aumentare della temperatura, la quantità di ossigeno rilasciata aumenta poiché l'idroperossido di sodio risultante si decompone:
4NaO2 + 2H2O = 4NaOH + 3O2
Il superossido di sodio è un componente dei sistemi per la rigenerazione dell'aria in spazi confinati.
Ozonuro di sodio NaO 3 si forma mediante l'azione dell'ozono sulla polvere di idrossido di sodio anidro a bassa temperatura, seguita dall'estrazione di NaO 3 rosso con ammoniaca liquida.
Idrossido di sodio NaOH è spesso chiamato soda caustica o soda caustica. Questa è una base forte ed è classificata come un tipico alcali. Numerosi idrati di NaOH sono stati ottenuti da soluzioni acquose di idrossido di sodio N H2O, dove N= 1, 2, 2,5, 3,5, 4, 5,25 e 7.
L'idrossido di sodio è molto aggressivo. Distrugge il vetro e la porcellana a causa dell'interazione con il biossido di silicio che contengono:
2NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + H2O
Il nome "soda caustica" riflette l'effetto corrosivo dell'idrossido di sodio sui tessuti viventi. Far entrare questa sostanza negli occhi è particolarmente pericoloso.
Il medico del duca d'Orleans, Nicolas Leblanc (1742–1806), sviluppò un processo conveniente per produrre idrossido di sodio da NaCl nel 1787 (brevetto 1791). Questo primo processo chimico industriale su larga scala fu un importante risultato tecnologico raggiunto in Europa nel XIX secolo. Il processo Leblanc venne successivamente sostituito dal processo elettrolitico. Nel 1874 la produzione mondiale di idrossido di sodio ammontava a 525mila tonnellate, di cui 495mila tonnellate ottenute con il metodo Leblanc; nel 1902 la produzione di idrossido di sodio raggiunse le 1800mila tonnellate, ma solo 150mila tonnellate furono ottenute con il metodo Leblanc.
Oggi l'idrossido di sodio è l'alcali più importante nell'industria. La produzione annua solo negli Stati Uniti supera i 10 milioni di tonnellate. Si ottiene in grandi quantità mediante elettrolisi delle salamoie. Quando una soluzione di cloruro di sodio viene elettrolizzata, si forma idrossido di sodio e viene rilasciato cloro:
catodo (ferro) 2H 2 O + 2 e– = H2 + 2OH –
anodo (grafite) 2Cl – – 2 e– = CI2
L'elettrolisi è accompagnata dalla concentrazione di alcali in enormi evaporatori. Il più grande del mondo (presso lo stabilimento "Lake Charles" di PPG Inductries) ha un'altezza di 41 me un diametro di 12 m. Circa la metà dell'idrossido di sodio prodotto viene utilizzata direttamente nell'industria chimica per produrre varie sostanze organiche e inorganiche: fenolo, resorcinolo, b-naftolo, sali di sodio (ipoclorito, fosfato, solfuro, alluminati). Inoltre, l'idrossido di sodio viene utilizzato nella produzione di carta e pasta di legno, sapone e detergenti, oli, tessuti di idrossido di sodio è la neutralizzazione degli acidi.
Cloruro di sodio NaCl è noto come sale da cucina e salgemma. Forma cristalli cubici incolori, leggermente igroscopici. Il cloruro di sodio fonde a 801° C, bolle a 1413° C. La sua solubilità in acqua dipende poco dalla temperatura: 35,87 g di NaCl si sciolgono in 100 g di acqua a 20° C, e 38,12 g a 80° C.
Il cloruro di sodio è un condimento alimentare necessario e indispensabile. In un lontano passato, il sale aveva un prezzo uguale all'oro. Nell'antica Roma, i legionari venivano spesso pagati non in denaro, ma in sale, da qui la parola soldato.
A Kievan Rus usavano il sale della regione dei Carpazi, dei laghi salati e degli estuari del Mar Nero e del Mar d'Azov. Era così costoso che durante le feste cerimoniali veniva servito sulle tavole dei nobili ospiti, mentre gli altri se ne andavano “bevendo”.
Dopo l'annessione della regione di Astrachan' allo Stato di Mosca, i laghi del Caspio divennero importanti fonti di sale, e tuttavia non ce n'era abbastanza, era costoso, quindi si diffuse il malcontento tra le fasce più povere della popolazione, che si trasformò in un rivolta nota come rivolta del sale (1648)
Nel 1711 Pietro I emanò un decreto che introduceva il monopolio del sale. Il commercio del sale divenne diritto esclusivo dello Stato. Il monopolio del sale durò più di centocinquanta anni e fu abolito nel 1862.
Al giorno d'oggi il cloruro di sodio è un prodotto economico. Insieme al carbone, al calcare e allo zolfo, è una delle cosiddette “quattro grandi” materie prime minerali, le più essenziali per l’industria chimica.
La maggior parte del cloruro di sodio viene prodotto in Europa (39%), Nord America (34%) e Asia (20%), mentre Sud America e Oceania rappresentano solo il 3% ciascuna e l’Africa l’1%. Il salgemma forma vasti depositi sotterranei (spesso centinaia di metri) che contengono più del 90% di NaCl. Un tipico deposito di sale del Cheshire (la principale fonte di cloruro di sodio in Gran Bretagna) copre un'area di 60 × 24 km e ha un letto di sale di circa 400 m di spessore. Si stima che questo deposito da solo valga più di 10 11 tonnellate .
Produzione globale di sale all’inizio del 21° secolo. ha raggiunto i 200 milioni di tonnellate, di cui il 60% è consumato dall'industria chimica (per la produzione di cloro e idrossido di sodio, oltre che di pasta di carta, prodotti tessili, metalli, gomme e oli), il 30% dall'industria alimentare, il 10% dall'industria alimentare. altri campi di attività. Il cloruro di sodio viene utilizzato, ad esempio, come agente antighiaccio economico.
Carbonato di sodio Na 2 CO 3 è spesso chiamato carbonato di sodio o semplicemente soda. Si trova in natura sotto forma di salamoia macinata, salamoia nei laghi e nei minerali natron Na 2 CO 3 ·10H 2 O, termonatrite Na 2 CO 3 ·H 2 O, trona Na 2 CO 3 ·NaHCO 3 ·2H 2 O Forme di sodio e altri vari carbonati idrati, bicarbonati, carbonati misti e doppi, ad esempio Na 2 CO 3 7H 2 O, Na 2 CO 3 3NaHCO 3, aKCO 3. N H2O, K2CO3 NaHCO32H2O.
Tra i sali degli elementi alcalini ottenuti industrialmente il carbonato di sodio riveste la massima importanza. Molto spesso, per la sua produzione viene utilizzato il metodo sviluppato dal chimico-tecnologo belga Ernst Solvay nel 1863.
Una soluzione acquosa concentrata di cloruro di sodio e ammoniaca viene saturata con anidride carbonica sotto una leggera pressione. In questo caso si forma un precipitato di bicarbonato di sodio relativamente poco solubile (la solubilità di NaHCO 3 è 9,6 g per 100 g di acqua a 20 ° C):
NaCl + NH 3 + H 2 O + CO 2 = NaHCO 3 Ї + NH 4 Cl
Per ottenere la soda, il bicarbonato di sodio viene calcinato:
L'anidride carbonica rilasciata viene restituita al primo processo. Ulteriore anidride carbonica si ottiene calcinando il carbonato di calcio (calcare):
Il secondo prodotto di questa reazione, l'ossido di calcio (calce), viene utilizzato per rigenerare l'ammoniaca dal cloruro di ammonio:
Pertanto, l'unico sottoprodotto della produzione di soda utilizzando il metodo Solvay è il cloruro di calcio.
Equazione complessiva del processo:
2NaCl + CaCO3 = Na2CO3 + CaCl2
Ovviamente, in condizioni normali in una soluzione acquosa si verifica la reazione inversa, poiché l'equilibrio in questo sistema è completamente spostato da destra a sinistra a causa dell'insolubilità del carbonato di calcio.
Il carbonato di sodio ottenuto da materie prime naturali (carbonato di sodio naturale) è di qualità migliore rispetto alla soda prodotta con il metodo dell'ammoniaca (contenuto di cloruro inferiore allo 0,2%). Inoltre, gli investimenti di capitale specifici e il costo della soda proveniente da materie prime naturali sono inferiori del 40-45% rispetto a quelli ottenuti sinteticamente. Circa un terzo della produzione mondiale di soda proviene oggi da giacimenti naturali.
La produzione mondiale di Na 2 CO 3 nel 1999 è stata distribuita come segue:
| Totale | |
| Nord America | |
| Asia/Oceania | |
| Zap. Europa | |
| Est Europa | |
| Africa | |
| lat. America |
Il più grande produttore mondiale di carbonato di sodio naturale sono gli Stati Uniti, dove si concentrano le maggiori riserve esplorate di trona e salamoia di laghi di soda. Il deposito nel Wyoming forma uno strato spesso 3 m e un'area di 2300 km 2. Le sue riserve superano le 10 10 tonnellate. Negli Stati Uniti, l'industria della soda si concentra sulle materie prime naturali; l'ultimo impianto di sintesi della soda è stato chiuso nel 1985. La produzione di carbonato di sodio negli Stati Uniti si è stabilizzata a 10,3–10,7 milioni di tonnellate negli ultimi anni.
A differenza degli Stati Uniti, la maggior parte dei paesi del mondo dipende quasi interamente dalla produzione di carbonato di sodio sintetico. La Cina è al secondo posto nel mondo per produzione di carbonato di sodio, dopo gli Stati Uniti. La produzione di questa sostanza chimica in Cina nel 1999 ha raggiunto circa 7,2 milioni di tonnellate. La produzione di carbonato di sodio in Russia nello stesso anno è stata di circa 1,9 milioni di tonnellate.
In molti casi, il carbonato di sodio è intercambiabile con l'idrossido di sodio (ad esempio, nella produzione di pasta di carta, sapone, prodotti per la pulizia). Circa la metà del carbonato di sodio viene utilizzata nell'industria del vetro. Un'applicazione in crescita è la rimozione dei contaminanti di zolfo dalle emissioni di gas provenienti da impianti di produzione di energia e grandi forni. Al carburante viene aggiunta polvere di carbonato di sodio, che reagisce con l'anidride solforosa per formare prodotti solidi, in particolare solfito di sodio, che può essere filtrato o precipitato.
Il carbonato di sodio era precedentemente ampiamente utilizzato come "bicarbonato di sodio", ma questa applicazione è ora scomparsa a causa dell'uso di altri detersivi domestici.
Il bicarbonato di sodio NaHCO 3 (bicarbonato di sodio) viene utilizzato principalmente come fonte di anidride carbonica nella cottura del pane, nella produzione di dolciumi, nella produzione di bevande gassate e acque minerali artificiali, come componente di composti estinguenti e come medicinale. Ciò è dovuto alla facilità della sua decomposizione a 50–100° C.
Solfato di sodio Na 2 SO 4 si presenta in natura in forma anidra (tenardite) e sotto forma decaidrata (mirabilite, sale di Glauber). Fa parte dell'astraconite Na 2 Mg(SO 4) 2 4H 2 O, della vanthoffite Na 2 Mg(SO 4) 2, della glauberite Na 2 Ca(SO 4) 2. Le maggiori riserve di solfato di sodio si trovano nei paesi della CSI, così come negli Stati Uniti, in Cile e in Spagna. La mirabilite, isolata da depositi naturali o salamoia di laghi salati, viene disidratata a 100 ° C. Il solfato di sodio è anche un sottoprodotto della produzione di acido cloridrico utilizzando acido solforico, nonché il prodotto finale di centinaia di processi industriali che utilizzano neutralizzazione dell'acido solforico con idrossido di sodio.
I dati sulla produzione di solfato di sodio non sono pubblicati, ma si stima che la produzione globale della materia prima naturale sia di circa 4 milioni di tonnellate all'anno. Il recupero del solfato di sodio come sottoprodotto è stimato a livello globale tra 1,5 e 2,0 milioni di tonnellate.
Per molto tempo il solfato di sodio è stato poco utilizzato. Ora questa sostanza è la base dell'industria della carta, poiché Na 2 SO 4 è il principale reagente nella pasta kraft per la preparazione della carta da imballaggio marrone e del cartone ondulato. I trucioli o la segatura di legno vengono lavorati in una soluzione alcalina calda di solfato di sodio. Scioglie la lignina (il componente del legno che tiene insieme le fibre) e rilascia le fibre di cellulosa, che vengono poi inviate alle macchine per la produzione della carta. La soluzione rimanente viene evaporata finché non è in grado di bruciare, fornendo vapore all'impianto e calore per l'evaporazione. Il solfato e l'idrossido di sodio fusi sono resistenti alla fiamma e possono essere riutilizzati.
Una porzione minore di solfato di sodio viene utilizzata nella produzione di vetro e detergenti. La forma idrata di Na 2 SO 4 ·10H 2 O (sale di Glauber) è un lassativo. Ora è usato meno di prima.
Nitrato di sodio NaNO 3 è chiamato sodio o nitrato cileno. I grandi depositi di nitrato di sodio rinvenuti in Cile sembrano essersi formati dalla decomposizione biochimica di resti organici. L'ammoniaca rilasciata inizialmente è stata probabilmente ossidata in acido nitroso e nitrico, che hanno poi reagito con cloruro di sodio disciolto.
Il nitrato di sodio si ottiene dall'assorbimento di gas nitrosi (una miscela di ossidi di azoto) con una soluzione di carbonato o idrossido di sodio o dall'interazione di scambio del nitrato di calcio con solfato di sodio.
Il nitrato di sodio è usato come fertilizzante. È un componente dei refrigeranti salini liquidi, dei bagni di raffreddamento nell'industria della lavorazione dei metalli e delle composizioni per l'accumulo di calore. Una miscela ternaria composta da 40% NaNO 2, 7% NaNO 3 e 53% KNO 3 può essere utilizzata dal punto di fusione (142° C) a ~600° C. Il nitrato di sodio è utilizzato come agente ossidante negli esplosivi, nei carburanti per missili, e composizioni pirotecniche. Viene utilizzato nella produzione di vetro e sali di sodio, compreso il nitrito, che funge da conservante alimentare.
Nitrato di sodio NaNO 2 può essere ottenuto mediante decomposizione termica del nitrato di sodio o sua riduzione:
NaNO3 + Pb = NaNO2 + PbO
Per la produzione industriale del nitrito di sodio, gli ossidi di azoto vengono assorbiti da una soluzione acquosa di carbonato di sodio.
Il nitrito di sodio NaNO 2, oltre ad essere utilizzato con i nitrati come fusioni termoconduttrici, è ampiamente utilizzato nella produzione di coloranti azoici, per l'inibizione della corrosione e la conservazione della carne.
Elena Savinkina
Il sodio è un elemento del sottogruppo principale del primo gruppo, il terzo periodo della tavola periodica degli elementi chimici, con numero atomico 11. Indicato con il simbolo Na (lat. Natrium). La sostanza semplice sodio (numero CAS: 7440-23-5) è un metallo alcalino tenero di colore bianco-argenteo.
Storia e origine del nome
Il sodio (o meglio i suoi composti) è utilizzato fin dall'antichità. Ad esempio, la soda (natron) si trova naturalmente nelle acque dei laghi di soda in Egitto. Gli antichi egizi usavano la soda naturale per l'imbalsamazione, lo sbiancamento delle tele, la cottura dei cibi e la produzione di vernici e smalti. Plinio il Vecchio scrive che nel delta del Nilo la soda (conteneva una percentuale sufficiente di impurità) veniva isolata dall'acqua del fiume. Veniva messo in vendita sotto forma di pezzi di grandi dimensioni, colorati di grigio o addirittura nero a causa della mescolanza di carbone.
Il nome “sodio” deriva dalla parola latina natrium (cfr. greco antico νίτρον), presa in prestito dalla lingua del Medio Egitto (nṯr), dove significava, tra le altre cose: “soda”, “soda caustica”.
L'abbreviazione "Na" e la parola natrium furono usate per la prima volta dall'accademico, fondatore della Società svedese dei medici, Jöns Jakob Berzelius (1779-1848) per riferirsi ai sali minerali naturali, tra cui la soda. In precedenza, l'elemento era chiamato sodio (lat. sodio). Il nome sodio potrebbe derivare dalla parola araba suda, che significa “mal di testa”, poiché all’epoca la soda veniva usata come medicinale per il mal di testa.
Il sodio fu ottenuto per la prima volta dal chimico inglese Humphry Davy nel 1807 mediante elettrolisi di NaOH solido.
Ricevuta
Il primo metodo per produrre sodio fu la riduzione del carbonato di sodio con carbone riscaldando una miscela compatta di queste sostanze in un contenitore di ferro a 1000 °C.
Poi è apparso un altro metodo per produrre sodio: l'elettrolisi dell'idrossido di sodio fuso o del cloruro di sodio.
Proprietà fisiche
Il sodio è un metallo bianco-argenteo, a strati sottili con una tinta viola, plastico, anche morbido (facilmente tagliato con un coltello), un taglio fresco di sodio è lucido. La conduttività elettrica e termica del sodio è piuttosto elevata, la densità è 0,96842 g/cm³ (a 19,7 °C), il punto di fusione è 97,86 °C e il punto di ebollizione è 883,15 °C.
Sotto pressione diventa trasparente e rosso, come un rubino.
-elemento il sottogruppo principale del primo gruppo, il terzo periodo del sistema periodico degli elementi chimici di D.I Mendeleev, con numero atomico 11. Indicato con il simbolo Na (lat. Natrium). La sostanza semplice sodio (numero CAS: 7440-23-5) è un metallo alcalino tenero di colore bianco-argenteo.
In acqua, il sodio si comporta quasi come il litio: la reazione procede con il rapido rilascio di idrogeno e nella soluzione si forma idrossido di sodio.
Storia e origine del nome
Diagramma dell'atomo di sodio
Il sodio (o meglio i suoi composti) è utilizzato fin dall'antichità. Ad esempio, la soda (natron), che si trova naturalmente nelle acque dei laghi di soda in Egitto. Gli antichi egizi usavano la soda naturale per l'imbalsamazione, lo sbiancamento delle tele, la cottura dei cibi e la produzione di vernici e smalti. Plinio il Vecchio scrive che nel delta del Nilo la soda (conteneva una percentuale sufficiente di impurità) veniva isolata dall'acqua del fiume. Veniva messo in vendita sotto forma di pezzi di grandi dimensioni, colorati di grigio o addirittura nero a causa della mescolanza di carbone.
Il sodio fu ottenuto per la prima volta dal chimico inglese Humphry Davy nel 1807 mediante elettrolisi di NaOH solido.
Il nome "sodio" deriva dall'arabo natrun in greco - nitron e originariamente si riferiva alla soda naturale. L'elemento stesso era precedentemente chiamato Sodio.
Ricevuta
Il primo modo per produrre sodio era la reazione di riduzione carbonato di sodio carbone quando si scalda a 1000°C una miscela compatta di queste sostanze in un contenitore di ferro:
Na2CO3+2C=2Na+3CO
Poi è apparso un altro metodo per produrre sodio: l'elettrolisi dell'idrossido di sodio fuso o del cloruro di sodio.
Proprietà fisiche
Sodio metallico immagazzinato nel cherosene
Determinazione qualitativa del sodio utilizzando una fiamma - colore giallo brillante dello spettro di emissione della “linea D del sodio”, doppietto 588.9950 e 589.5924 nm.
Il sodio è un metallo bianco-argenteo, a strati sottili con una tinta viola, plastico, anche morbido (facilmente tagliato con un coltello), un taglio fresco di sodio è lucido. I valori di conducibilità elettrica e termica del sodio sono piuttosto elevati, la densità è 0,96842 g/cm³ (a 19,7° C), il punto di fusione è 97,86° C e il punto di ebollizione è 883,15° C.
Proprietà chimiche
Un metallo alcalino che si ossida facilmente all'aria. Per proteggersi dall'ossigeno atmosferico, il sodio metallico viene immagazzinato sotto uno strato cherosene. Il sodio è meno attivo di litio, quindi con azoto reagisce solo se riscaldato:
2Na + 3N2 = 2NaN3
Quando c'è un grande eccesso di ossigeno, si forma il perossido di sodio
2Na + O2 = Na2O2
Applicazione
Il sodio metallico è ampiamente utilizzato nella chimica preparativa e nell'industria come forte agente riducente, anche nella metallurgia. Il sodio viene utilizzato nella produzione di batterie sodio-zolfo ad alta intensità energetica. Viene utilizzato anche nelle valvole di scarico dei camion come dissipatore di calore. Occasionalmente, il sodio metallico viene utilizzato come materiale per cavi elettrici destinati a trasportare correnti molto elevate.
In una lega con potassio, così come con rubidio e cesio utilizzato come refrigerante altamente efficiente. In particolare la composizione della lega è sodio 12%, potassio 47 %, cesio Il 41% ha un punto di fusione basso record di -78 ° C ed è stato proposto come fluido di lavoro per motori a razzo ionici e refrigerante per centrali nucleari.
Il sodio è utilizzato anche nelle lampade a scarica ad alta e bassa pressione (HPLD e LPLD). Le lampade NLVD del tipo DNaT (Arc Sodium Tubular) sono molto utilizzate nell'illuminazione stradale. Emettono una luce gialla brillante. La durata delle lampade HPS è di 12-24 mila ore. Pertanto le lampade a scarica di gas del tipo HPS sono indispensabili per l'illuminazione urbana, architettonica e industriale. Esistono anche le lampade DNaS, DNaMT (Arc Sodium Matte), DNaZ (Arc Sodium Mirror) e DNaTBR (Arc Sodium Tubular Without Mercury).
Il sodio metallico viene utilizzato nell'analisi qualitativa della materia organica. La lega di sodio e la sostanza in esame viene neutralizzata etanolo, aggiungere qualche millilitro di acqua distillata e dividere in 3 parti, test di J. Lassaigne (1843), finalizzato alla determinazione di azoto, zolfo e alogeni (test di Beilstein)
Il cloruro di sodio (sale da cucina) è il più antico aromatizzante e conservante utilizzato.
- La sodio azide (Na 3 N) è utilizzata come agente nitrurante nella metallurgia e nella produzione di piombo azide.
- Il cianuro di sodio (NaCN) viene utilizzato nel metodo idrometallurgico di lisciviazione dell'oro dalle rocce, nonché nella nitrocarburazione dell'acciaio e nella galvanica (argentatura, doratura).
- Il clorato di sodio (NaClO 3) viene utilizzato per distruggere la vegetazione indesiderata sui binari ferroviari.
Ruolo biologico
Nel corpo, il sodio si trova principalmente all'esterno delle cellule (circa 15 volte di più che nel citoplasma). Questa differenza è mantenuta dalla pompa sodio-potassio, che pompa fuori il sodio intrappolato all'interno della cellula.
Insieme apotassioil sodio svolge le seguenti funzioni:
Creare le condizioni per il verificarsi del potenziale di membrana e delle contrazioni muscolari.
Mantenimento della concentrazione osmotica del sangue.
Mantenimento dell'equilibrio acido-base.
Normalizzazione del bilancio idrico.
Garantire il trasporto della membrana.
Attivazione di molti enzimi.
Il sodio si trova in quasi tutti gli alimenti, anche se il corpo ne ricava la maggior parte dal sale da cucina. L'assorbimento avviene principalmente nello stomaco e nell'intestino tenue. La vitamina D migliora l'assorbimento del sodio, tuttavia, cibi eccessivamente salati e cibi ricchi di proteine interferiscono con il normale assorbimento. La quantità di sodio assunta dal cibo mostra il contenuto di sodio nelle urine. Gli alimenti ricchi di sodio sono caratterizzati da un'escrezione accelerata.
Carenza di sodio nella persona a dieta cibo equilibrato non si verifica negli esseri umani, tuttavia alcuni problemi possono sorgere con le diete vegetariane. Una carenza temporanea può essere causata dall’uso di diuretici, diarrea, sudorazione eccessiva o assunzione eccessiva di acqua. I sintomi della carenza di sodio comprendono perdita di peso, vomito, gas nel tratto gastrointestinale e ridotto assorbimento aminoacidi e monosaccaridi. Una carenza a lungo termine provoca crampi muscolari e nevralgie.
L'eccesso di sodio provoca gonfiore delle gambe e del viso, nonché una maggiore escrezione di potassio nelle urine. La quantità massima di sale che può essere elaborata dai reni è di circa 20-30 grammi. Qualsiasi quantità maggiore è pericolosa per la vita;