Sód

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Sód
← sód → magnez
Wygląd
srebrzystobiały
Sód
Widmo emisyjne sodu
Widmo emisyjne sodu
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a. sód, Na, 11
(łac. natrium)
Grupa, okres, blok 1, 3, s
Stopień utlenienia I
Właściwości metaliczne metal alkaliczny
Właściwości tlenków silnie zasadowe
Masa atomowa 22,98976928(2) u[4][a]
Stan skupienia stały
Gęstość 968 kg/m³
Temperatura topnienia 97,72 °C
Temperatura wrzenia 883 °C
Numer CAS 7440-23-5
PubChem 5360545[5]
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)
Kawałek sodu w nafcie

Sód (Na, łac. natrium) – pierwiastek chemiczny z grupy metali alkalicznych w układzie okresowym. Po raz pierwszy został wyizolowany przez Humphry’ego Davy’ego w 1807 r.

Właściwości[edytuj]

Czysty sód jest srebrzystym, miękkim, kowalnym metalem. Można kroić go nożem i wyciskać w prostych prasach uzyskując drut. W handlu jest dostępny w formie bloków, prętów, kawałków lub jako dyspersja w oleju.

Jest bardzo reaktywnym pierwiastkiem, z wodą reaguje gwałtownie z wydzieleniem wodoru:

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

Jest to reakcja silnie egzotermiczna i może przebiegać wybuchowo, zwłaszcza jeśli ilość sodu jest duża. Łatwo reaguje z niższymi alkoholami tworząc alkoholany:

2Na + 2R-OH → 2R-ONa + H2

Jak większość litowców sód przechowuje się w nafcie. Włożony do czystego tlenu natychmiast zapala się, tworząc nadtlenek sodu (Na2O2) z niewielkimi domieszkami tlenku. Sód w kontakcie z powietrzem nie zapala się, ale dość szybko pasywuje w wyniku pokrywania się szarym nalotem tlenku sodu.

Ważne związki sodu to tlenek sodu, wodorotlenek sodu, będący bardzo silną zasadą oraz wiele soli. Mydło jest solą sodową kwasów tłuszczowych. Prawie wszystkie sole sodu są rozpuszczalne w wodzie. Do trudno rozpuszczalnych soli sodu należą heksahydroksyantymonian(V) sodu (Na[Sb(OH)6]), octan uranylu, magnezu i sodu (NaMg(UO2)3(CH3COO)9), octan uranylu, cynku i sodu (NaZn(UO2)3(CH3COO)9) oraz octan uranylu, kobaltu i sodu[6].

Kationy Na+ należą do V grupy analitycznej i barwią płomień na intensywny kolor żółty.

Znane są również nieliczne związki sodu na −1 stopniu utlenienia, np. sodek 2,2,2-kryptatu o wzorze [Na(2,2,2-kryptat)]+Na (trwały w temperaturze −10 °C)[7].

Sód, podobnie jak potas, posiada zdolność do chemiluminescencji – w czasie jego utleniania tlenem atmosferycznym można zaobserwować świecenie[8].

Zastosowanie[edytuj]

W czystej postaci jest stosowany jako bardzo skuteczny środek suszący rozpuszczalniki organiczne oraz jako substrat wielu reakcji chemicznych m.in. kondensacji Wurtza. Tlenki i wodorotlenek sodu są stosowane w łodziach podwodnych i statkach kosmicznych jako środki pochłaniające dwutlenek węgla z powietrza. Chlorek sodu pod nazwą sól kuchenna jest powszechnie używanym dodatkiem do potraw, wykorzystywany jest też do topienia śniegu na drogach; natomiast zmieszany z lodem tworzy mieszaninę oziębiającą.

Skład izotopowy[edytuj]

Jedynym trwałym izotopem tego pierwiastka jest 23Na. Izotop 22Na ulega rozpadowi β (wychwyt K elektronu, któremu towarzyszy emisja pozytonu). Efektem rozpadu jest 22Ne, który w ponad 99% przypadków jest w stanie wzbudzonym a jego przejściu do stanu podstawowego towarzyszy emisja kwantów gamma o energii 1,274 MeV. Czas połowicznego rozpadu 22Na jest stosunkowo długi (zob. tabela), dzięki czemu izotop ten jest stabilnym źródłem promieniowania β+ i znalazł zastosowanie w badaniach wykorzystujących techniki jądrowe, m.in. w pozytonowej tomografii komputerowej.

Występowanie[edytuj]

Sód występuje w górnych warstwach skorupy ziemskiej w ilości 2,30%, głównie w postaci jonów Na+ w oceanach oraz minerałów – plagioklazów, skaleni i innych, m.in. saletry chilijskiej.

Otrzymywanie[edytuj]

Metaliczny sód (podobnie jak wcześniej metaliczny potas) został po raz pierwszy otrzymany w roku 1807 przez Humphry’ego Davy’ego poprzez elektrolizę stopionego wodorotlenku sodu. Pierwszą metodę chemiczną – wysokotemperaturową redukcję NaOH za pomocą żelaza opisali w roku 1808 Joseph Gay-Lussac i Louis Jacques Thénard[9][10].

Do końca XIX wieku był produkowany przez prażenie węglanu sodu z węglem w temp. ok. 1100 °C:

Na2CO3(c) + 2C → 3CO↑ + 2Na↑

Obecnie produkowany jest w procesie elektrolizy stopionego chlorku sodu w obecności chlorku wapnia (dodawanego jako topnik obniżający temperaturę topnienia mieszaniny poniżej 700 °C). Metaliczny sód można również otrzymać podczas elektrolizy wodnego roztworu chlorku sodu stosując jako katodę rtęć, z którą sód tworzy amalgamat.

Znaczenie biologiczne sodu[edytuj]

Jony sodu są głównym kationem zewnątrzkomórkowym i są konieczne do utrzymania potencjału czynnościowego błon komórkowych. Sód odgrywa pewną rolę w patogenezie nadciśnienia i niewydolności krążenia. Sód bierze udział w przewodzeniu przez neurony impulsów nerwowych, wpływa na ciśnienie osmotyczne płynów ustrojowych, a także podwyższa stopień uwodnienia koloidów komórkowych

Niedobór u roślin i człowieka powoduje zanik różnicy potencjałów (napięcia elektrycznego) i utratę pobudliwości komórek.

Uwagi

  1. Wartość w nawiasie oznacza niepewność związaną z ostatnią cyfrą znaczącą.

Przypisy

  1. a b Informacje o klasyfikacji i oznakowaniu substancji według Rozporządzenia (WE) nr 1272/2008, zał. VI, z uwzględnieniem Rozporządzeń ATP: Sód w wykazie klasyfikacji i oznakowania Europejskiej Agencji Chemikaliów. [dostęp 2015-04-10].
  2. Sód (ang.). Karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) dla Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-09-30].
  3. a b Sód. Karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) dla Polski. [dostęp 2011-09-30].
  4. publikacja w otwartym dostępie – możesz ją przeczytać Juris Meija, Tyler B. Coplen, Michael Berglund, Willi A. Brand i inni. Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report). „Pure and Applied Chemistry”. 88 (3), s. 265–291, 2016. DOI: 10.1515/pac-2015-0305. 
  5. Sód – podsumowanie (ang.). PubChem Public Chemical Database.
  6. Jerzy Minczewski, Zygmunt Marczenko Chemia analityczna – 1 podstawy teoretyczne i analiza jakościowa (Wydawnictwo Naukowe PWN) Warszawa 2001 ISBN 83-01-13499-2.
  7. Frederick J. Tehan, B. L. Barnett, James L. Dye. Alkali anions. Preparation and crystal structure of a compound which contains the cryptated sodium cation and the sodium anion. „J. Am. Chem. Soc.”. 96 (23), s. 7203–7208, 1974. DOI: 10.1021/ja00830a005. 
  8. Marek Ples: Chemiluminescencja metalicznego sodu (pol.). Weird science. [dostęp 2014-10-20].
  9. Pradyot Patnaik: Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2003, s. 846. ISBN 0070494398.
  10. CRC Handbook of Chemistry and Physics. David R. Lide (red.). Wyd. 88. Boca Raton: CRC Press, 2007, s. 4-29. ISBN 9780849304880.