Sodio

Il sodio è l'elemento chimico che ha come simbolo Na.

Storia

Il nome deriva dall'inglese "soda" e dal latino "sodanum", che significa "rimedio per il mal di testa". Il simbolo "Na" deriva dal termine latino "natrium", che si riferisce al "natron" (soda in inglese).

Il cloruro di sodio e il carbonato di sodio sono conosciuti fin dai tempi preistorici: il primo utilizzato come aromatizzante e conservante, e la seconda per la fabbricazione del vetro. Il sale proveniva dall'acqua di mare, mentre la soda proveniva da Wadi El Natrun in Egitto o dalla cenere di alcune piante.

La loro composizione fu oggetto di dibattito tra i primi chimici e la soluzione arrivò finalmente dalla Royal Institution di Londra nell'ottobre 1807, quando Humphry Davy espose la soda caustica a una corrente elettrica e ottenne delle goccioline di sodio metallico, proprio come aveva fatto in precedenza per il potassio, sebbene avesse dovuto utilizzare una corrente più forte.

L'anno seguente, Josef Louis Gay-Lussac e Louis Jacques Thénard ottennero il sodio riscaldando a calore rosso una miscela di soda caustica e limatura di ferro.

Chimica nucleare Numero atomico11Massa atomica22,989 769 28(2) +IsotopiNuclideMassa monoisotopicaDecadimentoEmivita17Na17,0372730 ± 6,4x10−5 p = 100% -18Na18,0268794 ± 1x10−4p = ?1,3 zs ± 0,419Na19,0138803 ± 1,13x10−5p = 100%1 as20Na20,0073543 ± 1,19x10−6β+ = 100%

β+α = 25,0 ± 0,4%447,9 ms ± 2,321Na20,9976545 ± 4,5x10−8β+ = 100%22,4550 s ± 5,4x10−322Na21,.9944375 ± 1,41x10−7β+ = 100% e+ = 90,57 ± 0,8%

ε = 9,43 ± 0,6%2,6019 y ± 6x10−422mNaIT = 100%243 ns ± 223Na22,9897692 ± 1,94x10−9IS = 100%stabile24Na23,9909630 ± 1,7x10−8β- = 100%14,9560 h ± 1,5x10−324mNaIT≈100% β- = 0,05%20,18 ms ± 0,1025Na24,9899540 ± 1,288x10−6β- = 100%59,1 s ± 0,626Na25,9926346 ± 3,759x10−6β- = 100%1.071,28 ms ± 0,2526mNaIT=100%4.,35 us ± 0,1627Na26,994076 ± 4x10−6β- = 100% β-n = 0,098 ± 2,4%301 ms ± 628Na27,998939 ± 1,1x10−5β- = 100% β-n = 0,58 ± 1,2%33,1 ms ± 1,329Na29,002877 ± 7,876x10−6β- = 100% β-n = 22 ± 0,3% β-2n ?43,2 ms ± 0,430Na30,009098 ± 5,074x10−6β- = 100% β-n = 28,6 ± 2,2%

β-2n = 1,24 ± 1,9%

β-α = 5e−5 ± 0,2%45,9 ms ± 0,731Na31,013147 ± 1,5x10−5β- = 100% β-n =36,0 ± 3,5%

β-2n =0,73 ± 0,9%

β-3n <0.05%16,8 ms ± 0,332Na32,020011 ± 4x10−5β- = 100% β-n = 26 ± 0,6%

β-2n = 7,6 ± 1,5%12,9 ms ± 0,333Na33,025529 ± 4,83x10−4β- = 100% β-n = 47 ± 0,6%

β-2n = 13 ± 0,3%8,2 ms ± 0,434Na34,034010 ± 6,435x10−4β- = 100% β-2n ≈50% β-n≈15%5,5 ms ± 1,035Na35,040614 ± 7,2x10−4β- = 100% β-n ? β-2n ?1,5 ms ± 0,536Na36,049279 ± 7,37x10−4n ? -37Na37,057042 ± 7,37x10−4β- ? β-n ? β-2n ?1 ms ± 1,5 us38Na38,066458 ± 7,68x10−4n ? -39Na39,075123 ± 7,97x10−4β- ? β-n ? β-2n ?1 ms ± 400 ns

Abbondanza e disponibilità

+AbbondanzaSistema solare5,7 × 10−2 (frazione molare atomica relativa a Si = 1)Sole6,0 × 10−2 (frazione molare atomica relativa a Si = 1)Crosta terrestre2,36 × 104 mg/kgOceani1,08 × 104 mg/l Le linee D del sodio sono tra le più prominenti nello spettro solare. Sebbene il sodio sia il sesto elemento più abbondante sulla Terra e costituisca circa il 2,6% della crosta terrestre, è un elemento molto reattivo e non si trova mai libero in natura. Il sodio è presente in moltissime rocce, tra cui le più abbondanti sono:

l'albite, Na(AlSi3O8); la sciorlite, NaFe2+3Al6(Si6O18)(BO3)3(OH)3(OH); l'analcime, Na(AlSi2O6) · H2O; la montmorillonite, (Na,Ca)0.33(Al,Mg)2(Si4O10)(OH)2 · nH2O; l'halite, NaCl; la nefelina, Na3K(Al4Si4O16); l'egirina, NaFe3+Si2O6; il natrolite, Na2Al2Si3O10 · 2H2O; la dravite, NaMg3Al6(Si6O18)(BO3)3(OH)3(OH); l'egirina-augite, (NaaCabFe2+cMgd)(Fe3+eAlfFe2+gMgh)Si2O6

Sodio e cloro, insieme al potassio, servono a mantenere la pressione osmotica, l'equilibrio acido-base e il bilancio dei fluidi nei tessuti corporei.

Caratteristiche atomiche Il sodio è un elemento del primo gruppo, terzo periodo (metalli alcalini), blocco s della tavola periodica. CaratteristicaConfigurazione elettronica[Ne]3s1Stato fondamentale2S1/2Stato di ossidazione +1, -1Energia di ionizzazione5,139 eV1°495,845 kJ/mol2°4.562,444 kJ/mol3°6.910,28 kJ/mol4°9.543,36 kJ/mol5°13.353,6 kJ/mol6°16.612,85 kJ/mol7°20.117,2 kJ/mol8°25.496,25 kJ/molAffinità elettronica0,548 eVElettronegativitàScala di Pauling0,93Scala di Allen0,869 Raggio atomico empirico180 pmRaggio covalente166(9) pmRaggio di Van der Waals227 pm +Spettro atomicoIoneN° i lineeLinee con probabilità di transizioneLinee con livelli designatiN. di livelliNa (I)869523858430Na (II)1345176605165Na (III)560417560120Na (IV)687671687104Na (V)529503527102Na (VI)657594641116Na (VII)137413691374142Na (VIII)46445646489Na (IX)17213817246Na (X)594586594111Na (XI)156156156128Total:7407558966381553

Metodi di preparazione Attualmente viene ottenuto a livello commerciale mediante l'elettrolisi di cloruro di sodio fuso e assolutamente asciutto. Questo metodo è molto più economico rispetto all'elettrolisi dell'idrossido di sodio, che veniva utilizzata alcuni anni fa.

Caratteristiche chimico-fisiche +Informazioni strutturaliStato in condizioni standardsolido grigio inodoreReticolo di Bravaiscubico a facce centrateDensità0,97 g/cm3 +Caratteristiche elettronicheConfigurazione elettronica[Ne]3s1Tipo di legamemetallico +Caratteristiche termodinamichePunto di fusione97,8°CPunto di ebollizione883 °CPunto triplo370,98 KPunto di infiammabilità82 °CEntalpia standard di formazione del gas107,30 kJ/molEntalpia standard di formazione del liquido2,41 kJ/molEntropia standard di formazione del gas (a 1 bar)153,65 J/mol*K Entropia standard di formazione del liquido (a 1 bar)57,86 J/mol*KEntropia standard di formazione del solido (a 1 bar)51,30 ± 0,20 J/mol*KParametri dell'equazione di Shomate per il gas (1.170.,525K < T < 6.000K)A20.80573B0.277206C -0.392086D0.119634E -0.008879F101.0386G178.7095H107.2999Parametri dell'equazione di Shomate per il liquido (370,98K < T < 1.170,525K)A40.25707B -28.23849C20.69402D -3.641872E -0.079874F -8.782300G113.6646H2.406001Parametri dell'equazione di Shomate per il solido (298K < T < 370K)A72.63675B -9.491572C -730.9322D1414.518E -1.259377F -21.79467G155.0963H0.000000Parametri dell'equazione di Antoine (924K < T < 1.118K)A2.46077B1873.728C -416.372Pressione di vapore1,85 × 10−4 Pa a 400K5,6 Pa a 600K +Stato solidoClassificazione GoldschmidtlitofiloModulo di compressibilità6,3 GPa +Caratteristiche di trasportoCaratteristicaCalore specifico1.228 J/kg KConducibilità termica141 W/m KResistività elettrica47,7 nΩ·m

Caratteristiche chimiche

Reazione in acqua La decomposizione in acqua porta alla liberazione di idrogeno e alla formazione di idrossido:

2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2

Ossidazione Na + O3 -> NaO2 + O.

Na + O3 -> O2 + NaO

Na + N2O -> N2 + NaO

Na + O2 -> NaO2

Na + H2O2 -> H2O + NaO

Na + He + O2 -> He + NaO2

Idrossidi Na + H2O2 -> NaOH + OH.

Nitrazione Na + NO -> NaNO

Na + Ar + NO -> Ar + NaNO

Clorurazione Na + Cl2 -> NaCl + Cl.

Na + SCl2 -> NaCl + SCl

Na + BCl3 -> NaCl + BCl2

Na + SiCl4 -> NaCl + SiCl3

Na + S2Cl2 -> NaCl + SCl

Na + AsCl3 -> NaCl + AsCl

Na + PCl3 -> NaCl + PCl2

Na + DCl -> NaCl + D

Na + HCl -> NaCl + H.

Na + SnCl4 -> NaCl + SnCl3

Na + TiCl4 -> NaCl + TiCl3

Na + C3H3Cl -> C3H3. + NaCl

Na + CH2FCl -> .CH2F + NaCl

Na + (CH3)3GeCl -> NaCl + (CH3)3Ge

Na + (CH3)3SiCH2Cl -> NaCl + (CH3)3SiCH2.

Na + (CH3)3SnCl -> NaCl + (CH3)3Sn

Na + (CH3)2SnCl2 -> NaCl + (CH3)2SnCl

Na + (CH3)2CCl2 -> NaCl + (CH3)2CCl

Na + t-C4H9CH2Cl -> C5H12 + NaCl

Na + C5H4ClN -> NaCl + C5H4N

Na + C6H13Cl -> NaCl + (CH3)3CCH2CH2.

Na + C7H18Cl2Si2 -> NaCl + (CH3)3SiCH(*)Si(CH3)3

Na + C8H7Cl -> NaCl + C8H8

Na + C8H9Cl -> NaCl + C8H10

Na + C9H9Cl -> NaCl + C9H10

4Na + C2ClF3 -> 2C + NaCl + 3FNa ΔrH° = -1.576,1 ± 5,4 kJ/mol

Fluorurazione C4F8 + 4Na -> 4C + 8FNa ΔrH° = -2.989 ± 9,2 kJ/mol

4Na + CF4 -> C + 4FNa ΔrH° = -1.362 ± 9,2 kJ/mol

C2F4 + 4Na -> 4FNa + 2C ΔrH° = -1.611 ± 4,6 kJ/mol

8Na + C3F8 -> 3C + 8FNa ΔrH° = -2.761 ± 7,1 kJ/mol

SF6 + Na -> NaF + SF5

CH3F + Na -> .CH3 + NaF

Bromurazione Na + C7H7Br -> NaBr + C8H9

Na + HBr -> NaBr + H.

Na + SiBr4 -> NaBr + SiBr4

Na + C2H3Br -> NaBr + C2H3

Na + C3H5Br -> NaBr + C3H5

Na + C4H7Br -> NaBr + C4H7

Na + C5H4BrN -> NaBr + C5H4N

Na + C7H4BrN -> NaBr + C7H5N

Na + C8H7Br -> NaBr + C8H8

Na + C9H9Br -> NaBr + C9H10

Reazioni di coordinazione (I- * 4294967295Na) + Na -> I- ΔrH° = 82,0 ± 9,6 kJ/mol

(Na+ * Na) + Na -> (Na+ * 2Na) ΔrH° = 133 kJ/mol

Altre reazioni Na + SO2 -> NaSO2

Na + C2H3I -> C2H3 + NaI

Na + C6H5I -> NaI + C6H5

1/2 C16H10Cr2O6 (sol) + Na (cr) -> C8H5CrNaO3 (sol) solvente = tetraidrofurano ΔrH° = -285,1 ± 3,6 kJ/mol

1/2C16H10Mo2O6 (sol) + Na (cr) -> C8H5MoNaO3 (sol) solvente = tetraidrofurano ΔrH° = -265,5 ± 3,6 kJ/mol

1/2C26H30Mo2O6 (sol) + Na (cr) -> C13H15MoNaO3 (sol) solvente = tetraidrofurano ΔrH° = -250,6 ± 6,0 kJ/mol

1/2C16H10O6W2 (sol) + Na (cr) -> C8H5NaO3W (sol) solvente = tetraidrofurano ΔrH° = -258,2 ± 6,0 kJ/mol

1/2C8Co2O8 (sol) + Na (cr) -> C4CoNaO4 (sol) solvente = tetraidrofurano ΔrH° = -318 ± 11 kJ/mol

C13H10O (sol) + Na (cr) -> C13H10NaO (sol) ΔrH° = -161,1 ± 2,5 kJ/mol

Composti

Bicarbonato di sodio Boroidruro di sodio Bromuro di sodio Carbonato di sodio Cloruro di sodio Esanitrocobaltato di sodio Fluoruro di sodio Fosfato di sodio Idruro di sodio Ioduro di sodio Ipoclorito di sodio Nitrato di sodio Nitrito di sodio Ossido di sodio Perossido di sodio Perossidisolfato di sodio Polisolfuro di sodio Seleniuro di sodio Solfato di sodio Solfito di sodio Solfuro di sodio Tellurito di sodio Tiosolfato di sodio Trifosfato pentasodico

Precauzioni Può incendiarsi spontaneamente o meno sull'acqua, a seconda della quantità di ossido e metallo esposto all'acqua. Normalmente, non si incendia nell'aria a temperature inferiori a 115 °C. Va manipolato e conservato in atmosfera di gas inerte al riparo dall'umidità. I vapori sono più pesanti dell'aria e si diffondono radenti al suolo.

Provoca gravi ustioni cutanee e gravi lesioni oculari. Se ingerito, provoca gravi bruciature alla bocca e alla gola, così come perforazione dell'esofago e dello stomaco.

Tossicità per la daphnia e per altri invertebrati acquatici CE50 - Daphnia magna (Pulce d'acqua grande) - 1.640 mg/l - 48 h.

Applicazioni

Il sodio è utilizzato nella produzione di titanio, ammoniuro di sodio, cianuro di sodio, perossido di sodio e idruro di sodio; il sodio liquido è stato impiegato come refrigerante per i reattori nucleari; il vapore di sodio è utilizzato nelle lampade stradali, producendo una brillante luce gialla; il sodio metallico è fondamentale nella fabbricazione di esteri e nella preparazione di composti organici; il sodio metallico può essere utilizzato per migliorare la struttura di alcune leghe, rimuovere incrostazioni dai metalli e purificare metalli fusi una lega di sodio con potassio (NaK) è un importante agente di trasmissione del calore; viene utilizzato nelle batterie; viene utilizzato nella preparazione di saponi; gli isotopi 22Na e 24Na sono stati utilizzati come traccianti radioattivi negli studi degli elettroliti nel corpo umano; il 22Na è un isotopo cosmogenico che è stato utilizzato per studiare il tempo di residenza dell'acqua nei bacini di acqua dolce. È stato impiegato per la datazione di acque superficiali e sotterranee giovani (fino a poche decine di anni); il 22Na viene utilizzato come sorgente per calibrare gli scanner di tomografia a emissione di positroni (PET) per verificare che gli strumenti funzionino correttamente.

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Note

Bibliografia

Voci correlate Cloruro di sodio Sodio alginato Abellaite

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