Sód

11. pierwiastek chemiczny

Sód (Na, łac. natrium) – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 11, metal z I grupy układu okresowego, należący do grupy metali alkalicznych. Miękki, srebrzystobiały, silnie reaktywny. Pojedynczy elektron na powłoce walencyjnej szybko przekazuje, stając się kationem Na+
. Jedyny stabilny izotop sodu to 23
Na
. W przyrodzie pierwiastek ten nie występuje w stanie wolnym; można go otrzymać z tworzonych przezeń związków. Sód jest szóstym najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej. Występuje w wielu minerałach, takich jak: skaleń, sodalit, czy sól kamienna (chlorek sodu, NaCl).

Sód
← sód → magnez
Wygląd
srebrzystobiały
Sód
Widmo emisyjne sodu
Widmo emisyjne sodu
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.

sód, Na, 11
(łac. natrium)

Grupa, okres, blok

1, 3, s

Stopień utlenienia

I

Właściwości metaliczne

metal alkaliczny

Właściwości tlenków

silnie zasadowe

Masa atomowa

22,990 ± 0,001[a][5]

Stan skupienia

stały

Gęstość

968 kg/m³

Temperatura topnienia

97,794 °C[1]

Temperatura wrzenia

882,940 °C[1]

Numer CAS

7440-23-5

PubChem

5360545

Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)
Kawałek sodu w nafcie

Po raz pierwszy sód wyizolował Humphry Davy w 1807 r. przez elektrolizę wodorotlenku sodu[6]. Spośród wielu innych użytecznych związków sodu wodorotlenek sodu (ług) stosuje się w procesie wytwarzania mydła, a chlorek sodu (sól spożywcza) jest stosowany jako środek do odladzania oraz jako składnik odżywczy dla ludzi i zwierząt. Sód jest niezbędnym pierwiastkiem do prawidłowego funkcjonowania organizmów wszystkich zwierząt oraz niektórych roślin.

Występowanie edytuj

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

Otrzymywanie edytuj

Metaliczny sód (podobnie jak wcześniej metaliczny potas) został po raz pierwszy otrzymany w roku 1807 przez Humphry’ego Davy’ego poprzez elektrolizę stopionego wodorotlenku sodu[6]. Pierwszą metodę chemiczną – wysokotemperaturową redukcję NaOH za pomocą żelaza opisali w roku 1808 Joseph Gay-Lussac i Louis Jacques Thénard[7][8].

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

Na
2
CO
3

(c)
+ 2C 3CO + 2Na

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

Właściwości edytuj

Właściwości fizyczne edytuj

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

Właściwości chemiczne edytuj

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

2Na + 2H
2
O 2NaOH + H
2

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

2Na + 2ROH 2RONa + H
2

Jak większość litowców sód przechowuje się w nafcie. Włożony do czystego tlenu natychmiast zapala się, tworząc nadtlenek sodu (Na
2
O
2
) z niewielkimi domieszkami tlenku. Sód w kontakcie z powietrzem nie zapala się, ale dość szybko pasywuje w wyniku pokrywania się szarym nalotem tlenku sodu.

Ważne związki sodu to tlenek sodu, wodorotlenek sodu, będący bardzo silną zasadą oraz wiele soli. Mydło jest solą sodową kwasów tłuszczowych. Prawie wszystkie sole sodu są rozpuszczalne w wodzie. Do trudno rozpuszczalnych soli sodu należą heksahydroksyantymonian(V) sodu (Na[Sb(OH)
6
]
), octan uranylu, magnezu i sodu (NaMg(UO
3
)
3
(CH
3
COO)
9
), octan uranylu, cynku i sodu (NaZn(UO
2
)
3
(CH
3
COO)
9
)
oraz octan uranylu, kobaltu i sodu[9].

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

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

Sód, podobnie jak potas, posiada zdolność do chemiluminescencji – w czasie jego utleniania tlenem atmosferycznym można zaobserwować świecenie[11].

Izotopy edytuj

Jedynym trwałym izotopem tego pierwiastka jest 23
Na
. Izotop 22
Na
ulega rozpadowi β+ (wychwyt K elektronu, któremu towarzyszy emisja pozytonu).

 

Efektem rozpadu jest 22
Na
, który w ponad 99% przypadków jest w stanie wzbudzonym a jego przejściu do stanu podstawowego towarzyszy emisja kwantów gamma o energii 1,274 MeV. Czas połowicznego rozpadu 22
Na
jest stosunkowo długi (zob. tabela), dzięki czemu izotop ten jest stabilnym źródłem emisji promieniowania β+ i znalazł zastosowanie w badaniach wykorzystujących techniki jądrowe, m.in. w pozytonowej tomografii komputerowej.

Właściwości biologiczne edytuj

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

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

Zastosowanie edytuj

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

Uwagi edytuj

  1. Podana wartość stanowi przybliżoną standardową względną masę atomową (ang. abridged standard atomic weight) publikowaną wraz ze standardową względną masą atomową, która wynosi 22,98976928 ± 0,00000002.

Przypisy edytuj

  1. a b David R. Lide (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 14-89, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
  2. sodium, [w:] Classification and Labelling Inventory [online], Europejska Agencja Chemikaliów [dostęp 2019-03-05] (ang.).
  3. Sodium (nr 282065) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2019-03-05]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  4. a b Sód (nr 282065) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Polski. [dostęp 2019-03-05]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  5. Thomas Prohaska i inni, Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report), „Pure and Applied Chemistry”, 94 (5), 2021, s. 573–600, DOI10.1515/pac-2019-0603 (ang.).
  6. a b Ignacy Eichstaedt: Księga pierwiastków. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1973, s. 132. OCLC 839118859.
  7. Pradyot Patnaik, Handbook of Inorganic Chemicals, London: McGraw-Hill, 2003, s. 846, ISBN 0-07-049439-8 (ang.).
  8. CRC Handbook of Chemistry and Physics, David R. Lide (red.), wyd. 88, Boca Raton: CRC Press, 2007, s. 4-29, ISBN 978-0-8493-0488-0 (ang.).
  9. Jerzy Minczewski, Zygmunt Marczenko, Chemia analityczna – 1 podstawy teoretyczne i analiza jakościowa, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2001, ISBN 83-01-13498-4, ISBN 83-01-13499-2, OCLC 749313943.
  10. Frederick J. Tehan, B.L. Barnett, James L. Dye, Alkali anions. Preparation and crystal structure of a compound which contains the cryptated sodium cation and the sodium anion, „Journal of the American Chemical Society”, 96 (23), 1974, s. 7203–7208, DOI10.1021/ja00830a005.
  11. Marek Ples: Chemiluminescencja metalicznego sodu. Weird science. [dostęp 2014-10-20]. (pol.).