Le sodium est-il un métal ou un non-métal ? C'est une erreur de croire que la deuxième option. Le sodium est un métal doux et blanc argenté qui entre dans le tableau périodique au numéro atomique 11.
De plus, il (plus précisément, ses composés) est connu depuis l'Antiquité ! Même la Bible mentionne le sodium comme agent de nettoyage. Cependant, il s'agit d'une référence historique, bien qu'intéressante. Maintenant, il convient de parler des caractéristiques de cet élément et de ses autres caractéristiques.
Propriétés physiques
Ainsi, la réponse à la question "Le sodium est-il un métal ou un non-métal ?" extrêmement claire. Même en regardant cette substance, vous pouvez tout comprendre. De toute évidence, qui, soit dit en passant, même s'il a une couleur blanc argenté, mais en couches minces a une teinte violette.
C'est une substance très plastique. Les métaux mous sont ceux qui peuvent être forgés sans trop d'efforts et se distinguent également par leur ductilité et leur fusibilité. Mais en ce qui concerne le sodium, ce mot peut être appliqué au sens littéral. Il peut être coupé avec un couteau sans effort. Au fait, une coupe fraîche brille très fort. Les autres propriétés comprennent :
- Densité. Dans des conditions normales - 0,971 g / cm³.
- Les points de fusion et d'ébullition sont respectivement de 97,81 ° C et 882,95 ° C.
- Capacité calorifique molaire - 28,23 J / (K.mol).
- La chaleur spécifique de fusion et d'évaporation est de 2,64 kJ/mol et 97,9 kJ/mol, respectivement.
- Volume molaire - 23,7 cm³ / mol.
Il est à noter que sous pression, le sodium (Na) devient rouge et transparent. Dans cet état, ce métal ressemble beaucoup au rubis.
Si vous le placez à température ambiante, il forme des cristaux en symétrie cubique. Cependant, en l'abaissant à -268 °C, on peut voir comment le métal passe dans la phase hexagonale. Pour comprendre de quoi on parle, il suffit de rappeler le graphite. Ceci est un excellent exemple d'un cristal hexagonal.
Oxydation et combustion
Passons maintenant aux propriétés chimiques du sodium (Na). Ce métal alcalin s'oxyde facilement lorsqu'il est exposé à l'air. En conséquence, de l'oxyde de sodium (Na 2 O) est formé. Il ressemble à des cristaux cubiques incolores. Il s'agit d'une substance inorganique binaire formant un sel qui est utilisée comme réactif dans le processus de synthèse. Avec son aide, de l'hydroxyde de sodium et d'autres composés sont fabriqués.
Par conséquent, afin de protéger le métal de l'exposition à l'oxygène, il est stocké dans du kérosène.
Mais lors de la combustion, du peroxyde de sodium (Na 2 O 2) se forme. Ils ressemblent à des cristaux blanc-jaune, qui se caractérisent par une interaction vigoureuse avec l'eau, accompagnée d'un dégagement de chaleur. Le Na 2 O 2 est utilisé pour blanchir la soie, la laine, les tissus, la paille, la viscose et la pâte de bois.
Réactions avec l'eau
Le sodium métallique mou blanc argenté interagit également avec succès avec H 2 O. La réaction avec l'eau est très violente. Un petit morceau de sodium placé dans ce liquide flotte vers le haut et, en raison de la chaleur dégagée, il commence à fondre. En conséquence, il se transforme en une boule blanche, qui se déplace à un rythme rapide le long de la surface de l'eau dans différentes directions.
Cette réaction très efficace s'accompagne d'un dégagement d'hydrogène. Lors de la réalisation d'une telle expérience, il faut faire attention, car elle peut s'enflammer. Et tout se passe selon l'équation suivante : 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2.
Interactions avec les non-métaux
Le sodium est un métal, on peut aussi l'appeler un agent réducteur fort, ce qu'il est. Comme d'autres substances alcalines, cependant. Ainsi, il interagit vigoureusement avec de nombreux non-métaux, à l'exception du carbone, de l'iode et des gaz nobles, qui comprennent le radon radioactif, le krypton, le néon, le xénon, l'argon et l'hélium. De telles réactions ressemblent à ceci : 2Na + Cl 2 → 2NaCl. Ou voici un autre exemple : 2Na + H 2 → 250-450°C 2NaH.
A noter que le sodium est plus actif que le lithium. En principe, il peut réagir avec l'azote, mais très mal (en décharge luminescente). À la suite de cette interaction, une substance instable se forme, appelée nitrure de sodium. Ce sont des cristaux gris foncé qui réagissent avec l'eau et se décomposent lorsqu'ils sont chauffés. Ils sont formés selon l'équation : 6Na + N 2 → 2Na 3 N.
Réactions avec les acides
Ils devraient également être répertoriés, en parlant des caractéristiques chimiques du sodium. Avec les acides dilués, cette substance interagit comme un métal ordinaire. Il ressemble à ceci : 2Na + 2HCl → 2NaCl + H 2.
Avec les substances concentrées, caractérisées par des réactions oxydatives, le sodium interagit différemment, ces réactions s'accompagnent de la libération de produits de réduction. Voici un exemple de formule : 8Na + 10NHO 3 → 8NaNO 3 + 3H 2 O.
Il convient également de noter que le sodium, un métal alcalin, est facilement soluble dans l'ammoniac liquide (NH 3), dont une solution à 10% est bien connue de tous sous le nom d'ammoniac. L'équation ressemble à ceci: Na + 4NH3 → - 40 ° С Na 4. Cette réaction produit une solution bleue.
Le métal interagit également avec l'ammoniac gazeux, mais lorsqu'il est chauffé. Cette réaction ressemble à ceci: 2Na + 2NH3 → 35 0 ° С 2NaNH 2 + Н 2.
Autres connexions
En énumérant les principales propriétés du sodium, il convient également de mentionner qu'il peut interagir avec le mercure - un élément unique qui, dans des conditions normales, est un liquide lourd blanc-argenté, tout en étant un métal.
À la suite de cette réaction, un alliage se forme. Son nom exact est l'amalgame de sodium. Cette substance est utilisée comme agent réducteur qui, dans ses propriétés, est plus douce que le métal pur. Si vous le soumettez à un traitement thermique avec du potassium, vous obtenez un alliage liquide.
Et ce métal peut également se dissoudre dans les éthers dits couronnes - composés macrohétérocycliques, mais uniquement en présence de solvants d'origine organique. À la suite de cette réaction, un alcalide (sel, agent réducteur fort) ou un électride (solvant bleu) se forme.
Il est également impossible de ne pas mentionner que les halogénures d'alkyle, qui sont des substances halogéno-carbonées, donnent des composés organosodiques avec un excès de sodium. Dans l'air, ils s'enflamment généralement spontanément. Et dans l'eau, ils explosent.
Application
Les propriétés et les caractéristiques du sodium lui permettent d'être largement utilisé dans l'industrie, la métallurgie et la chimie préparative comme agent réducteur puissant. De plus, cette substance est impliquée :
- Dans le séchage de solvants d'origine organique.
- Dans la production de batteries sodium-soufre.
- Dans les soupapes d'échappement des moteurs de camions. Joue le rôle d'un radiateur liquide.
- Dans la fabrication de fils électriques conçus pour des courants élevés.
- Dans les alliages avec du césium, du rubidium et du potassium. Avec ces substances, le sodium forme un liquide de refroidissement très efficace, qui, soit dit en passant, est utilisé sur les neutrons rapides dans les réacteurs nucléaires.
- dans les lampes à décharge de gaz.
Et ce ne sont là que quelques-unes de ses applications. Mais le chlorure de sodium est le plus répandu dans le monde. C'est dans presque toutes les maisons, car c'est du sel de table.
Et il est également impossible de ne pas mentionner que la croûte terrestre contient 2,6 % de sodium. Et en général, il se situe à la 7e place dans le classement des éléments les plus courants dans la nature et à la 5e place dans la liste des métaux les plus courants. Il est impossible de trouver du sodium dans la nature sous sa forme pure, car il est chimiquement actif, mais on le trouve en quantités énormes sous forme de sulfate, de carbonate, de nitrate et de chlorure.
Rôle biologique
Donc, tout le plus basique sur le sujet "Le sodium est-il un métal ou un non-métal?" il a été dit. Enfin, quelques mots sur le rôle biologique de cette substance.
Le sodium est un élément essentiel de tout organisme vivant. L'humain ne fait pas exception. Voici ses rôles :
- Maintient la pression osmotique.
- Transporte le dioxyde de carbone.
- Normalise l'équilibre hydrique.
- Favorise le transport du glucose, des acides aminés, des anions à travers les membranes cellulaires.
- Par son échange avec les ions potassium, il influence la formation du potentiel d'action.
- Il a un effet positif sur le métabolisme des protéines.
- Participe au processus d'hydratation.
Le sodium se trouve dans presque tous les aliments. Mais ses principales sources sont le sel et le bicarbonate de soude. La vitamine D améliore l'absorption de cette substance.
La carence en sodium ne se produit pas, mais des problèmes liés à l'utilisation de quantités insuffisantes de celui-ci peuvent survenir pendant le jeûne. Cela se traduit par une perte de poids, des vomissements, une mauvaise absorption des monosaccharides et la formation de gaz dans le tractus gastro-intestinal. Dans les cas graves, des névralgies et des convulsions surviennent. Par conséquent, il est préférable de ne pas exposer votre corps à une famine sévère.
Sodium(Natrium), Na, un élément chimique du groupe I du système périodique de Mendeleïev : numéro atomique 11, masse atomique 22,9898 ; un métal mou blanc argenté qui s'oxyde rapidement à partir de la surface dans l'air. L'élément naturel est constitué d'un isotope stable 23 Na.
Référence historique. Les composés naturels du sodium - sel commun NaCl, soude Na 2 CO 3 - sont connus depuis l'Antiquité. Le nom "Sodium", dérivé de l'arabe natrun, grec. nitron, à l'origine appelé soude naturelle. Déjà au XVIIIe siècle, les chimistes connaissaient de nombreux autres composés de sodium. Cependant, le métal lui-même n'a été obtenu qu'en 1807 par G. Davy par électrolyse de la soude caustique NaOH. Au Royaume-Uni, aux États-Unis et en France, l'élément s'appelle Sodium (du mot espagnol soda - soda), en Italie - sodio.
Répartition du sodium dans la nature. Le sodium est un élément typique de la partie supérieure de la croûte terrestre. Sa teneur moyenne dans la lithosphère est de 2,5% en poids, en roches ignées acides (granites et autres) 2,77, en basiques (basaltes et autres) 1,94, en ultrabasiques (roches du manteau) 0,57. En raison de l'isomorphisme de Na + et Ca 2+ , en raison de la proximité de leurs rayons ioniques, des feldspaths sodium-calcium (plagioclases) se forment dans les roches ignées. Dans la biosphère, on observe une forte différenciation du sodium : les roches sédimentaires sont en moyenne appauvries en sodium (dans les argiles et les schistes 0,66%), il y en a peu dans la plupart des sols (moyenne 0,63%). Le nombre total de minéraux de sodium est de 222. Na est légèrement retenu sur les continents et amené par les fleuves vers les mers et les océans, où sa teneur moyenne est de 1,035 % (Na est le principal élément métallique de l'eau de mer). L'évaporation dans les lagunes marines côtières, ainsi que dans les lacs continentaux des steppes et des déserts, précipite les sels de sodium, qui forment des strates de roches salifères. Les principaux minéraux à l'origine du sodium et de ses composés sont l'halite (sel gemme) NaCl, le salpêtre chilien NaNO 3, la thénardite Na 2 SO 4, la mirabilite Na 2 SO 4 10H 2 O, le trona NaH (CO 3) 2 2H 2 O Le Na est un bioélément important, la matière vivante contient en moyenne 0,02 % de Na ; il y en a plus chez les animaux que chez les plantes.
Propriétés physiques du sodium. A température ordinaire, le sodium cristallise en un réseau cubique, a = 4,28 Å. Rayon atomique 1,86Å, rayon ionique Na + 0,92Å. Densité 0,968 g/cm 3 (19,7°C), t pl 97,83°C, t bp 882,9°C ; capacité calorifique spécifique (20 °C) 1,23 10 3 j/(kg K) ou 0,295 cal/(g deg) ; coefficient de conductivité thermique 1,32 10 2 W/(m K) ou 0,317 cal/(cm sec deg); coefficient de température de dilatation linéaire (20 °C) 7,1 10 -5 ; résistivité électrique (0 °C) 4,3 10 -8 ohm m (4,3 10 -6 ohm cm). Le sodium est paramagnétique, susceptibilité magnétique spécifique +9,2·10 -6 ; très plastique et souple (se coupe facilement au couteau).
Propriétés chimiques du sodium. Le potentiel d'électrode normal du sodium est de -2,74 V ; potentiel d'électrode dans la masse fondue -2,4 V. La vapeur de sodium donne à la flamme une couleur jaune vif caractéristique. La configuration des électrons externes de l'atome est 3s 1 ; dans tous les composés connus, le sodium est monovalent. Son activité chimique est très élevée. Lors de l'interaction directe avec l'oxygène, selon les conditions, de l'oxyde de Na 2 O ou du peroxyde de Na 2 O 2 se forme - des substances cristallines incolores. Avec l'eau, le sodium forme l'hydroxyde NaOH et H 2 ; la réaction peut s'accompagner d'une explosion. Les acides minéraux forment les sels solubles dans l'eau correspondants avec le sodium, mais par rapport à l'acide sulfurique à 98-100 %, le sodium est relativement inerte.
La réaction du sodium avec l'hydrogène commence à 200 °C et conduit à la formation d'hydrure de NaH, une substance cristalline hygroscopique incolore. Avec le fluor et le chlore, le sodium interagit directement déjà à des températures ordinaires, avec le brome - uniquement lorsqu'il est chauffé; il n'y a pas d'interaction directe avec l'iode. Il réagit violemment avec le soufre, formant du sulfure de sodium, l'interaction de la vapeur de sodium avec l'azote dans le champ d'une décharge électrique silencieuse conduit à la formation de nitrure de Na 3 N, et avec le carbone à 800-900 ° C - à la formation de Na carbure 2C2.
Le sodium se dissout dans l'ammoniac liquide (34,6 g pour 100 g de NH 3 à 0°C) pour former des complexes d'ammoniac. Lorsque de l'ammoniac gazeux passe à travers du sodium fondu à 300-350 °C, il se forme de l'amine de sodium NaNH 2 - une substance cristalline incolore facilement décomposée par l'eau. Un grand nombre de composés organosodiques sont connus, qui ont des propriétés chimiques très similaires aux composés organolithiens, mais les surpassent en réactivité. Les composés organosodiques sont utilisés en synthèse organique comme agents alkylants.
Le sodium est un constituant de nombreux alliages pratiquement importants. Les alliages de Na - K, contenant 40 à 90% de K (en masse) à une température d'environ 25 ° C, sont des liquides blanc argenté, caractérisés par une activité chimique élevée, inflammables à l'air. Les conductivités électrique et thermique des alliages Na-K liquides sont inférieures aux valeurs correspondantes pour Na et K. Les amalgames de sodium sont facilement obtenus en introduisant du sodium métallique dans le mercure; au-dessus de 2,5 % de Na (en masse) à température ordinaire sont déjà des solides.
Obtenir du sodium. La principale méthode industrielle d'obtention de sodium est l'électrolyse du chlorure de sodium fondu NaCl contenant des additifs KCl, NaF, CaCl 2 et autres, qui réduisent le point de fusion du sel à 575-585 ° C. L'électrolyse du NaCl pur conduirait à de grandes pertes de sodium par évaporation, puisque les points de fusion du NaCl (801 °C) et les points d'ébullition du Na (882,9 °C) sont très proches. L'électrolyse est réalisée dans des électrolyseurs à diaphragme, les cathodes sont en fer ou en cuivre, les anodes sont en graphite. Simultanément au sodium, on obtient du chlore. L'ancienne méthode d'obtention du sodium est l'électrolyse de l'hydroxyde de sodium fondu NaOH, qui est beaucoup plus cher que le NaCl, mais se décompose électrolytiquement à une température plus basse (320-330 °C).
Application de sodium. Le sodium et ses alliages sont largement utilisés comme liquides de refroidissement pour les processus nécessitant un chauffage uniforme dans la plage de 450 à 650 ° C - dans les soupapes des moteurs d'avion et en particulier dans les centrales nucléaires. Dans ce dernier cas, les alliages Na-K servent de réfrigérants de métal liquide (les deux éléments ont de petites sections efficaces d'absorption des neutrons thermiques, pour Na 0,49 barn), ces alliages se distinguent par des points d'ébullition et des coefficients de transfert de chaleur élevés et n'interagissent pas avec la structure les matériaux à haute température développés dans les centrales électriques, les réacteurs nucléaires. Le composé NaPb (10% Na en masse) est utilisé dans la production de plomb tétraéthyle, l'agent antidétonant le plus efficace. Dans un alliage à base de plomb (0,73 % Ca, 0,58 % Na et 0,04 % Li) utilisé pour fabriquer des roulements d'essieux de wagons, le sodium est un additif de durcissement. En métallurgie, le sodium sert d'agent réducteur actif dans la production de certains métaux rares (Ti, Zr, Ta) par des méthodes métallothermiques ; en synthèse organique - dans les réactions de réduction, condensation, polymérisation et autres.
En raison de la forte activité chimique du sodium, sa manipulation nécessite des précautions. Le contact avec l'eau sodique est particulièrement dangereux, car il peut provoquer un incendie et une explosion. Les yeux doivent être protégés par des lunettes, les mains par des gants en caoutchouc épais; Le contact du sodium avec la peau ou les vêtements mouillés peut causer de graves brûlures.
sodium dans le corps. Le sodium est l'un des principaux éléments impliqués dans le métabolisme minéral des animaux et des humains. Contenu principalement dans les fluides extracellulaires (dans les érythrocytes humains environ 10 mmol / kg, dans le sérum sanguin 143 mmol / kg); participe au maintien de la pression osmotique et de l'équilibre acido-basique, à la conduction de l'influx nerveux. Le besoin humain quotidien en chlorure de sodium varie de 2 à 10 g et dépend de la quantité de ce sel perdue avec la sueur. La concentration d'ions sodium dans le corps est régulée principalement par l'hormone du cortex surrénalien - l'aldostérone. La teneur en sodium des tissus végétaux est relativement élevée (environ 0,01 % poids humide). Chez les halophytes (espèces poussant sur des sols très salins), le sodium crée une forte pression osmotique dans la sève cellulaire et favorise ainsi l'extraction de l'eau du sol.
En médecine, le sulfate de sodium, le chlorure de NaCl (pour la perte de sang, la perte de liquide, les vomissements, etc.), le borate de Na 2 B 4 O 7 10H 2 O (comme antiseptique), le bicarbonate de NaHCO 3 (comme expectorant, ainsi que pour le lavage et rinçage avec rhinite, laryngite et autres), Na 2 S 2 O 3 thiosulfate 3 5H 2 O (agent anti-inflammatoire, désensibilisant et antitoxique) et Na 3 C 6 H 5 O citrate 7 5½H 2 O (médicament du groupe des anticoagulants).
Les isotopes radioactifs obtenus artificiellement 22 Na (demi-vie T ½ = 2,64 g) et 24 Na (T ½ = 15 h) sont utilisés pour déterminer le débit sanguin dans certaines parties du système circulatoire dans les maladies cardiovasculaires et pulmonaires, l'endartérite oblitérante et autres. Des solutions radioactives de sels de sodium (par exemple, 24 NaCl) sont également utilisées pour déterminer la perméabilité vasculaire, étudier la teneur totale en sodium échangeable dans le corps, le métabolisme eau-sel, l'absorption par l'intestin, les processus d'activité nerveuse et dans d'autres expériences expérimentales. études.
En 1890, une méthode électrolytique d'obtention de l'élément n ° 11 a été développée.Essentiellement, il s'agissait du transfert à l'industrie de l'expérience d'il y a 80 ans - l'expérience de Davy. L'électrolyse a été soumise à une fusion de soude caustique, seules les sources d'énergie étaient déjà différentes - plus avancées que la colonne voltaïque. Après 34 ans, l'ingénieur américain G. Downe a fondamentalement changé le processus de production de sodium électrolytique, remplaçant l'alcali par du sel de table beaucoup moins cher. Aujourd'hui, la production mondiale de sodium se mesure en centaines de milliers de tonnes. À quoi est-il dépensé ?
Tout d'abord, pour la production de certains composés de l'élément n ° 11 - après tout, ils ne se trouvent pas tous dans la nature. Le sel gemme (ou) NaCI, le salpêtre chilien NaN03, Na3AlF6, le sel de Glauber Na2SO4 10NaO, Ma2B407 10H2O et certains sont les principaux naturels. Et des sels de sodium aussi importants que, par exemple, la soude ou l'hyposulfite, doivent être obtenus artificiellement. Heureusement, la production de ces substances se passe de sodium métallique. Mais le cyanure de sodium, utilisé en électrochimie et dans l'extraction des métaux non ferreux, est mieux obtenu en utilisant l'élément n° 11 lui-même comme matière première.
Ou un autre exemple. Un dérivé de l'ammoniac, l'amidure de sodium NaNH2, est obtenu en faisant réagir du NH3 liquide avec du sodium métallique. Cette substance est instable, elle réagit violemment avec l'eau et, en général, lorsque vous travaillez avec elle, vous ne devez pas être moins prudent que lorsque vous travaillez avec du sodium métallique. L'amide de sodium est nécessaire pour obtenir deux substances très importantes pour nous - l'indigo synthétique et la vitamine A. Par conséquent, pour obtenir à la fois un colorant et une vitamine, il est nécessaire. Il est également nécessaire pour la production d'un autre produit organique important, qui ne contient pas de sodium. Un composé intermétallique de sodium avec du plomb (en masse de sodium, il est de 10%) est utilisé dans la production d'un agent antidétonant bien connu - le plomb tétraéthyle. De toute évidence, ici, le rôle de l'initiateur de la réaction est attribué au sodium, comme dans les expériences bien connues de S.V. Lebedev et de ses collaborateurs.
En 1928, un groupe de chimistes de Leningrad dirigé par le professeur S. V. Lebedev a synthétisé le premier caoutchouc synthétique au monde, appelé butadiène de sodium. "Butadiène" - parce que ce SC est un produit de polymérisation du butadiène-1,3, et "sodium-" - parce que c'est l'élément qui a servi de catalyseur pour le processus de polymérisation.
Les matières premières dans la production de détergents synthétiques sont le plus souvent des alcools supérieurs (c'est-à-dire des alcools dont les molécules contiennent de longues chaînes d'atomes de carbone). Ces alcools sont obtenus par la réduction des acides correspondants, et le meilleur agent réducteur dans ces réactions est toujours le même.
Pour beaucoup, il semblera probablement étrange de dire que l'élément numéro 11 est nécessaire au transport. Néanmoins, c'est le cas Dans la production de plomb tétraéthyle - qui reste le carburant antidétonant le plus courant - un alliage de plomb et de sodium (dans un rapport de 9: 1) est utilisé comme matière première. Un autre alliage à base de plomb, qui contient 0,58 % de sodium, est nécessaire pour le transport ferroviaire. Les saules de cet alliage sont utilisés pour fabriquer des roulements d'essieux pour les wagons de chemin de fer.
Le sodium métallique - à la fois solide et liquide - conduit et transfère très bien la chaleur. C'est la base de son utilisation comme liquide de refroidissement. Le sodium joue ce rôle dans un certain nombre d'industries chimiques (lorsqu'un chauffage uniforme à une température de 450 à 650 ° C est nécessaire), dans les machines de moulage par injection, dans les soupapes des moteurs d'avion et dans les réacteurs nucléaires. Il est également important pour la technologie nucléaire que le sodium ne capture pratiquement pas les neutrons thermiques et n'affecte pas le déroulement d'une réaction nucléaire en chaîne.
Il ne faut pas oublier une autre utilisation importante du sodium. En tant qu'un des agents réducteurs les plus actifs, l'élément 11 est utilisé pour obtenir certains métaux rares, tels que le zirconium.
Faut-il s'étonner, après tout cela, que la production de sodium continue d'augmenter ?
Nous terminons l'histoire de l'élément n ° 11 avec les mots de Dmitry Ivanovich Mendeleev, écrits il y a de nombreuses années, mais doublement vrais de nos jours: «La production de sodium métallique est l'une des découvertes les plus importantes de la chimie, non seulement parce que le concept des corps simples s'est élargi et est devenu plus correct, mais surtout parce que dans le sodium les propriétés chimiques sont visibles, seulement faiblement exprimées dans d'autres métaux bien connus.
Un compte rendu détaillé des propriétés chimiques du sodium est omis car il s'agit de l'un des rares chapitres de chimie suffisamment détaillés dans les manuels scolaires.
LE SODIUM DANS LES SOUS-MARINS
Le sodium fond à 98 ° C et ne bout qu'à 883 ° C. Par conséquent, la plage de température de l'état liquide de cet élément est assez large. C'est pourquoi (et aussi en raison de la faible section efficace de capture des neutrons) le sodium a commencé à être utilisé dans l'ingénierie de l'énergie nucléaire comme liquide de refroidissement. En particulier, les sous-marins nucléaires américains sont équipés de centrales à circuits sodium. La chaleur générée dans le réacteur chauffe le sodium liquide qui circule entre le réacteur et le générateur de vapeur. Dans le générateur de vapeur, le patrium, en se refroidissant, évapore l'eau et la vapeur à haute pression résultante fait tourner la turbine à vapeur. Aux mêmes fins, un alliage de sodium et de potassium est utilisé.
PHOTOSYNTHÈSE INORGANIQUE. Habituellement, l'oxydation du sodium produit un oxyde de composition Na20. Cependant, si le sodium est brûlé dans de l'air sec à une température élevée, du peroxyde de Na-202 se forme à la place de l'oxyde. Cette substance cède facilement son atome d'oxygène "collant" et possède donc de fortes propriétés oxydantes. À une certaine époque, le peroxyde de sodium était largement utilisé pour blanchir les chapeaux de paille. Or la proportion de chapeaux de paille dans l'utilisation du peroxyde de sodium est négligeable ; ses principales quantités sont utilisées pour le blanchiment du papier et pour la régénération de l'air dans les sous-marins. Lorsque le peroxyde de sodium interagit avec le dioxyde de carbone, un processus inverse à la respiration se produit ; 2Na2O2 + 2C02-2Na2C03 + 02, c'est-à-dire que le dioxyde de carbone est lié et libéré. Comme une feuille verte !
SODIUM I . Au moment où le sodium a été découvert, l'alchimie n'était plus à l'honneur, et l'idée de transformer le sodium en n'excitait pas l'esprit des scientifiques naturels. Cependant, maintenant beaucoup de sodium est consommé pour obtenir de l'or. Le "minerai doré" est traité avec une solution de cyanure de sodium (et il est obtenu à partir de sodium élémentaire). En même temps, il se transforme en un composé complexe soluble, à partir duquel il est isolé à l'aide de zinc. Les orpailleurs sont parmi les principaux consommateurs d'élément n°11. A l'échelle industrielle, le cyanure de sodium est obtenu en faisant réagir du sodium, de l'ammoniac et du coke à une température d'environ 800°C.
FILS DE SODIUM. La conductivité électrique du sodium est trois fois inférieure à celle du cuivre. Mais le sodium est 9 fois plus léger ! Il s'avère que les fils de sodium sont plus rentables que ceux en cuivre. Bien sûr, les fils fins ne sont pas en sodium, mais il est conseillé de fabriquer des pneus pour courants élevés à partir de sodium. Ces pneus sont des tuyaux en acier soudés aux extrémités, remplis de sodium à l'intérieur. Ces pneus sont moins chers que ceux en cuivre.
SODIUM DANS L'EAU
Chaque écolier sait ce qui se passe lorsque vous laissez tomber un morceau de sodium dans l'eau. Plus précisément, pas dans l'eau, mais dans l'eau, car le sodium est plus léger que l'eau. La chaleur dégagée lors de la réaction du sodium avec l'eau est suffisante pour faire fondre le sodium, et maintenant une boule de sodium traverse l'eau, entraînée par l'hydrogène libéré. Cependant, la réaction du sodium avec l'eau n'est pas seulement amusante et dangereuse ; au contraire, il est souvent utile. Les huiles de transformateur, les alcools, les éthers et autres huiles organiques sont nettoyés de manière fiable des traces d'eau avec du sodium, et à l'aide d'amalgame de sodium (c'est-à-dire un alliage de sodium avec du mercure), vous pouvez rapidement déterminer la teneur en humidité de nombreux composés. réagit beaucoup plus calmement avec l'eau que le sodium lui-même. Pour déterminer la teneur en humidité, une certaine quantité d'amalgame de sodium est ajoutée à l'échantillon organique, et la teneur en humidité est jugée par le volume d'hydrogène libéré.
CEINTURE DE SODIUM DE LA TERRE. Il est tout à fait naturel que le sodium ne se trouve jamais à l'état libre sur Terre - ce métal est trop actif. Mais dans les couches supérieures de l'atmosphère - à une altitude d'environ 80 km - une couche de sodium atomique a été découverte. A cette altitude, il n'y a pratiquement pas d'oxygène, de vapeur d'eau et rien du tout avec quoi le sodium pourrait réagir. Le sodium a également été détecté par des méthodes spectrales dans l'espace interstellaire.
ISOTOPES DE SODIUM
Le sodium naturel est constitué d'un seul isotope avec un nombre de masse de 23. Il existe 13 isotopes radioactifs connus de cet élément, et deux d'entre eux présentent un intérêt considérable pour la science. Le sodium-22, en décomposition, émet des positrons - des particules chargées positivement, dont la masse est égale à la masse des électrons. Cet isotope avec une demi-vie de 2,58 ans est utilisé comme source de positons. Et l'isotope sodium-24 (sa demi-vie est d'environ 15 heures) est utilisé en médecine pour le diagnostic et le traitement de certaines formes de leucémie, une grave maladie du sang.
COMMENT LE SODIUM EST OBTENU. Un électrolyseur moderne pour la production de sodium est une structure assez impressionnante, ressemblant extérieurement à un four. Ce "poêle" est constitué de briques réfractaires et est entouré d'une enveloppe en acier à l'extérieur. Par le bas, à travers le fond de la cellule, une anode en graphite est introduite, entourée d'une grille annulaire - un diaphragme. Cette maille ne permet pas au sodium de pénétrer dans l'espace anodique, où il est libéré.
Sinon, le sodium brûlerait dans le chlore. L'anode, soit dit en passant, est également annulaire. Il est en acier. Accessoire obligatoire de l'électrolyseur - deux bouchons. L'un est installé au-dessus de l'anode pour collecter le chlore, l'autre - au-dessus de la cathode pour éliminer le sodium.
Un mélange de chlorure de sodium et de chlorure de calcium soigneusement séché est chargé dans l'électrolyseur. Ce mélange fond à une température plus basse que le chlorure de sodium pur. Habituellement effectué à une température d'environ 600 ° C.
Un courant continu d'une tension d'environ 6 V est appliqué aux électrodes ; Les ions Na+ sont déchargés à la cathode et du sodium métallique est libéré. Le sodium flotte et est évacué dans un collecteur spécial (bien sûr, sans accès à l'air). Les ions chlore Cl- sont évacués à l'anode et gazeux
Faut-il s'étonner, après tout cela, que la production de sodium continue d'augmenter ?
Nous terminons notre histoire sur l'élément n ° 11 avec les mots de Dmitry Ivanovich Mendeleev, écrits il y a de nombreuses années, mais doublement vrais de nos jours: «La production de sodium métallique est l'une des découvertes les plus importantes de la chimie, non seulement parce que le concept des corps simples s'est élargi et est devenu plus correct grâce à cela, mais surtout parce que dans le sodium les propriétés chimiques sont visibles, seulement faiblement exprimées dans d'autres métaux bien connus.
Un compte rendu détaillé des propriétés chimiques du sodium est omis car il s'agit de l'un des rares chapitres de chimie suffisamment détaillés dans les manuels scolaires.
- SODIUM SUR UN SOUS-MARIN. Le Na fond à 98°C et ne bout qu'à 883°C. Par conséquent, l'intervalle de température de l'état liquide de cet élément est assez grand. C'est pourquoi (et aussi en raison de la faible section efficace de capture des neutrons) le sodium a commencé à être utilisé dans l'ingénierie de l'énergie nucléaire comme liquide de refroidissement. En particulier, les sous-marins nucléaires américains sont équipés de centrales à circuits sodium. La chaleur générée dans le réacteur chauffe le sodium liquide qui circule entre le réacteur et le générateur de vapeur. Dans le générateur de vapeur, le sodium, en se refroidissant, évapore l'eau et la vapeur à haute pression qui en résulte fait tourner la turbine à vapeur. Aux mêmes fins, un alliage de sodium et de potassium est utilisé.
- PHOTOSYNTHÈSE INORGANIQUE. Habituellement, lorsque le sodium est oxydé, il se forme un oxyde de la composition Na 2 O. Cependant, si le sodium est brûlé dans de l'air sec à une température élevée, alors au lieu d'oxyde, du peroxyde de Na 2 O 2 se forme. Cette substance cède facilement son atome d'oxygène "supplémentaire" et possède donc de fortes propriétés oxydantes. À une certaine époque, le peroxyde de sodium était largement utilisé pour blanchir les chapeaux de paille. Or la proportion de chapeaux de paille dans l'utilisation du peroxyde de sodium est négligeable ; ses principales quantités sont utilisées pour le blanchiment du papier et pour la régénération de l'air dans les sous-marins. Lorsque le peroxyde de sodium interagit avec le dioxyde de carbone, il se produit un processus inverse de la respiration : 2Na 2 O 2 + 2CO 2 → 2Na 2 CO 3 + O 2, c'est-à-dire que le dioxyde de carbone se lie et que de l'oxygène est libéré. Comme une feuille verte !
- SODIUM ET OR. Au moment de la découverte du n ° 11, l'alchimie n'était plus à l'honneur et l'idée de transformer le sodium en or n'excitait pas l'esprit des scientifiques naturels. Cependant, maintenant beaucoup de sodium est consommé pour obtenir de l'or. Le "minerai doré" est traité avec une solution de cyanure de sodium (et il est obtenu à partir de sodium élémentaire). Dans ce cas, l'or est converti en un composé complexe soluble, à partir duquel il est isolé à l'aide de zinc. Les orpailleurs sont parmi les principaux consommateurs d'élément n°11. A l'échelle industrielle, le cyanure de Na est obtenu par réaction de sodium, d'ammoniac et de coke à une température d'environ 800°C.
- FILS DE SODIUM. La conductivité électrique du sodium est trois fois inférieure à celle du cuivre. Mais le sodium est 9 fois plus léger ! Il s'avère que les fils de sodium sont plus rentables que ceux en cuivre. Bien sûr, les fils fins ne sont pas en sodium, mais il est conseillé de fabriquer des bus pour les courants élevés à partir de sodium. Ces pneus sont des tuyaux en acier soudés aux extrémités, remplis de sodium à l'intérieur. Ces pneus sont moins chers que ceux en cuivre.
- SODIUM DANS L'EAU. Chaque écolier sait ce qui se passe lorsque vous laissez tomber un morceau de sodium dans l'eau. Plus précisément, pas dans l'eau, mais dans l'eau, car le sodium est plus léger que l'eau. La chaleur dégagée par la réaction du sodium avec l'eau est suffisante pour faire fondre le sodium. Et maintenant une boule de sodium traverse l'eau, entraînée par l'hydrogène libéré. Cependant, la réaction du sodium avec l'eau n'est pas seulement amusante et dangereuse ; au contraire, il est souvent utile. Le sodium nettoie de manière fiable les huiles de transformateur, les alcools, les éthers et autres substances organiques des traces d'eau, et en utilisant l'amalgame de sodium (c'est-à-dire un alliage de sodium avec du mercure), vous pouvez déterminer rapidement la teneur en humidité de nombreux composés. L'amalgame réagit beaucoup plus calmement avec l'eau que le sodium lui-même. Pour déterminer la teneur en humidité, une certaine quantité d'amalgame de sodium est ajoutée à un échantillon de matière organique, et la teneur en humidité est jugée par le volume d'hydrogène libéré.
- CEINTURE DE SODIUM DE LA TERRE. Il est tout à fait naturel que Na ne se trouve jamais à l'état libre sur Terre - ce métal est trop actif. Mais dans les couches supérieures de l'atmosphère - à une altitude d'environ 80 km - une couche de sodium atomique a été découverte. A cette altitude, il n'y a pratiquement pas d'oxygène, de vapeur d'eau et rien du tout avec quoi le sodium pourrait réagir. Le sodium a également été détecté par des méthodes spectrales dans l'espace interstellaire.
- ISOTOPES DE SODIUM. Le sodium naturel est constitué d'un seul isotope avec un nombre de masse de 23. Il existe 13 isotopes radioactifs connus de cet élément, et deux d'entre eux présentent un intérêt considérable pour la science. Le sodium-22, en décomposition, émet des positrons - des particules chargées positivement, dont la masse est égale à la masse des électrons. Cet isotope avec une demi-vie de 2,58 ans est utilisé comme source de positons. Et l'isotope sodium-24 (sa demi-vie est d'environ 15 heures) est utilisé en médecine pour le diagnostic et le traitement de certaines formes de leucémie, une grave maladie du sang.
Comment le sodium est obtenu
Un électrolyseur moderne pour la production de sodium est une structure assez impressionnante, ressemblant extérieurement à un four. Ce "poêle" est constitué de briques réfractaires et est entouré d'une enveloppe en acier à l'extérieur. Par le bas, à travers le fond de la cellule, une anode en graphite est introduite, entourée d'une grille annulaire - un diaphragme. Cette maille empêche le sodium de pénétrer dans l'espace anodique, où le chlore est libéré. Sinon, l'élément #11 brûlerait dans le chlore. L'anode, soit dit en passant, est également annulaire. Il est en acier. Accessoire obligatoire de l'électrolyseur - deux bouchons. L'un est installé au-dessus de l'anode pour collecter le chlore, l'autre - au-dessus de la cathode pour éliminer le sodium.
Un mélange de chlorure de sodium et de chlorure de calcium soigneusement séché est chargé dans l'électrolyseur. Un tel mélange fond à une température plus basse que le chlorure de sodium pur. Typiquement, l'électrolyse est effectuée à une température d'environ 600°C.
Un courant continu d'une tension d'environ 6 V est appliqué aux électrodes ; Les ions Na + sont évacués à la cathode et du sodium métallique est libéré. Le sodium flotte et est évacué dans un collecteur spécial (bien sûr, sans accès à l'air). A l'anode, des nones de chlore Cl - sont évacués et du chlore gazeux est libéré - un sous-produit précieux de la production de sodium.
En règle générale, l'électrolyseur fonctionne sous une charge de 25 à 30 000 A, tandis que 400 à 500 kg de sodium et 600 à 700 kg de chlore sont produits par jour.
"LE MÉTAL LE PLUS MÉTALLIQUE". Ceci est parfois appelé sodium. Ce n'est pas tout à fait juste : dans le tableau périodique, l'augmentation des propriétés métalliques se produit lorsque vous vous déplacez de droite à gauche et de haut en bas. Ainsi, les analogues de sodium du groupe - francium, rubidium, césium, potassium - ont des propriétés métalliques plus prononcées que le sodium. (Bien sûr, seules les propriétés chimiques sont visées.) Mais le sodium possède également une gamme complète de propriétés chimiques "métalliques". Il abandonne facilement ses électrons de valence (un par atome), présente toujours une valence 1+ et possède des propriétés réductrices prononcées. L'hydroxyde de sodium NaOH est un alcali fort. Tout cela s'explique par la structure de l'atome de sodium, sur la coque externe duquel se trouve un électron, et l'atome s'en sépare facilement.
Le sodium (du latin Natrium, désigné par le symbole Na) est un élément de numéro atomique 11 et de poids atomique 22,98977. C'est un élément du sous-groupe principal du premier groupe, la troisième période du tableau périodique des éléments chimiques de Dmitry Ivanovich Mendeleev. La substance simple sodium est molle, fusible (tmelt 97,86 ° C), ductile, légère (densité 0,968 g / cm3), métal alcalin blanc argenté.
Le sodium naturel est constitué d'un seul isotope avec un nombre de masse de 23. Au total, 15 isotopes et 2 isomères nucléaires sont actuellement connus. La plupart des isotopes radioactifs produits artificiellement ont une demi-vie inférieure à une minute. Seuls deux isotopes ont des demi-vies relativement longues : le 22Na émetteur de positrons avec une demi-vie de 2,6 ans, qui est utilisé comme source de positrons et dans la recherche scientifique, et le 24Na avec une demi-vie de 15 heures, utilisé en médecine diagnostiquer et traiter certaines formes de leucémie.
Le sodium sous forme de divers composés est connu depuis l'Antiquité. Le chlorure de sodium (NaCl) ou sel de table est l'un des composés vitaux les plus importants, on pense qu'il est devenu connu de l'homme au néolithique, c'est-à-dire qu'il s'avère que l'humanité utilise le chlorure de sodium depuis plus de six mille ans ! Dans l'Ancien Testament, il est fait mention d'une substance appelée "neter", elle était utilisée comme détergent. Très probablement - il s'agit de soude, de carbonate de sodium, que l'on trouve dans les eaux des lacs salés d'Égypte.
Au XVIIIe siècle, les chimistes connaissaient déjà un grand nombre de composés du sodium ; les sels de ce métal étaient largement utilisés en médecine et dans l'industrie textile (pour la teinture des tissus et le tannage du cuir). Cependant, le sodium métallique n'a été obtenu qu'en 1807 par le chimiste anglais Humphry Davy.
Les domaines d'application les plus importants du sodium sont l'ingénierie nucléaire, la métallurgie et l'industrie de la synthèse organique. Dans l'ingénierie de l'énergie nucléaire, le sodium et son alliage avec le potassium sont utilisés comme liquides de refroidissement métalliques. En métallurgie, un certain nombre de métaux réfractaires sont obtenus par la méthode du sodium métallique ; en réduisant KOH avec du sodium, le potassium est isolé. De plus, le sodium est utilisé comme additif qui renforce les alliages de plomb. Dans l'industrie de la synthèse organique, le sodium est utilisé dans la production de nombreuses substances. Le sodium agit comme catalyseur dans la préparation de certains polymères organiques. Les composés de sodium les plus importants sont l'oxyde de sodium Na2O, le peroxyde de sodium Na2O2 et l'hydroxyde de sodium NaOH. Le peroxyde de sodium est utilisé pour le blanchiment des tissus, pour la régénération de l'air dans les pièces isolées. L'hydroxyde de sodium est l'un des produits les plus importants de l'industrie chimique de base. En quantités colossales, il est consommé pour purifier les produits du raffinage du pétrole. De plus, l'hydroxyde de sodium est largement utilisé dans les industries du savon, du papier, du textile et autres, ainsi que dans la production de fibres artificielles.
Le sodium est l'un des éléments les plus importants impliqués dans le métabolisme minéral des animaux et des humains. Dans le corps humain, le sodium sous forme de sels solubles (chlorure, phosphate, bicarbonate) se trouve principalement dans les fluides extracellulaires - plasma sanguin, lymphe, sucs digestifs. La pression osmotique du plasma sanguin est maintenue au niveau requis, principalement grâce au chlorure de sodium.
Les symptômes d'une carence en sodium sont une perte de poids, des vomissements, la formation de gaz dans le tractus gastro-intestinal et une mauvaise absorption des acides aminés et des monosaccharides. Une carence prolongée provoque des crampes musculaires et des névralgies. Un excès de sodium provoque un gonflement des jambes et du visage, ainsi qu'une augmentation de l'excrétion de potassium dans les urines.
Propriétés biologiques
Le sodium appartient au groupe des macroéléments qui, avec les microéléments, jouent un rôle important dans le métabolisme minéral des animaux et des humains. Les macronutriments se trouvent dans le corps en quantités importantes, en moyenne de 0,1 à 0,9 % du poids corporel. La teneur en sodium dans le corps d'un adulte est de 55 à 60 g pour 70 kg de poids corporel. L'élément numéro onze est principalement contenu dans les fluides extracellulaires: dans le sang - 160-240 mg, dans le plasma - 300-350 mg, dans les érythrocytes - 50-130 mg. Le tissu osseux contient jusqu'à 180 mg de sodium, l'émail des dents est beaucoup plus riche en ce macronutriment - 250 mg. Dans les poumons, il concentre jusqu'à 250 mg, dans le cœur 185 mg de sodium. Le tissu musculaire contient environ 75 mg de sodium.
La fonction principale du sodium dans le corps des humains, des animaux et même des plantes est de maintenir l'équilibre eau-sel dans les cellules, de réguler la pression osmotique et l'équilibre acido-basique. Pour cette raison, la teneur en sodium des cellules végétales est assez élevée (environ 0,01% poids humide), le sodium crée une forte pression osmotique dans la sève des cellules et aide ainsi à extraire l'eau du sol. Chez l'homme et l'animal, le sodium est responsable de la normalisation de l'activité neuromusculaire (participe à la conduction normale de l'influx nerveux) et retient les minéraux nécessaires dans le sang à l'état dissous. En général, le rôle du sodium dans la régulation du métabolisme est beaucoup plus large, car cet élément est nécessaire à la croissance et à l'état normaux du corps. Le sodium joue le rôle d'un "courrier", délivrant diverses substances à chaque cellule, par exemple la glycémie. Il prévient l'apparition de chaleur ou d'insolation et a également un effet vasodilatateur prononcé.
Le sodium interagit activement avec d'autres éléments, de sorte qu'avec le chlore, ils empêchent la fuite de liquide des vaisseaux sanguins dans les tissus adjacents. Cependant, le principal "partenaire" du sodium est le potassium, en coopération avec lequel il remplit la plupart des fonctions ci-dessus. La dose quotidienne optimale de sodium pour les enfants est de 600 à 1 700 milligrammes, pour les adultes de 1 200 à 2 300 milligrammes. En équivalent sel de table (la source de sodium la plus populaire et la plus abordable), cela correspond à 3 à 6 grammes par jour (100 grammes de sel de table contiennent 40 grammes de sodium). Les besoins quotidiens en sodium dépendent principalement de la quantité de sels perdus avec la sueur et peuvent atteindre jusqu'à 10 grammes de NaCl. Le sodium se trouve dans presque tous les aliments (une quantité importante dans le pain de seigle, les œufs de poule, le fromage à pâte dure, le bœuf et le lait), mais le corps en reçoit la majeure partie du sel de table. L'assimilation du onzième élément se fait principalement au niveau de l'estomac et de l'intestin grêle, la vitamine D contribue à une meilleure absorption du sodium. Dans le même temps, les aliments riches en protéines et surtout salés peuvent entraîner des difficultés d'absorption. La concentration d'ions sodium dans le corps est régulée principalement par l'hormone du cortex surrénalien - l'aldostérone, les reins retiennent ou libèrent du sodium, selon qu'une personne abuse ou reçoit moins de sodium. Pour cette raison, dans des conditions externes normales et un bon fonctionnement des reins, ni carence ni excès de sodium ne peuvent se produire. Le manque de cet élément peut se produire avec un certain nombre de régimes végétariens. De plus, les personnes exerçant des activités physiques intenses et les athlètes subissent de fortes pertes de sodium avec la sueur. Une carence en sodium est également possible avec divers empoisonnements, accompagnés de transpiration abondante, de vomissements et de diarrhée. Cependant, ce déséquilibre peut être facilement comblé par de l'eau minérale, à partir de laquelle le corps reçoit non seulement du sodium, mais également une certaine quantité d'autres sels minéraux (potassium, chlore et lithium).
Avec un manque de sodium (hyponatrémie), des symptômes tels qu'une perte d'appétit, une diminution des sensations gustatives, des crampes d'estomac, des nausées, des vomissements, la formation de gaz se produisent, à la suite de tout cela - une perte de poids sévère. Une carence prolongée provoque des crampes musculaires et des névralgies : le patient peut éprouver des difficultés d'équilibre lors de la marche, des étourdissements et de la fatigue, et un état de choc peut survenir. Les symptômes d'une carence en sodium comprennent également des problèmes de mémoire, des changements d'humeur soudains et la dépression.
Un excès de sodium provoque une rétention d'eau dans le corps, ce qui entraîne une augmentation de la densité sanguine, donc une augmentation de la pression artérielle (hypertension), des œdèmes et des maladies vasculaires. De plus, un excès de sodium entraîne une augmentation de l'excrétion de potassium dans les urines. La quantité maximale de sel qui peut être traitée par les reins est d'environ 20 à 30 grammes, une plus grande quantité est déjà mortelle !
En médecine, un grand nombre de préparations de sodium sont utilisées, les plus couramment utilisées sont le sulfate de sodium, le chlorure (pour la perte de sang, la perte de liquide, les vomissements); thiosulfate Na2S2O3∙5H2O (agent anti-inflammatoire et antitoxique) ; borate Na2B4O7∙10H2O (antiseptique); bicarbonate NaHCO3 (comme expectorant, ainsi que pour le lavage et le rinçage avec rhinite, laryngite).
Sel de table - un assaisonnement indispensable et précieux pour la nourriture était connu dans les temps anciens. Aujourd'hui, le chlorure de sodium est un produit bon marché, avec le charbon, le calcaire et le soufre, c'est l'un des «quatre grands» minéraux, le plus important pour l'industrie chimique. Mais il y avait des moments où le prix du sel était égal à celui de l'or. Ainsi, par exemple, dans la Rome antique, les légionnaires recevaient souvent des salaires non pas avec de l'argent, mais avec du sel, d'où le mot soldat. Le sel était livré à Kievan Rus depuis la région des Carpates, ainsi que depuis les lacs salés et les estuaires des mers Noire et Azov. Son extraction et sa livraison coûtaient si cher que lors des fêtes solennelles, il n'était servi que sur les tables des seuls invités nobles, tandis que le reste se dispersait "sans salé". Même après l'annexion du royaume d'Astrakhan avec ses lacs salés de la mer Caspienne à la Rus', le prix du sel n'a pas diminué, ce qui a provoqué le mécontentement des segments les plus pauvres de la population, qui a dégénéré en un soulèvement connu sous le nom de Salt Émeute (1648). Pierre I en 1711 a introduit un monopole sur le commerce du sel en tant que matière première stratégiquement importante, le droit exclusif de commerce du sel pour l'État a duré jusqu'en 1862. Jusqu'à présent, l'ancienne tradition a été préservée pour accueillir les invités avec "du pain et du sel", ce qui signifiait partager la chose la plus chère de la maison.
Tout le monde connaît l'expression : « Pour connaître une personne, il faut manger une livre de sel avec elle », mais peu de gens ont réfléchi au sens de cette phrase. On estime qu'une personne consomme jusqu'à 8 kilogrammes de chlorure de sodium par an. Il s'avère que l'expression populaire n'implique qu'un an - après tout, un poud de sel (16 kg) peut être consommé pendant cette période.
La conductivité électrique du sodium est trois fois inférieure à celle du cuivre. Cependant, le sodium est neuf fois plus léger, donc les fils de sodium, s'ils existaient, seraient moins chers que les fils de cuivre. Certes, il existe des barres d'acier remplies de sodium conçues pour les courants élevés.
On estime que le sel gemme en quantité équivalente à la teneur en chlorure de sodium des océans occuperait un volume de 19 millions de mètres cubes. km (50% de plus que le volume total du continent nord-américain au-dessus du niveau de la mer). Un prisme de ce volume avec une surface de base de 1 km2 peut atteindre la Lune 47 fois ! Le sel extrait des eaux de la mer pourrait recouvrir l'ensemble des terres du globe d'une couche de 130 m ! Aujourd'hui, la production totale de chlorure de sodium à partir de l'eau de mer a atteint 6 à 7 millions de tonnes par an, soit environ un tiers de la production mondiale totale.
Lorsque le peroxyde de sodium interagit avec le dioxyde de carbone, un processus inverse à la respiration se produit :
2Na2O2 + 2CO2 → 2Na2CO3 + O2
Au cours de la réaction, le dioxyde de carbone est lié et l'oxygène est libéré. Cette réaction a trouvé une application dans les sous-marins pour la régénération de l'air.
Un fait intéressant a été établi par des scientifiques canadiens. Ils ont découvert que chez les personnes colériques et irritables, le sodium est rapidement excrété par le corps. Chez les personnes calmes et amicales, ainsi que chez celles qui éprouvent des émotions positives, par exemple chez les amoureux, cette substance est bien absorbée.
Avec l'aide de sodium, le 3 janvier 1959, une comète artificielle a été créée à une distance de 113 000 km de la Terre en jetant de la vapeur de sodium dans l'espace mondial depuis un vaisseau spatial soviétique volant vers la Lune. La lueur brillante de la comète au sodium a permis d'affiner la trajectoire du premier avion qui est passé le long de la route Terre-Lune.
Les sources riches en sodium comprennent le sel de mer raffiné, les sauces soja de qualité, divers cornichons, la choucroute et les bouillons de viande. En petite quantité, le onzième élément est présent dans les algues, les huîtres, les crabes, les carottes et betteraves fraîches, la chicorée, le céleri et le pissenlit.
Histoire
Les composés naturels du sodium - le sel de table NaCl et la soude Na2CO3 - sont connus de l'homme depuis l'Antiquité. Les anciens Égyptiens utilisaient de la soude naturelle, extraite des eaux des lacs de soude, pour l'embaumement, le blanchiment des toiles, la cuisson des aliments, la fabrication de peintures et de glacis. Les Égyptiens appelaient ce composé neter, cependant, ce terme désignait non seulement la soude naturelle, mais aussi l'alcali en général, y compris celui obtenu à partir de la cendre végétale. Des sources grecques ultérieures (Aristote, Dioscoride) et romaines (Plutarque) mentionnent également cette substance, mais déjà sous le nom de "nitron". L'ancien historien romain Pline l'Ancien a écrit que dans le delta du Nil, la soude (il l'appelle "nitrum") était isolée de l'eau de la rivière, sous forme de gros morceaux qu'elle mettait en vente. Ayant une grande quantité d'impuretés, principalement du charbon, cette soude avait une couleur grise et parfois même noire. Dans la littérature arabe médiévale, le terme "natron" apparaît, d'où progressivement aux XVIIe-XVIIIe siècles. le terme "natra" est formé, c'est-à-dire la base à partir de laquelle le sel de table peut être obtenu. De "natra" est venu le nom moderne de l'élément.
L'abréviation moderne "Na" et le mot latin "natrium" ont été utilisés pour la première fois en 1811 par Jens Jakob Berzelius, académicien et fondateur de la Société suédoise des médecins, pour désigner les sels minéraux naturels, dont la soude. Ce nouveau terme a remplacé le nom original "sodium", qui a été donné au métal par le chimiste anglais Humphry Davy, qui a été le premier à obtenir du sodium métallique. On pense que Devi était guidé par le nom latin de soda - "soda", bien qu'il y ait une autre hypothèse: en arabe, il y a le mot "suda", qui signifie mal de tête, dans les temps anciens, cette maladie était traitée avec de la soude. Il convient de noter que dans un certain nombre de pays d'Europe occidentale (Grande-Bretagne, France, Italie), ainsi qu'aux États-Unis d'Amérique, le sodium est appelé sodium.
Malgré le fait que les composés de sodium sont connus depuis très longtemps, il n'a été possible d'obtenir le métal sous sa forme pure qu'en 1807, par le chimiste anglais Humphry Davy à la suite de l'électrolyse d'hydroxyde de sodium solide légèrement humidifié NaOH. Le fait est que le sodium ne pouvait pas être obtenu par les méthodes chimiques traditionnelles - en raison de la forte activité du métal, alors que la méthode de Davy était en avance sur la pensée scientifique et les développements techniques de l'époque. Au début du 19ème siècle, la seule source de courant réellement applicable et adaptée était une colonne voltaïque. Celui utilisé par Davy avait 250 paires de plaques de cuivre et de zinc. Le procédé décrit par D.I. Mendeleïev, dans l'une de ses œuvres, était extrêmement complexe et énergivore : « Connecter un morceau de soude caustique humide (pour obtenir la conductivité galvanique) au pôle positif (du cuivre ou du charbon) et creuser un évidement dans celui-ci, dans lequel le mercure était coulé, connecté au pôle négatif (cathode) d'une forte colonne voltaïque, Davy a remarqué que dans le mercure, lorsqu'un courant passe, un métal spécial est dissous, moins volatil que le mercure, et capable de décomposer l'eau, formant à nouveau de la soude caustique. En raison de la forte intensité énergétique, la méthode alcaline n'a été distribuée industriellement qu'à la fin du XIXe siècle - avec l'avènement de sources d'énergie plus avancées, et en 1924, l'ingénieur américain G. Downs a fondamentalement changé le processus de production de sodium électrolytique, remplaçant alcali avec du sel de table beaucoup moins cher.
Un an après la découverte de Davy, Joseph Gay-Lussac et Louis Tenard obtenaient du sodium non pas par électrolyse, mais en faisant réagir de la soude caustique avec du fer chauffé au rouge. Plus tard encore, St. Clair Deville a développé une méthode par laquelle le sodium a été obtenu en réduisant la soude avec du charbon en présence de calcaire.
Être dans la nature
Le sodium est l'un des éléments les plus courants - le sixième en termes de contenu quantitatif dans la nature (parmi les non-métaux, seul l'oxygène est plus courant - 49,5% et le silicium - 25,3%) et le quatrième parmi les métaux (seul le fer est plus courant - 5,08 %, aluminium - 7,5 % et calcium - 3,39 %). Son clarke (teneur moyenne dans la croûte terrestre), selon diverses estimations, varie de 2,27% en poids à 2,64%. La majeure partie de cet élément se trouve dans divers aluminosilicates. Le sodium est un élément typique de la partie supérieure de la croûte terrestre, ce qui peut être facilement décelé par le degré de teneur en métal dans diverses roches. Ainsi, la concentration la plus élevée de sodium - 2,77% en masse - dans les roches ignées acides (granites et plusieurs autres), dans les roches basiques (basaltes et autres), la teneur moyenne en onzième élément est déjà de 1,94% en masse. Les roches ultramafiques du manteau ont la plus faible teneur en sodium - seulement 0,57 %. Pauvre en onzième élément et roches sédimentaires (argiles et schistes) - 0,66% en poids, non riches en sodium et la plupart des sols - une teneur moyenne d'environ 0,63%.
En raison de sa grande réactivité, le sodium n'existe dans la nature que sous forme de sels. Le nombre total de minéraux de sodium connus est supérieur à deux cents. Cependant, loin d'être tous considérés comme les plus importants, qui sont les principales sources d'obtention de ce métal alcalin et de ses composés. Il convient de mentionner l'halite (sel gemme) NaCl, la mirabilite (sel de Glauber) Na2SO4 10H2O, le salpêtre chilien NaNO3, la cryolite Na3, le tincal (borax) Na2B4O7∙10H2O, le trona NaHCO3∙Na2CO3∙2H2O, la thénardite Na2SO4, ainsi que les silicates naturels, comme l'albite Na, la néphéline Na, contenant en plus du sodium et d'autres éléments. Du fait de l'isomorphisme de Na+ et Ca2+, dû à la proximité de leurs rayons ioniques, des feldspaths sodiques-calciques (plagioclases) se forment dans les roches ignées.
Le sodium est le principal élément métallique de l'eau de mer, on estime que les eaux de l'océan mondial contiennent 1,5 1016 tonnes de sels de sodium (la concentration moyenne de sels solubles dans les eaux de l'océan mondial est d'environ 35 ppm, soit 3,5 % en poids, pour la part de sodium qu'ils représentent 1,07%). Une concentration aussi élevée est due au soi-disant cycle du sodium dans la nature. Le fait est que ce métal alcalin est plutôt faiblement retenu sur les continents et est activement transporté par les eaux fluviales vers les mers et les océans. L'évaporation dans les lagunes marines côtières, ainsi que dans les lacs continentaux des steppes et des déserts, précipite les sels de sodium, qui forment des strates de roches salifères. Des dépôts similaires de sels de sodium sous une forme relativement pure existent sur tous les continents, à la suite de l'évaporation des mers anciennes. Ces processus se déroulent à notre époque, par exemple le lac Salt Lake, situé dans l'État de l'Utah (États-Unis), Baskunchak (Russie, district d'Akhtubinsky), les lacs salés du territoire de l'Altaï (Russie), ainsi que le Mer Morte et autres endroits similaires.
Le sel gemme forme de vastes dépôts souterrains (souvent de plusieurs centaines de mètres d'épaisseur) qui contiennent plus de 90 % de NaCl. Le gisement de sel typique du Cheshire (la principale source de chlorure de sodium au Royaume-Uni) couvre une superficie de 60 km sur 24 et a une épaisseur de lit de sel d'environ 400 m. Ce gisement à lui seul est estimé à plus de 1011 tonnes.
De plus, le sodium est un bioélément important, on le trouve en quantité relativement importante dans les organismes vivants (en moyenne 0,02 %, principalement sous forme de NaCl), et chez les animaux il est plus présent que dans les plantes. La présence de sodium a été établie dans l'atmosphère solaire et l'espace interstellaire. Dans les couches supérieures de l'atmosphère (à une altitude d'environ 80 kilomètres), une couche de sodium atomique a été découverte. Le fait est qu'à une telle hauteur, l'oxygène, la vapeur d'eau et d'autres substances avec lesquelles le sodium pourrait interagir sont presque totalement absents.
Application
Le sodium métallique et ses composés sont largement utilisés dans diverses industries. En raison de sa grande réactivité, ce métal alcalin est utilisé en métallurgie comme agent réducteur pour la production de métaux tels que le niobium, le titane, l'hafnium et le zirconium par métallothermie. Dans la première moitié du XIXe siècle, le sodium était utilisé pour isoler l'aluminium (du chlorure d'aluminium), aujourd'hui le onzième élément et ses sels sont encore utilisés comme modificateur dans la production de certaines qualités d'alliages d'aluminium coulé. De plus, le sodium est utilisé dans un alliage à base de plomb (0,58% Na), qui est utilisé dans la fabrication de roulements axiaux pour les voitures de chemin de fer, le métal alcalin de cet alliage est un élément de renforcement. Le sodium et ses alliages avec le potassium sont des liquides de refroidissement dans les réacteurs nucléaires, car les deux éléments ont de petites sections efficaces d'absorption pour les neutrons thermiques (0,49 grange pour Na). De plus, ces alliages ont des points d'ébullition et des coefficients de transfert de chaleur élevés et n'interagissent pas avec les matériaux de structure à haute température développés dans les réacteurs nucléaires, n'affectant ainsi pas le déroulement de la réaction en chaîne.
Cependant, l'énergie nucléaire n'est pas la seule à utiliser le sodium comme caloporteur - l'élément n ° 11 est largement utilisé comme caloporteur pour les processus nécessitant un chauffage uniforme dans la plage de température de 450 à 650 ° C - dans les soupapes des moteurs d'avions, dans les soupapes d'échappement des camions, dans les presses à injecter sous pression. Un alliage de sodium, potassium et césium (Na 12%, K 47%, Cs 41%) a un point de fusion record (seulement 78 ° C), c'est pourquoi il a été proposé comme fluide de travail des moteurs de fusée ioniques. Dans l'industrie chimique, le sodium est utilisé dans la production de sels de cyanure, de détergents synthétiques (détergénures) et de préparations pharmaceutiques. Dans la production de caoutchouc artificiel, le sodium joue le rôle de catalyseur qui combine les molécules de butadiène en un produit dont les propriétés ne sont pas inférieures aux meilleures qualités de caoutchouc naturel. Le composé NaPb (10% Na en masse) est utilisé dans la production de plomb tétraéthyle, l'agent antidétonant le plus efficace. La vapeur de sodium est utilisée pour remplir les lampes à décharge haute et basse pression (NLVD et NLND). Une lampe au sodium est remplie de néon et contient une petite quantité de sodium métallique ; lorsqu'une telle lampe est allumée, la décharge commence dans le néon. La chaleur dégagée lors de la décharge fait évaporer le sodium, et après un certain temps, la lumière rouge du néon est remplacée par la lueur jaune du sodium. Les lampes au sodium sont des sources lumineuses puissantes à haut rendement (jusqu'à 70% dans des conditions de laboratoire). Le rendement élevé des lampes au sodium a permis de les utiliser pour l'éclairage des autoroutes, des gares, des marinas et d'autres objets à grande échelle. Ainsi, les lampes NLVD de type DNaT (Arc Sodium Tubular), qui donnent une lumière jaune vif, sont très largement utilisées dans l'éclairage public, la durée de vie de ces lampes est de 12 à 24 000 heures. De plus, il existe des lampes DNaS, DNaMT (Arc Sodium Matte), DNaZ (Arc Sodium Mirror) et DNaTBR (Arc Sodium Tubular Without Mercury). Le sodium est utilisé dans la production de batteries sodium-soufre à forte consommation d'énergie. En synthèse organique, le sodium est utilisé dans la réduction, la condensation, la polymérisation et d'autres réactions. Parfois, le sodium métallique est utilisé comme matériau pour les fils électriques conçus pour des courants très élevés.
De nombreux composés sodiques sont non moins largement utilisés : le sel de table NaCl est utilisé dans l'industrie alimentaire ; l'hydroxyde de sodium NaOH (soude caustique) est utilisé dans l'industrie du savon, dans la fabrication de peintures, dans les industries des pâtes et papiers et du pétrole, dans la production de fibres artificielles, et aussi comme électrolyte. La soude - le carbonate de sodium Na2CO3 est utilisé dans les industries du verre, des pâtes et papiers, de l'alimentation, du textile, du pétrole et autres. En agriculture, le sel de sodium de l'acide nitrique NaNO3, connu sous le nom de nitrate chilien, est largement utilisé comme engrais. Le chlorate de sodium NaClO3 est utilisé pour détruire la végétation indésirable sur la voie ferrée. Phosphate de sodium Na3PO4 - un composant de détergents, utilisé dans la production de verres et de peintures, dans l'industrie alimentaire, en photographie. L'azoture de sodium NaN3 est utilisé comme agent de nitruration en métallurgie et dans la production d'azoture de plomb. Le cyanure de sodium NaCN est utilisé dans la méthode hydrométallurgique de lixiviation de l'or des roches, ainsi que dans la nitrocarburation de l'acier et dans la galvanoplastie (argenture, dorure). Silicates mNa2O nSiO2 - composants de charge dans la production de verre, pour la production de catalyseurs d'aluminosilicate, de bétons résistants à la chaleur et aux acides.
Production
Comme on le sait, le sodium métallique a été obtenu pour la première fois en 1807 par le chimiste anglais Davy par électrolyse de l'hydroxyde de sodium NaOH. D'un point de vue scientifique, l'isolement des métaux alcalins est une découverte grandiose dans le domaine de la chimie. Cependant, l'industrie de ces années ne pouvait pas apprécier l'importance de cet événement - premièrement, au début du XIXe siècle, les capacités nécessaires n'existaient tout simplement pas pour la production de sodium à l'échelle industrielle, et deuxièmement, personne ne savait où le métal mou pourrait être utile, clignotant lors de l'interaction avec l'eau. Et si la première difficulté en 1808 a été résolue par Joseph Gay-Lussac et Louis Tenard, ayant obtenu du sodium, sans recourir à l'électrolyse énergivore, au moyen de la réaction de la soude caustique avec du fer chauffé au rouge, alors le deuxième problème - la portée - n'a été résolue que l'année 1824, lorsque l'aluminium a été isolé à l'aide de sodium. Dans la seconde moitié du XIXe siècle, Saint-Clair Deville met au point une nouvelle méthode d'obtention du sodium métallique - en réduisant la soude par du charbon en présence de calcaire :
Na2CO3 + 2C → 2Na + 3CO
En 1886, cette méthode a été améliorée. Cependant, déjà en 1890, la méthode électrolytique de production de sodium a été introduite dans l'industrie. Ainsi, l'idée de Humphry Davy à l'échelle industrielle ne s'est concrétisée que 80 ans plus tard ! Toutes les recherches et recherches se sont terminées par un retour à la méthode originale. En 1924, l'ingénieur américain Downes a rendu le processus de production de sodium électrolytique moins cher en remplaçant l'alcali par du sel de table beaucoup moins cher. Cette modernisation a affecté la production de sodium métallique, qui est passée de 6 000 tonnes (1913) à 180 000 tonnes (1966). La méthode Downs a constitué la base de la méthode moderne d'obtention du sodium métallique.
Désormais, la principale méthode industrielle d'obtention de sodium métallique est l'électrolyse du chlorure de sodium fondu (le chlore est un sous-produit du procédé) avec l'ajout de KCl, NaF ou CaCl2, qui abaissent le point de fusion du sel à 575-585 ° C . Sinon, l'électrolyse du chlorure de sodium pur entraînerait de grandes pertes de métal par évaporation, puisque les points de fusion du NaCl (801 ° C) et les points d'ébullition du sodium métallique (882,9 ° C) sont très proches. Le processus se déroule dans une cellule en acier avec un diaphragme. L'électrolyseur de sodium moderne est une structure imposante ressemblant à un four. L'unité est faite de briques réfractaires, qui est entourée d'un boîtier en acier de l'extérieur. Une anode en graphite est introduite par le fond de la cellule, entourée d'un maillage annulaire - un diaphragme qui empêche la pénétration du sodium dans l'espace anodique, où le chlore se dépose. Sinon, le sodium brûlerait simplement dans le chlore.
La cathode annulaire est en fer ou en cuivre. Des bouchons sont installés au-dessus de la cathode et de l'anode pour éliminer le sodium et le chlore. Un mélange de chlorure de sodium et de chlorure de calcium soigneusement séché est chargé dans l'électrolyseur, on sait déjà qu'un tel mélange fond à une température plus basse que le chlorure de sodium pur. Habituellement, le processus se déroule à une température d'environ 600 °C. Un courant continu avec une tension d'environ 6 V est appliqué aux électrodes, tandis que les ions Na + sont déchargés à la cathode et que du sodium métallique est libéré, qui flotte et est déchargé dans un collecteur spécial. Naturellement, le processus se déroule sans accès aérien. Les ions chlore Cl– sont rejetés à l'anode et le chlore gazeux, un précieux sous-produit de la production de sodium, est libéré. Pendant la journée de fonctionnement de l'électrolyseur, 400 à 500 kg de sodium et 600 à 700 kg de chlore sont produits. Le métal ainsi obtenu est purifié des impuretés (chlorures, oxydes, etc.) en ajoutant un mélange de NaOH + Na2CO3 + NaCl ou Na2O2 au sodium fondu ; traitement du bain de fusion avec du lithium métallique, du titane ou un alliage titane-zirconium, des chlorures inférieurs TiCl3, TiCl2 ; distillation sous vide.
Propriétés physiques
Humphry Davy a non seulement été le premier à obtenir du sodium métallique, mais aussi le premier à étudier ses propriétés. Reportage à Londres sur la découverte de nouveaux éléments (potassium et sodium), le chimiste a pour la première fois démontré au public scientifique des échantillons de nouveaux métaux. Un chimiste anglais a conservé un morceau de sodium métallique sous une couche de kérosène, avec lequel le sodium n'a pas interagi et ne s'est pas oxydé dans son environnement, conservant sa couleur argentée brillante. De plus, le sodium (la densité à 20 °C est de 0,968 g/cm3) est plus lourd que le kérosène (la densité à 20 °C avec divers degrés de purification est de 0,78-0,85 g/cm3) et ne flotte pas à sa surface, donc ne non oxydé par l'oxygène et le dioxyde de carbone. Davy ne s'est pas limité à la démonstration habituelle d'un récipient avec un échantillon d'un nouveau métal, prenant le sodium du kérosène, le chimiste a jeté l'échantillon dans un baquet d'eau. À la surprise générale, le métal n'a pas coulé, mais a commencé à se déplacer activement à la surface de l'eau, fondant en petites gouttelettes brillantes, dont certaines se sont enflammées. Le fait est que la densité de l'eau (à 20 ° C est de 0,998 g/cm3) est supérieure à la densité de ce métal alcalin, c'est pourquoi le sodium ne coule pas dans l'eau, mais y flotte, interagissant activement avec elle. Le public a été émerveillé par cette "présentation" du nouvel élément.
Que pouvons-nous dire maintenant sur les propriétés physiques du sodium ? Le onzième élément du système périodique est un métal doux (facilement coupé avec un couteau, pressé et roulé), léger, brillant, blanc argenté qui se ternit rapidement à l'air. De fines couches de sodium ont une teinte violette, sous pression le métal devient transparent et rouge, comme un rubis. A température ordinaire, le sodium cristallise en un réseau cubique avec les paramètres suivants : a = 4,28 A, rayon atomique 1,86 A, rayon ionique Na+ 0,92 A. Potentiels d'ionisation de l'atome de sodium (eV) 5,138 ; 47,20 ; 71,8 ; l'électronégativité du métal est de 0,9. Le travail de sortie des électrons est de 2,35 eV. Cette modification est stable à des températures supérieures à -222 °C. En dessous de cette température, la modification hexagonale est stable avec les paramètres suivants : a = 0,3767 nm, c = 0,6154 nm, z = 2.
Le sodium est un métal à bas point de fusion, son point de fusion n'est que de 97,86 °C. Il s'avère que ce métal pourrait fondre dans l'eau bouillante s'il n'interagissait pas activement avec lui. De plus, lors de la fusion, la densité du sodium diminue de 2,5 %, cependant, il y a une augmentation de volume de ΔV = 27,82∙10-6 m3/kg. Lorsque la pression augmente, le point de fusion du métal augmente, atteignant 242°C à 3 GPa et 335°C à 8 GPa. Le point d'ébullition du sodium fondu est de 883,15°C. La chaleur de vaporisation du sodium à pression normale = 3869 kJ/kg. La capacité calorifique spécifique du onzième élément (à température ambiante) est de 1,23 103 J/(kg K) ou 0,295 cal/(g deg) ; la conductivité thermique du sodium est de 1,32 102 W / (m K) ou 0,317 cal / (cm sec deg). Le coefficient de température de dilatation linéaire de ce métal alcalin (à 20 °C) est de 7,1 10-5. La résistivité électrique du sodium (à 0 °C) est de 4,3 10-8 ohm m (4,3 10-6 ohm cm). Lors de la fusion, la résistivité électrique du sodium augmente d'un facteur 1,451. Le sodium est paramagnétique, sa susceptibilité magnétique spécifique est de +9,2 10-6. Dureté Brinell sodium HB = 0,7 MPa. Module d'élasticité normale en traction à température ambiante E = 5,3 GPa. Compressibilité du sodium x = 15,99∙10-11 Pa-1. Le sodium est un métal très ductile, facilement déformable à froid. La pression de sortie du sodium, selon N. S. Kurnakov et S. F. Zhemchuzhny, est comprise entre 2,74 et 3,72 MPa, en fonction du diamètre de la sortie.
Propriétés chimiques
Dans les composés chimiques, y compris les hydrures, le sodium présente un état d'oxydation de + 1. Le onzième élément est l'un des métaux les plus réactifs, il n'existe donc pas dans la nature sous sa forme pure. Même à température ambiante, il réagit activement avec l'oxygène atmosphérique, la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone, formant une croûte lâche à la surface à partir d'un mélange de peroxyde, d'hydroxyde et de carbonate. Pour cette raison, le sodium métallique est stocké sous une couche de liquide déshydraté (kérosène, huile minérale). Les gaz nobles se dissolvent légèrement dans le sodium solide et liquide, à 200 ° C, le sodium commence à absorber l'hydrogène, formant un hydrure de NaH très hygroscopique. Ce métal alcalin réagit extrêmement faiblement avec l'azote dans une décharge luminescente, formant une substance très instable - le nitrure de sodium :
6Na + N2 → 2Na3N
Le nitrure de sodium est stable à l'air sec, mais se décompose immédiatement avec de l'eau ou de l'alcool pour former de l'ammoniac.
Avec l'interaction directe du sodium avec l'oxygène, selon les conditions, il se forme de l'oxyde Na2O (lorsque le sodium est brûlé dans une quantité insuffisante d'oxygène) ou du peroxyde Na2O2 (lorsque le sodium est brûlé dans l'air ou dans un excès d'oxygène). L'oxyde de sodium présente des propriétés basiques prononcées, réagit violemment avec l'eau pour former de l'hydroxyde de NaOH, une base forte :
Na2O + H2O → 2NaOH
L'hydroxyde de sodium est un alcali très soluble dans l'eau (108 g de NaOH se dissolvent dans 100 g d'eau à 20 ° C) sous forme de cristaux hygroscopiques blancs solides, corrode la peau, les tissus, le papier et d'autres substances organiques. Lorsqu'il est dissous dans l'eau, il dégage une grande quantité de chaleur. Dans l'air, l'hydroxyde de sodium absorbe activement le dioxyde de carbone et se transforme en carbonate de sodium :
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
Pour cette raison, l'hydroxyde de sodium doit être stocké dans des récipients scellés. Dans l'industrie, le NaOH est obtenu par électrolyse de solutions aqueuses de NaCl ou de Na2CO3 à l'aide de membranes et diaphragmes échangeurs d'ions :
2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2
Le peroxyde de sodium est une poudre jaune pâle qui fond sans se décomposer, Na2O2 est un agent oxydant très puissant. La plupart des substances organiques s'enflamment au contact. Lorsque Na2O2 réagit avec le dioxyde de carbone, de l'oxygène est libéré :
2Na2O2 + 2CO2 → 2Na2CO3 + O2
Le sodium métallique, comme ses oxydes, interagit activement avec l'eau pour former de l'hydroxyde de NaOH et libérer de l'hydrogène, avec une grande surface de contact, la réaction se déroule avec une explosion. Le sodium réagit beaucoup plus calmement avec les alcools qu'avec l'eau, ce qui donne de l'alcoolate de sodium. Ainsi, en réagissant avec l'éthanol, le sodium donne l'éthanolate de sodium C2H5ONa :
2Na + 2C2H5OH → 2C2H5ONa + H2
Le sodium se dissout dans presque tous les acides avec formation d'un grand nombre de sels :
2N + 2НCl → 2NаСl + Н2
2Na + 2Н2SO4 → SO2 + Na2SO4 + 2H2O
Dans une atmosphère de fluor et de chlore, le sodium s'enflamme spontanément, réagit avec le brome lorsqu'il est chauffé et il n'y a pas d'interaction directe avec l'iode. Il réagit violemment avec le soufre, lorsqu'il est broyé dans un mortier, formant des sulfures de composition variable. Le sulfure de sodium Na2S est obtenu par réduction du sulfate de sodium avec du carbone. Un composé très courant de sodium avec du soufre et de l'oxygène est le soi-disant sel de Glauber Na2SO4∙10H2O. En plus du soufre, il réagit activement avec le sélénium et le tellure pour former des chalcogénures des compositions Na2X, NaX, NaX2, Na2X5.
Le sodium se dissout dans l'ammoniac liquide (34,6 g pour 100 g de NH3 à 0°C) pour former des complexes d'ammoniac (une solution de couleur bleue avec une conductivité métallique). Lorsque l'ammoniac s'évapore, le métal d'origine reste ; pendant le stockage à long terme de la solution, il se décolore progressivement en raison de la réaction du métal avec l'ammoniac pour former de l'amide NaNH2 ou de l'imide Na2NH et libérer de l'hydrogène. Lorsque de l'ammoniac gazeux traverse du sodium fondu à 300-350 °C, il se forme de l'amine de sodium NaNH2 - une substance cristalline incolore facilement décomposée par l'eau.
À 800-900 °C, le sodium gazeux avec le carbone forme du carbure (acétylénide) Na2C2. Le sodium forme des composés d'inclusion avec le graphite.
Le sodium forme un certain nombre de composés intermétalliques - avec l'argent, l'or, l'étain, le plomb, le bismuth, le césium, le potassium et d'autres métaux. Ne forme pas de composés avec le baryum, le strontium, le magnésium, le lithium, le zinc et l'aluminium. Avec le mercure, le sodium forme des amalgames - des intermétalliques de composition NaHg2, NaHg4, NaHg8, NaHg, Na3Hg2, Na5Hg2, Na3Hg. Amalgames liquides importants (contenant moins de 2,5 % en poids de sodium), obtenus par l'introduction progressive de sodium dans le mercure, qui se trouve sous une couche de kérosène ou d'huile minérale.
Un grand nombre de composés organosodiques sont connus, similaires en propriétés chimiques aux composés organolithiens, mais supérieurs à eux en réactivité.
Chargement...