Sodium

Sodium
11 Na
Li ↑ N / A ↓ K Tableau p??riodique n??on ← → sodium magn??sium
Apparence
m??tallique blanc argent?? Raies spectrales de sodium
Propri??t??s g??n??rales
Nom, symbole, nombre	sodium, Na, 11
Prononciation	/ s oʊ r?? Je ə m / -Əm de SOH
??l??ment Cat??gorie	m??tal alcalin
Groupe, p??riode, bloc	(1) des m??taux alcalins , 3, s
Poids atomique standard	22.98976928 (2)
Configuration ??lectronique	[ Ne ] 3s 1 2,8,1
Histoire
D??couverte	Humphry Davy (1807)
Premier isolement	Humphry Davy (1807)
Propri??t??s physiques
Phase	solide
Densit?? (?? proximit?? rt)	0,968 g ?? cm -3
Liquid densit?? au mp	0,927 g ?? cm -3
Point de fusion	370,87 K , 97,72 ?? C, 207,9 ?? F
Point d'??bullition	1156 K, 883 ?? C, 1621 ?? F
Point critique	(Extrapolation) 2573 K, 35 MPa
La chaleur de fusion	2,60 kJ ?? mol -1
Chaleur de vaporisation	97,42 kJ ?? mol -1
Capacit?? thermique molaire	28,230 J ?? mol -1 ?? K -1
La pression de vapeur
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k ?? T (K) 554 617 697 802 946 1153
Propri??t??s atomiques
??tats d'oxydation	1, -1 (Fortement oxyde de base)
??lectron??gativit??	0,93 (??chelle de Pauling)
??nergies d'ionisation ( plus)	1er: 495,8 kJ ?? mol -1
	2??me: 4562 kJ ?? mol -1
	3??me: 6910,3 kJ ?? mol -1
Rayon atomique	186 h
Rayon covalente	166 ?? 21 heures
Rayon de Van der Waals	227 h
Miscellan??es
Crystal structure	cubique centr??
Ordre magn??tique	paramagn??tique
R??sistivit?? ??lectrique	(20 ?? C) 47,7 nΩ ?? m
Conductivit?? thermique	142 W ?? m -1 ?? K -1
Dilatation thermique	(25 ?? C) 71 um ?? m -1 ?? K -1
Vitesse du son (tige mince)	(20 ?? C) 3,200 m ?? s -1
Le module d'Young	10 GPa
Module de cisaillement	3,3 GPa
Module Bulk	6,3 GPa
Duret?? Mohs	0,5
Duret?? Brinell	0,69 MPa
Num??ro de registre CAS	7440-23-5
La plupart des isotopes stables
Article d??taill??: Isotopes du sodium
iso N / A demi-vie DM DE ( MeV) DP 22 Na trace 2,602 y β + → γ 0,5454 22 Ne * 1,27453 (2) 22 Ne ε → γ - 22 Ne * 1,27453 (2) 22 Ne β + 1,8200 22 Ne 23 Na 100% 23 Na est stable avec 12 neutrons

Le sodium est un ??l??ment chimique avec le symbole Na (du latin : natrium) dans le tableau p??riodique et de num??ro atomique 11. Ce est un, blanc argent??, m??tal hautement r??actif doux et est un membre des m??taux alcalins ; sa seule stable isotope est ²³ Na. Le m??tal libre ne se produit pas dans la nature, mais doit ??tre pr??par?? ?? partir de ses compos??s; il a d'abord ??t?? isol?? par Humphry Davy en 1807 par la ??lectrolyse de l'hydroxyde de sodium . Le sodium est le sixi??me plus abondant ??l??ment dans la cro??te de la Terre, et existe dans de nombreux min??raux comme le feldspath , sodalite et sel gemme. De nombreux sels de sodium sont tr??s solubles dans l'eau, et leurs sels de sodium a ??t?? lessiv?? par l'action de l'eau de sorte que chlorure et de sodium sont les ??l??ments dissous plus courantes en poids dans les instances de la Terre de l'eau oc??anique .

Beaucoup de compos??s du sodium sont utiles, comme l'hydroxyde de sodium (soude caustique) pour fabrication de savon, et le chlorure de sodium destin?? ?? ??tre utilis?? comme agent de d??givrage et un nutriment ( sel comestible). Le sodium est un ??l??ment essentiel pour tous les animaux et certaines plantes. Chez les animaux, les ions sodium sont utilis??s contre potassium ions de se charger sur les membranes cellulaires, ce qui permet la transmission de l'influx nerveux lorsque la charge est dissip??e. La n??cessit?? qui en d??coule d'animaux pour le sodium am??ne ?? ??tre class?? comme un macro-min??ral inorganique alimentaire.

Caract??ristiques

Physique

Sodium ?? temp??rature et pression standard est un m??tal doux qui peut ??tre facilement coup?? avec un couteau et est un bon conducteur de l'??lectricit??. Fra??chement expos??e, le sodium a un ??clat argent?? brillant qui se ternit rapidement, formant une couche de peinture blanche de l'hydroxyde de sodium et le carbonate de sodium. Ces propri??t??s changent ?? des pressions ??lev??es: ?? 1,5 Mbar, les changements de couleur au noir, puis au rouge transparent ?? 1,9 Mbar, et enfin claires transparent ?? trois Mbar. Tous ces allotropes sont isolants et electrides.

Lorsque sodium ou ses compos??s sont introduits dans une flamme, ils se tournent en jaune, parce que le excit??s 3s ??lectrons de sodium ??mettent un photon quand ils tombent de 3p ?? 3s; la longueur d'onde de ce photon correspondant ?? la ligne D ?? 589,3 nm. Interactions spin-orbite impliquant l'??lectron dans la scission orbitale 3p la ligne D en deux; structures hyperfins impliquant deux orbitales causent beaucoup plus de lignes.

Chimique

Spectre d'??mission pour le sodium, montrant la ligne D.

Un positif essai ?? la flamme pour le sodium a une couleur jaune vif.

Le sodium est g??n??ralement moins r??actifs que le potassium et plus r??actif que le lithium . Comme tous les m??taux alcalins , il r??agit exothermique avec l'eau, au point que suffisamment gros morceaux fondent ?? une sph??re et peuvent exploser; Cette r??action produit caustique d'hydroxyde de sodium et inflammable hydrog??ne gazeux. Quand a br??l?? dans l'air sec, il principalement formes le peroxyde de sodium, ainsi que certaines oxyde de sodium. Dans l'air humide, des r??sultats d'hydroxyde de sodium. Le sodium m??tallique est fortement r??duit, avec la r??duction des ions sodium, mais n??cessitant -2,71 volts potassium et lithium ont m??me des potentiels plus n??gatifs. Par cons??quent, l'extraction de m??tal de sodium de ses compos??s (tels que le chlorure de sodium) utilise une quantit?? importante d'??nergie.

Isotopes

20 isotopes de sodium sont connus, mais seulement ²³ Na est stable. Deux radioactifs, isotopes cosmog??niques sont le sous-produit de cosmique spallation de rayons: ²² Na avec une demi-vie de 2,6 ans et ²⁴ Na avec une demi-vie de 15 heures; tous les autres isotopes ont une demi-vie de moins d'une minute. Deux isom??res nucl??aires ont ??t?? d??couverts, le plus long v??cu un ??tre Na ^24m avec une demi-vie d'environ 20,2 microsecondes. Rayonnement neutronique aigu??, par exemple d'un nucl??aire accident de criticit??, transforme une partie de l'??curie ²³ Na dans le sang humain ?? ²⁴ Na; en mesurant la concentration de Na ²⁴ par rapport ?? ²³ Na, la dose de rayonnement neutronique de la victime peut ??tre calcul??.

Occurrence

²³ Na est cr???? dans le processus en fusionnant deux br??ler carbone carbone atomes ensemble; ce qui n??cessite des temp??ratures sup??rieures ?? 600 megakelvins et une ??toile avec au moins trois masses solaires. La cro??te de la Terre a 2,6% de sodium en poids, ce qui en fait la sixi??me ??l??ment le plus abondant sur Terre. En raison de sa r??activit?? ??lev??e, il ne se trouve jamais en tant que ??l??ment pur. Il se trouve dans de nombreux min??raux diff??rents, dont certains tr??s soluble, tel que halite et natron, d'autres beaucoup moins soluble tel que amphibole, et z??olite. L'insolubilit?? de certains min??raux, tels que de sodium cryolite et feldspath d??coule de leurs anions polym??res, qui dans le cas de feldspath est un polysilicate. Dans le milieu interstellaire, le sodium est identifi?? par la ligne D; si elle a une temp??rature ??lev??e de vaporisation, son abondance permis d'??tre d??tect?? par Mariner 10 en mercure de l'atmosph??re.

Compos??s

Structure de chlorure de sodium , montrant coordination octa??drique autour de Na ⁺ et Cl ^- centres. Ce cadre se d??sint??gre lors de la dissolution dans l'eau et remonter lors de l'??vaporation.

Compos??s de sodium sont d'une immense importance commerciale, ??tant particuli??rement centrale aux industries produisant du verre , papier, savon, et les textiles . Les compos??s de sodium qui sont les plus importants comprennent sel de table (Na Cl), carbonate de sodium (Na ₂ CO ₃ ), bicarbonate de soude (Na HCO _3), la soude caustique (NaOH), nitrate de sodium (Na NO ₃ ), di- et tri-phosphates de sodium, du thiosulfate de sodium (Na ₂ S ₂ O ₃ ?? 5H ₂ O), et borax (Na ₂ B ₄ O ₇ ?? 10H ₂ O). Dans ses compos??s, le sodium est habituellement liaison ionique ?? l'eau et anions, et est consid??r?? comme un dur Acide de Lewis.

Deux images ??quivalents de la structure chimique du st??arate de sodium, un savon typique.

Plus les savons sont des sels de sodium d' acides gras . des savons de sodium sont plus durs (point de fusion plus ??lev??) que les savons savons de potassium. Le chlorure de sodium est largement utilis?? pour antigivrage et d??givrage et comme agent de conservation; le bicarbonate de sodium est principalement utilis?? pour la cuisson. Avec potassium, de nombreux m??dicaments importants ont sodium ajout?? pour am??liorer leur biodisponibilit??; bien que dans la plupart des cas potassium est le mieux ions sodium est choisie pour son faible prix et de poids atomique. l'hydrure de sodium est utilis?? comme base pour diverses r??actions (telles que la r??action d'aldolisation ) en chimie organique, et comme un agent r??ducteur en chimie inorganique.

Les solutions aqueuses

Le sodium a tendance ?? former des compos??s solubles dans l'eau, tels que des halog??nures, des sulfates, des nitrates, des carboxylates et des carbonates. Les principales esp??ces aqueuses sont les complexes aquo [Na (H ₂ O) _n] ^+, dans laquelle n = 4-6. Repose-oxyg??ne L'affinit?? ??lev??e de sodium des ligands est la base de ??thers couronne; les antibiotiques macrolides, qui interf??rent avec le transport de Na ⁺ dans l'organisme infectant, sont fonctionnellement li??s et plus complexe.

Pr??cipitation directe de sels de sodium ?? partir de solutions aqueuses est rare, car les sels de sodium ont g??n??ralement une forte affinit?? pour l'eau; une exception est le bismuthate de sodium (NaBiO _3). De ce fait, les sels de sodium sont g??n??ralement isol??s sous forme de solides par evaporation ou par pr??cipitation avec un solvant organique tel que l'??thanol ; par exemple, seulement 0,35 g / l de chlorure de sodium se dissout dans l'??thanol. ??thers de la Couronne, comme 15-couronne-5, peuvent ??tre utilis??s en tant que catalyseur de transfert de phase.

La teneur en sodium en vrac peut ??tre d??termin??e par traitement avec un grand exc??s de ac??tate de zinc uranyle; l'hexahydrate (UO _{2) 2} ZnNa (CH ₃ CO ₂₎ ?? 6H ₂ O pr??cipit??s, qui peut ??tre pes??. Le c??sium et du rubidium ne interf??rent pas avec cette r??action, mais le potassium et le lithium font. Des concentrations plus faibles de sodium peuvent ??tre d??termin??es par spectrophotom??trie d'absorption atomique ou par potentiom??trie en utilisant des ??lectrodes s??lectives d'ions.

Electrides et sodides

Comme les autres m??taux alcalins, le sodium se dissout dans l'ammoniaque et des amines pour donner des solutions de couleur fonc??e; ??vaporation de ces solutions laisse un film brillant de sodium m??tallique. Les solutions contiennent du complexe de coordination (Na (NH _{3 6))} ^+, dont la charge positive est contrebalanc??e par ??lectrons que anions; cryptands permettent l'isolement de ces complexes comme des solides cristallins. Cryptands, comme les ??thers couronnes et autres ionophores, ont une forte affinit?? pour l'ion sodium; des d??riv??s de la alkalide Na ^- peuvent ??tre obtenus par addition de solutions ?? cryptands de sodium dans l'ammoniac par dismutation.

Compos??s organosodique

La structure du complexe de sodium (Na ^+, en jaune) et l'antibiotique monensine-A.

De nombreux compos??s ont ??t?? pr??par??s organosodique. En raison de la forte polarit?? des liaisons C-Na, ils se comportent comme des sources de carbanions (sels organiques ayant des anions ). Certains d??riv??s bien connus comprennent cyclopentadi??nide de sodium (NaCl ₅ H ₅₎ et trityle sodium ((C ₆ H _{5) 3} CNA).

Histoire

Le sel a ??t?? un produit important dans les activit??s humaines, comme indiqu?? par le mot salaire anglais, qui d??coule de salarium, les plaquettes de sel parfois donn??s aux soldats romains avec leurs autres salaires. Dans l'Europe m??di??vale, un compos?? de sodium avec le nom latin de sodanum a ??t?? utilis?? comme des maux de t??te rem??de. Le nom sodium est consid??r?? comme provenant de l'arabe Suda (صداع), ce qui signifie des maux de t??te, que les propri??t??s de maux de t??te soulageant de carbonate de sodium ou de la soude ??taient bien connus dans les premiers temps. L'abr??viation chimique de sodium a ??t?? publi?? par J??ns Jakob Berzelius dans son syst??me de symboles atomiques, et est une contraction de l'??l??ment de nouveau nom natrium latine, qui se r??f??re ?? l'??gyptienne natron, un sel min??ral naturel compos?? essentiellement de carbonate de sodium hydrat??. Natron avait historiquement plusieurs usages industriels et domestiques importants, plus tard ??clips?? par d'autres compos??s de sodium. Bien que sodium, parfois appel?? soude, avait longtemps ??t?? reconnu dans les compos??s, le m??tal lui-m??me n'a pas ??t?? isol?? jusqu'en 1807 par Sir Humphry Davy travers le ??lectrolyse de l'hydroxyde de sodium .

Sodium conf??re une couleur jaune intense aux flammes. D??s 1860, Kirchhoff et Bunsen a not?? la grande sensibilit?? d'un test de la flamme de sodium, et a d??clar?? dans Annalen der Physik und Chemie:

La production commerciale

B??n??ficiant d'applications plut??t sp??cialis??s, seulement environ 100 000 tonnes de sodium m??tallique sont produites annuellement. Le sodium m??tallique a ??t?? produit en 1855 par le commerce la r??duction carbothermique de la carbonate de sodium ?? 1 100 ?? C, dans ce qui est connu comme le Extraction de l'alumine:

Na ₂ CO ₃ + 2 → C 2 CO 3 Na +

Un proc??d?? apparent?? bas??e sur la r??duction de l'hydroxyde de sodium a ??t?? d??velopp?? en 1886.

Sodium est maintenant produit commercialement ?? travers le ??lectrolyse de fusion du chlorure de sodium , bas?? sur un proc??d?? brevet?? en 1924. Cela se fait dans un Downs cellule dans laquelle le NaCl est m??lang?? avec du chlorure de calcium pour abaisser le point de fusion en dessous de 700 ?? C. Comme calcium est inf??rieure ??lectropositif que le sodium, le calcium ne sera d??pos?? ?? la cathode. Cette m??thode est moins co??teuse que la pr??c??dente Castner processus de l'??lectrolyse de l'hydroxyde de sodium .

Qualit?? r??actif sodium dans des quantit??s de tonnes vendu pour environ US $ 3,30 / kg en 2009; inf??rieure m??tallique de puret?? vend pour beaucoup moins. Le march?? pour le sodium est instable en raison de la difficult?? dans son stockage et l'exp??dition; il doit ??tre stock?? dans un endroit sec atmosph??re de gaz inerte ou anhydre huile min??rale pour emp??cher la formation d'une couche superficielle de l'oxyde de sodium ou superoxyde de sodium. Ces oxydes peuvent r??agir violemment en pr??sence d' organiques mat??riaux. De petites quantit??s de sodium co??tent beaucoup plus cher, de l'ordre de US $ 165 / kg; le co??t ??lev?? est d?? en partie ?? la charge de l'exp??dition mati??res dangereuses.

Applications

Bien que le sodium m??tallique a des utilisations importantes, les principales applications de sodium utiliser dans ses nombreux compos??s; des millions de tonnes de chlorure , hydroxyde , et carbonate sont produites annuellement.

??l??ment gratuit

Le sodium m??tallique est utilis?? principalement pour la production de le borohydrure de sodium, de l'azide de sodium, indigo, et la triph??nylphosphine. Utilisations ant??rieures ??taient pour la fabrication de plomb t??tra??thyle et du titane m??tal; parce que les applications de ces produits chimiques ont ??t?? abandonn??es, la production de sodium a diminu?? apr??s 1970. Le sodium est ??galement utilis?? comme un m??tal d'alliage, un agent anti-desquamation, et comme un agent r??ducteur pour les m??taux alors que d'autres mat??riaux sont inefficaces. lampes ?? vapeur de sodium sont souvent utilis??s pour l'??clairage des rues dans les villes et donnent des couleurs allant du jaune-orange ?? la p??che que la pression augmente. Par lui-m??me ou avec le potassium, le sodium est un d??shydratant; il donne une coloration bleue intense avec benzoph??none lorsque le dessicat est sec. En la synth??se organique, de sodium est utilis?? dans diverses r??actions telles que la R??duction de Birch et le test de la fusion de sodium est r??alis??e pour analyser qualitativement compos??s. Lasers ??mettant de la lumi??re sur la ligne D, utilisant sodium, sont utilis??s pour cr??er artificielle ??toiles de guidage laser qui aider ?? la optique adaptative pour les t??lescopes en lumi??re visible terrestres.

Le transfert de chaleur

NaK diagramme de phase montrant le point de fusion du sodium en tant que fonction de la concentration de potassium. NAK avec 77% de potassium est eutectique et a le point de fusion le plus bas des alliages NaK ?? -12,6 ?? C.

Sodium liquide est utilis?? en tant que le transfert de chaleur de fluide en certains r??acteurs ?? neutrons rapides, en raison de sa conductivit?? thermique ??lev??e et une faible absorption de neutrons section transversale, qui est n??cessaire pour atteindre un haut flux de neutrons; le point d'??bullition ??lev??e permet au r??acteur de fonctionner ?? la pression ambiante. Inconv??nients de l'utilisation de sodium comprennent son opacit??, ce qui entrave la maintenance visuelle, et de ses propri??t??s explosives. Radioactif sodium-24 peut ??tre form??e par activation neutronique pendant le fonctionnement, ce qui pose un l??ger risque d'irradiation; la radioactivit?? se arr??te au bout de quelques jours apr??s le retrait du r??acteur. Si un r??acteur doit ??tre fr??quemment arr??t??e, NaK est utilis??e; parce qu'elle est liquide ?? temp??rature ambiante, tuyaux de refroidissement ne g??lent pas. Dans ce cas, la pyrophoricit?? de potassium signifie pr??cautions suppl??mentaires contre les fuites doivent ??tre prises. Une autre application de transfert de chaleur est en haute performance des moteurs ?? combustion interne avec valves ?? clapet, o?? les tiges de soupape partiellement remplies de sodium sont utilis??s en tant que caloduc refroidir les soupapes.

R??le biologique

Chez l'homme, le sodium est un nutriment essentiel qui r??gule le volume sanguin, la pression sanguine, l'??quilibre osmotique et pH; l'exigence minimum de sodium physiologique est de 500 milligrammes par jour. Le chlorure de sodium est la principale source de sodium dans l'alimentation, et est utilis?? comme assaisonnement et des conservateurs, comme par d??capage et saccad??e; la plus grande partie provient des aliments transform??s. Le DRI en sodium est de 2,3 grammes par jour, mais la moyenne des gens aux ??tats-Unis consomment 3,4 grammes par jour, le montant minimum qui favorise l'hypertension ; ?? son tour, provoque 7,6 millions de d??c??s pr??matur??s dans le monde.

Le syst??me r??nine-angiotensine r??gule la quantit?? de fluides et de sodium dans le corps. R??duction de la pression sanguine et la concentration de sodium dans le r??sultat de rein dans la production de la r??nine, qui ?? son tour produit aldost??rone et angiotensine, en conservant sodium dans l'urine. En raison de l'augmentation de la concentration de sodium, la production de r??nine diminue, et la concentration de sodium retours ?? la normale. Le sodium est ??galement important dans la fonction des neurones et osmor??gulation entre les cellules et la liquide extracellulaire, leur distribution m??diation chez tous les animaux par Na ⁺ / K ⁺ -ATPase; par cons??quent, le sodium est le cation le plus important dans le liquide extracellulaire.

En plantes C4, le sodium est un micronutriments qui aide dans le m??tabolisme, en particulier dans la r??g??n??ration de phospho??nolpyruvate et la synth??se de la chlorophylle. Dans d'autres, il se substitue ?? potassium dans plusieurs r??les, comme le maintien la pression de turgescence et en aidant ?? l'ouverture et la fermeture des stomates. Sodium en exc??s dans le sol limite l'absorption d'eau en raison de la baisse potentiel de l'eau, ce qui peut entra??ner un fl??trissement; des concentrations similaires dans le cytoplasme peut conduire ?? l'inhibition enzymatique, qui ?? son tour provoque une n??crose et la chlorose. Pour ??viter ces probl??mes, les plantes m??canismes d??velopp??s qui limitent l'absorption de sodium par les racines, les stocker dans la cellule vacuoles, et de les contr??ler sur de longues distances; l'exc??s de sodium peut ??galement ??tre stock?? dans les tissus v??g??taux vieux, limiter les dommages ?? la nouvelle croissance.

Pr??cautions

Soins est n??cessaire dans le traitement de sodium ??l??mentaire, car il g??n??re de l'hydrog??ne inflammable et caustique d'hydroxyde de sodium au contact avec de l'eau; sodium en poudre peut br??ler spontan??ment dans l'air ou de l'oxyg??ne. L'exc??s de sodium peut ??tre retir?? en toute s??curit?? par hydrolyse dans une armoire ventil??e; ce est g??n??ralement fait par traitement s??quentiel avec de l'isopropanol, de l'??thanol et de l'eau. Isopropanol r??agit tr??s lentement, la g??n??ration du correspondant alcoolate et de l'hydrog??ne. Extincteurs ?? base d'eau acc??l??rer feux de sodium; ceux ?? base de dioxyde de carbone et bromochlorodifluorom??thane perdre de leur efficacit?? quand ils se dissipent. Un agent extincteur est efficace Met-LX, qui comprend environ 5% Saran dans du chlorure de sodium ainsi que des agents d'??coulement; il est le plus souvent appliqu?? ?? la main avec une boule. D'autres mat??riaux comprennent Lith +, qui a poudre de graphite et un organophosphor??s retardateur de flamme, et le sable sec.