Sód - Sodium

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii

Sód,  11 Na
Na (Sód) .jpg
Sód
Wygląd srebrzystobiały metalik
Standardowa masa atomowa A r, std (Na) 22,989 769 28 (2)
Sód w układzie okresowym pierwiastków
Wodór Hel
Lit Beryl Bor Węgiel Azot Tlen Fluor Neon
Sód Magnez Aluminium Krzem Fosfor Siarka Chlor Argon
Potas Wapń Skand Tytan Wanad Chrom Mangan Żelazo Kobalt Nikiel Miedź Cynk Gal German Arsen Selen Brom Krypton
Rubid Stront Itr Cyrkon Niob Molibden Technet Ruten Rod Paladium Srebro Kadm Ind Cyna Antymon Tellur Jod Ksenon
Cez Bar Lantan Cer Prazeodym Neodym Promet Samar Europ Gadolin Terb Dysproz Holmium Erb Tul Iterb Lutet Hafn Tantal Wolfram Ren Osm Iridium Platyna Złoto Rtęć (pierwiastek) Tal Prowadzić Bizmut Polon Astat Radon
Francium Rad Aktyn Tor Protaktyn Uran Neptun Pluton Ameryk Kiur Berkelium Kaliforn Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohr Has Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerow Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Li

Na

K
neon sód magnez
Liczba atomowa ( Z ) 11
Grupa grupa 1 : H i metale alkaliczne
Kropka okres 3
Blok   blok s
Konfiguracja elektronów [ Ne ] 3s 1
Elektrony na powłokę 2, 8, 1
Właściwości fizyczne
Faza STP solidny
Temperatura topnienia 370,944  K (97,794 ° C, 208,029 ° F)
Temperatura wrzenia 1156,090 K (882,940 ° C, 1621,292 ° F)
Gęstość (blisko  rt ) 0,968 g / cm 3
gdy ciecz (w  tt ) 0,927 g / cm 3
Punkt krytyczny 2573 K, 35 MPa (ekstrapolowana)
Ciepło topnienia 2,60  kJ / mol
Ciepło parowania 97,42 kJ / mol
Molowa pojemność cieplna 28,230 J / (mol · K)
Ciśnienie pary
P   (Pa) 1 10 100 1 tys 10 tys 100 tys
przy  T   (K) 554 617 697 802 946 1153
Właściwości atomowe
Stany utleniania −1, +1 (silnie zasadowy tlenek)
Elektroujemność Skala Paulinga: 0,93
Energie jonizacji
  • 1: 495,8 kJ / mol
  • 2: 4562 kJ / mol
  • 3: 6910,3 kJ / mol
  • ( więcej )
Promień atomowy empiryczna: 186  godz
Promień kowalencyjny 166 ± 21:00
Promień Van der Waalsa 227 wieczorem
Kolorowe linie w zakresie widmowym
Widmowe linie sodu
Inne właściwości
Występowanie naturalne pierwotny
Struktura krystaliczna wyśrodkowany sześcienny (UDW)
Ciało-centrowana sześcienna struktura krystaliczna sodu
Szybkość dźwięku cienkiego pręta 3200 m / s (przy 20 ° C)
Rozszerzalność cieplna 71 µm / (m⋅K) (przy 25 ° C)
Przewodność cieplna 142 W / (m⋅K)
Rezystancja 47,7 nΩ⋅m (przy 20 ° C)
Kolejność magnetyczna paramagnetyczny
Podatność magnetyczna molowa +16,0 × 10 −6  cm 3 / mol (298 K)
Moduł Younga 10 GPa
Moduł ścinania 3,3 GPa
Moduł masowy 6,3 GPa
Twardość Mohsa 0.5
Twardość Brinella 0,69 MPa
Numer CAS 7440-23-5
Historia
Odkrycie i pierwsza izolacja Humphry Davy (1807)
Główne izotopy sodu
Izotop Obfitość Okres półtrwania ( t 1/2 ) Tryb zanikania Produkt
22 Na ślad 2,602 r β + 22 Ne
23 Na 100% stabilny
24 Na ślad 14.96 godz β - 24 Mg
Kategoria  Kategoria: Sód
| Bibliografia

Sód to pierwiastek chemiczny o symbolu   Na (od łacińskiego „natrium”) i liczbie atomowej  11. Jest to miękki, srebrzystobiały, wysoce reaktywny metal . Sód jest metalem alkalicznym , należącym do grupy 1 układu okresowego. Jego jedynym stabilnym izotopem jest 23 Na. Wolny metal nie występuje w naturze i musi być przygotowany ze związków. Sód jest szóstym najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej i występuje w wielu minerałach, takich jak skalenie , sodalit i sól kamienna (NaCl). Wiele soli sodu jest dobrze rozpuszczalnych w wodzie: jony sodu są wypłukiwane przez wodę z minerałów Ziemi w ciągu eonów, a zatem sód i chlor są najpowszechniejszymi rozpuszczonymi pierwiastkami w oceanach.

Sodowego, po raz pierwszy wyizolowana przez Humphry Davy w 1807 przez elektrolizę z wodorotlenkiem sodu . Spośród wielu innych użytecznych związków sodu, wodorotlenek sodu ( ług ) jest używany do produkcji mydła , a chlorek sodu ( sól jadalna ) jest środkiem odladzającym i pożywieniem dla zwierząt, w tym ludzi.

Sód jest niezbędnym pierwiastkiem dla wszystkich zwierząt i niektórych roślin. Jony sodu są głównym kationem w płynie zewnątrzkomórkowym (ECF) i jako takie są głównym czynnikiem przyczyniającym się do ciśnienia osmotycznego ECF i objętości przedziału ECF. Utrata wody z przedziału ECF zwiększa stężenie sodu, stan zwany hipernatremią . Izotoniczna utrata wody i sodu z przedziału ECF zmniejsza rozmiar tego przedziału w stanie zwanym hipowolemią ECF .

Za pomocą pompy sodowo-potasowej żywe komórki ludzkie wypompowują z komórki trzy jony sodu w zamian za dwa wpompowane jony potasu; porównując stężenia jonów w błonie komórkowej, od wewnątrz do zewnątrz, potas wynosi około 40: 1, a sód około 1:10. W komórkach nerwowych ładunek elektryczny przez błonę komórkową umożliwia przekazywanie impulsu nerwowego - potencjału czynnościowego - kiedy ładunek jest rozpraszany; sód odgrywa kluczową rolę w tej działalności.

Charakterystyka

Fizyczny

Widmo emisyjne sodowe, wykazujące linii D .

Sód w standardowej temperaturze i ciśnieniu jest miękkim srebrzystym metalem, który łączy się z tlenem w powietrzu i tworzy szarawo-biały tlenek sodu, chyba że zostanie zanurzony w oleju lub gazie obojętnym, w warunkach, w których jest zwykle przechowywany. Sód metaliczny można łatwo ciąć za pomocą nóż i jest dobrym przewodnikiem prądu i ciepła, ponieważ ma tylko jeden elektron w swojej powłoce walencyjnej, co powoduje słabe wiązanie metaliczne i wolne elektrony, które przenoszą energię. Ze względu na małą masę atomową i duży promień atomowy, sód zajmuje trzecie miejsce pod względem gęstości spośród wszystkich metali elementarnych i jest jednym z zaledwie trzech metali, które mogą unosić się na wodzie, a pozostałe dwa to lit i potas. Temperatura topnienia (98 ° C) i wrzenia (883 ° C) sodu jest niższa niż litu, ale wyższa niż w przypadku potasu, rubidu i cezu cięższych metali alkalicznych, zgodnie z okresowymi trendami w dół grupy. Właściwości te zmieniają się radykalnie przy podwyższonym ciśnieniu: przy 1,5 Mbar kolor zmienia się ze srebrzystego metalicznego na czarny; przy 1,9 Mbar materiał staje się przezroczysty i ma kolor czerwony; a przy 3 Mbar sód jest klarownym i przezroczystym ciałem stałym. Wszystkie te wysokociśnieniowych allotropes są izolatorami i electrides .

Pozytywny wynik testu płomienia na obecność sodu ma jasnożółty kolor.

W teście płomienia sód i jego związki świecą na żółto, ponieważ wzbudzone 3s elektrony sodu emitują foton, gdy spadają z 3p do 3s; długość fali tego fotonu odpowiada linii D przy około 589,3 nm. Oddziaływania spin-orbita z udziałem elektronu na orbicie 3p podzieliły linię D na dwie, przy 589,0 i 589,6 nm; struktury nadsubtelne obejmujące oba orbitale powodują znacznie więcej linii.

Izotopy

Znanych jest dwadzieścia izotopów sodu, ale tylko 23 Na jest stabilne. 23 Na powstaje w procesie spalania węgla w gwiazdach poprzez stopienie razem dwóch atomów węgla; wymaga to temperatur powyżej 600 megakelwinów i gwiazdy o co najmniej trzech masach Słońca. Dwa radioaktywne , kosmogenne izotopy są produktem ubocznym spallacji promieniowania kosmicznego : 22 Na ma okres półtrwania 2,6 lat i 24 Na, czyli 15 godzin; wszystkie inne izotopy mają okres półtrwania krótszy niż jedna minuta. Odkryto dwa izomery jądrowe , z których dłuższy to 24 m Na z okresem półtrwania około 20,2 milisekund. Ostre promieniowanie neutronowe, jak w przypadku wypadku o krytycznym znaczeniu jądrowym , przekształca część stabilnych 23 Na w ludzkiej krwi do 24 Na; dawkę promieniowania neutronowego ofiary można obliczyć mierząc stężenie 24 Na w stosunku do 23 Na.

Chemia

Atomy sodu mają 11 elektronów, o jeden więcej niż stabilna konfiguracja neonu gazu szlachetnego . Pierwsza i druga energia jonizacji wynoszą odpowiednio 495,8 kJ / mol i 4562 kJ / mol). W rezultacie sód zwykle tworzy związki jonowe z udziałem kationu Na + .

Metalicznego sodu jest zazwyczaj mniej reaktywna niż potasu i bardziej reaktywne niż litu . Sód metaliczny jest silnie redukujący, ze standardowym potencjałem redukcji pary Na + / Na wynoszącym −2,71 woltów, chociaż potas i lit mają jeszcze więcej ujemnych potencjałów.

Sole i tlenki

Struktura chlorku sodu , wykazująca oktaedryczną koordynację wokół centrów Na + i Cl - . Ta struktura rozpada się po rozpuszczeniu w wodzie i ponownie składa się, gdy woda wyparuje.

Związki sodu mają ogromne znaczenie handlowe, będąc szczególnie kluczowym dla przemysłu produkującego szkło , papier , mydło i tekstylia . Najważniejszą związki sodu są soli kuchennej (N Cl ), węglanu sodowego (N 2 CO 3 ), soda oczyszczona (Na HCO 3 ) sody kaustycznej (NaOH), azotan sodu (Na NO 3 ), di- i tri- sodowy fosforany , tiosiarczan sodu (Na 2 S 2 O 3 · 5H 2 O) i boraks (Na 2 B 4 O 7 · 10 H 2 O). W związkach sód jest zwykle związany jonowo z wodą i anionami i jest postrzegany jako twardy kwas Lewisa .

Dwa równoważne obrazy struktury chemicznej stearynianu sodu , typowego mydła.

Większość mydeł to sole sodowe kwasów tłuszczowych . Mydła sodowe mają wyższą temperaturę topnienia (i wydają się „twardsze”) niż mydła potasowe.

Podobnie jak wszystkie metale alkaliczne , sód reaguje egzotermicznie z wodą. W wyniku reakcji powstaje soda kaustyczna ( wodorotlenek sodu ) i łatwopalny wodór . Podczas spalania w powietrzu tworzy głównie nadtlenek sodu z pewną ilością tlenku sodu .

Wodne roztwory

Sód ma tendencję do tworzenia związków rozpuszczalnych w wodzie, takich jak halogenki , siarczany , azotany , karboksylany i węglany . Głównymi wodnymi gatunkami są kompleksy wodne [Na (H 2 O) n ] + , gdzie n = 4–8; gdzie n = 6 wskazano na podstawie danych z dyfrakcji rentgenowskiej i symulacji komputerowych.

Bezpośrednie wytrącanie soli sodowych z roztworów wodnych jest rzadkie, ponieważ sole sodowe zwykle mają duże powinowactwo do wody. Wyjątkiem jest bizmutan sodu (NaBiO 3 ). Ze względu na wysoką rozpuszczalność jego związków, sole sodowe zwykle wydziela się jako ciała stałe przez odparowanie lub wytrącanie organicznym nierozpuszczalnikiem, takim jak etanol ; na przykład tylko 0,35 g / l chlorku sodu rozpuści się w etanolu. Jako katalizatory przeniesienia fazowego można stosować etery koronowe , takie jak 15-korona-5 .

Zawartość sodu w próbkach jest określana za pomocą spektrofotometrii absorpcji atomowej lub potencjometrii z użyciem elektrod jonoselektywnych.

Elektrody i sodidy

Podobnie jak inne metale alkaliczne, sód rozpuszcza się w amoniaku i niektórych aminach, dając głęboko zabarwione roztwory; odparowanie tych roztworów pozostawia błyszczącą warstwę metalicznego sodu. Roztwory zawierają kompleks koordynacyjny (Na (NH 3 ) 6 ) + , z dodatnim ładunkiem równoważonym elektronami w postaci anionów ; kryptandy pozwalają na wyodrębnienie tych kompleksów w postaci krystalicznych ciał stałych. Sód tworzy kompleksy z eterami koronowymi, kryptandami i innymi ligandami. Na przykład 15-korona-5 ma wysokie powinowactwo do sodu, ponieważ rozmiar ubytku 15-korona-5 wynosi 1,7–2,2 Å, co jest wystarczające, aby dopasować jon sodu (1,9 Å). Kryptandy, takie jak etery koronowe i inne jonofory , również mają wysokie powinowactwo do jonu sodu; pochodne alkalicznego Na - są otrzymywane przez dodanie kryptand do roztworów sodu w amoniaku na drodze dysproporcjonowania .

Związki sodu organicznego

Struktura kompleksu sodu (Na + , pokazany na żółto) i antybiotyku monenzyny -A.

Przygotowano wiele związków organosodowych. Ze względu na dużą biegunowość wiązań C-Na zachowują się jak źródła karboanionów (sole z anionami organicznymi ). Niektóre dobrze znane pochodne obejmują cyklopentadienidek sodu (NaC 5 H 5 ) i trityl sodu ((C 6 H 5 ) 3 CNa). Naftalen sodu , Na + [C 10 H 8 •] - , silny środek redukujący, tworzy się po zmieszaniu Na i naftalenu w roztworach eterycznych.

Związki międzymetaliczne

Sód tworzy stopy z wieloma metalami, takimi jak potas, wapń , ołów oraz pierwiastki z grupy 11 i 12 . Sód i potas tworzą KNa 2 i NaK . NaK zawiera 40–90% potasu i jest ciekły w temperaturze otoczenia . Jest doskonałym przewodnikiem cieplnym i elektrycznym. Stopy sodowo-wapniowe są produktami ubocznymi elektrolitycznej produkcji sodu z dwuskładnikowej mieszaniny soli NaCl-CaCl 2 i trójskładnikowej mieszaniny NaCl-CaCl 2 -BaCl 2 . Wapń tylko częściowo miesza się z sodem. W stanie ciekłym sód jest całkowicie mieszalny z ołowiem. Istnieje kilka metod wytwarzania stopów sodowo-ołowiowych. Jeden polega na stopieniu ich razem, a innym na elektrolitycznym osadzaniu sodu na katodach ze stopionego ołowiu. NaPb 3 , NaPb, Na 9 Pb 4 , Na 5 Pb 2 i Na 15 Pb 4 to tylko niektóre ze znanych stopów sodowo-ołowiowych. Sód tworzy również stopy ze złotem (NaAu 2 ) i srebrem (NaAg 2 ). Wiadomo, że metale z grupy 12 ( cynk , kadm i rtęć ) wytwarzają stopy z sodem. NaZn 13 i NaCd 2 to stopy cynku i kadmu. Sód i rtęć tworzą NaHg, NaHg 4 , NaHg 2 , Na 3 Hg 2 i Na 3 Hg.

Historia

Ze względu na swoje znaczenie dla zdrowia ludzkiego sól od dawna jest ważnym towarem, o czym świadczy angielskie słowo wynagrodzenie , które wywodzi się od salarium , czyli opłatków soli podawanych czasami rzymskim żołnierzom wraz z innymi zarobkami. W średniowiecznej Europie związek sodu o łacińskiej nazwie sodanum był używany jako środek na ból głowy . Uważa się, że nazwa sodu pochodzi od arabskiego suda , oznaczającego ból głowy, ponieważ właściwości łagodzące ból głowy węglanu sodu lub sody były dobrze znane w dawnych czasach. Chociaż sodowy, zwany sodowego , od dawna uznana związki, sam metal nie wyizolowano aż 1807 przez Sir Humphry Davy przez elektrolizę z wodorotlenkiem sodu . W 1809 roku niemiecki fizyk i chemik Ludwig Wilhelm Gilbert zaproponował nazwy Natronium dla „sodu” Humphry'ego Davy'ego i Kalium dla „potasu” Davy'ego. Skrót chemiczny sodu został po raz pierwszy opublikowany w 1814 r. Przez Jönsa Jakoba Berzeliusa w jego systemie symboli atomowych i jest skrótem nowej łacińskiej nazwy pierwiastka natrium , która odnosi się do egipskiego natronu , naturalnej soli mineralnej składającej się głównie z uwodnionego węglanu sodu. . Natron w przeszłości miał kilka ważnych zastosowań przemysłowych i domowych, które później zostały przyćmione przez inne związki sodu.

Sód nadaje płomieniom intensywny żółty kolor. Już w 1860 roku Kirchhoff i Bunsen zauważyli wysoką czułość testu płomienia sodowego i stwierdzili w Annalen der Physik und Chemie :

W rogu naszego 60 m 3 pomieszczenia najbardziej oddalonego od aparatu, eksplodowaliśmy 3 mg chloranu sodu z cukrem mlecznym, obserwując nieoświetlony płomień przed szczeliną. Po chwili zaświecił się na jasnożółty kolor i pokazał silną linię sodu, która zniknęła dopiero po 10 minutach. Na podstawie wagi soli sodowej i objętości powietrza w pomieszczeniu łatwo obliczyć, że jedna część wagowa powietrza nie może zawierać więcej niż 1/20 milionowej masy sodu.

Występowanie

Skorupa ziemska zawiera 2,27% sodu, co czyni ją siódmym najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem na Ziemi i piątym najbardziej rozpowszechnionym metalem, po aluminium , żelazie , wapniu i magnezu, a przed potasem. Szacuje oceaniczny obfitości sodowych wynosi 1,08 × 10 4 miligramów na litr. Ze względu na wysoką reaktywność nigdy nie występuje jako czysty pierwiastek. Występuje w wielu minerałach, niektóre bardzo dobrze rozpuszczalne, takie jak halit i natron , inne znacznie mniej rozpuszczalne, takie jak amfibole i zeolit . Nierozpuszczalność niektórych minerałów sodu, takich jak kriolit i skaleń, wynika z ich polimerowych anionów, które w przypadku skalenia są polikrzemianami.

Obserwacje astronomiczne

Atomowy sód ma bardzo mocne właściwości linia widmowa w żółto-pomarańczowej części widma (ta sama linia, która jest używana w lampach ulicznych wykorzystujących opary sodu ). Pojawia się jako linia absorpcyjna w wielu typach gwiazd, w tym w Słońcu . Linia została po raz pierwszy zbadana w 1814 roku przez Josepha von Fraunhofera podczas jego badania linii w widmie słonecznym, obecnie znanych jako linie Fraunhofera . Fraunhofer nazwał ją linią „D”, chociaż obecnie wiadomo, że jest to grupa blisko rozmieszczonych linii rozdzielonych drobną i nadsubtelną strukturą .

Siła linii D oznacza, że ​​została wykryta w wielu innych środowiskach astronomicznych. W gwiazdach można go zobaczyć we wszystkich, których powierzchnie są wystarczająco chłodne, aby sód istniał w formie atomowej (a nie zjonizowanej). Odpowiada to gwiazdom mniej więcej typu F i chłodniejszym. Wydaje się, że wiele innych gwiazd ma linię absorpcji sodu, ale w rzeczywistości jest to spowodowane gazem w ośrodku międzygwiazdowym na pierwszym planie . Można je rozróżnić za pomocą spektroskopii o wysokiej rozdzielczości, ponieważ linie międzygwiazdowe są znacznie węższe niż te poszerzone przez rotację gwiazd .

Sodu wykryto również w licznych Układu Słonecznego środowiskach, w tym Merkurego atmosferze, egzosfery z Księżyca i wielu innych organów. Niektóre komety mają ogon sodowy , który po raz pierwszy został wykryty podczas obserwacji komety Hale-Bopp w 1997 roku. Sód został nawet wykryty w atmosferach niektórych planet pozasłonecznych za pomocą spektroskopii tranzytowej .

Produkcja komercyjna

Stosowany tylko w raczej specjalistycznych zastosowaniach, rocznie produkuje się tylko około 100 000 ton metalicznego sodu. Metaliczny sodu, najpierw wytwarza się w handlu pod koniec 19 wieku przez carbothermal redukcji z węglanem sodu w temperaturze 1100 ° C, tak jak w pierwszym etapie procesu Deville do produkcji aluminium:

Na 2 CO 3 + 2 C → 2 Na + 3 CO

Duży popyt na aluminium stworzył potrzebę produkcji sodu. Wprowadzenie procesu Halla-Héroulta do produkcji aluminium poprzez elektrolizę w kąpieli ze stopionej soli zlikwidowało zapotrzebowanie na duże ilości sodu. Podobny proces oparty na redukcji wodorotlenku sodu został opracowany w 1886 roku.

Sód jest obecnie produkowany komercyjnie poprzez elektrolizę stopionego chlorku sodu w oparciu o proces opatentowany w 1924 roku. Odbywa się to w komorze Downs, w której NaCl miesza się z chlorkiem wapnia w celu obniżenia temperatury topnienia poniżej 700 ° C. Ponieważ wapń jest mniej elektrododatni niż sód, wapń nie będzie osadzał się na katodzie. Ta metoda jest tańsza niż poprzedni proces Castnera (elektroliza wodorotlenku sodu ).

Rynek sodu jest niestabilny ze względu na trudności w jego przechowywaniu i transporcie; musi być przechowywany w atmosferze suchego gazu obojętnego lub bezwodnego oleju mineralnego, aby zapobiec tworzeniu się powierzchniowej warstwy tlenku sodu lub ponadtlenku sodu .

Używa

Chociaż metaliczny sód ma kilka ważnych zastosowań, główne zastosowania dla związków wykorzystujących sód; rocznie produkuje się miliony ton chlorku , wodorotlenku i węglanu sodu . Chlorek sodu jest szeroko stosowany do zapobiegania oblodzeniu i odladzaniu oraz jako środek konserwujący; przykłady zastosowań wodorowęglanu sodu obejmują pieczenie, jako środek spulchniający i piaskowanie sodą . Oprócz potasu do wielu ważnych leków dodano sód w celu poprawy ich biodostępności ; chociaż potas jest w większości przypadków lepszym jonem, sód jest wybierany ze względu na niższą cenę i masę atomową. Wodorek sodu jest stosowany jako baza w różnych reakcjach (takich jak reakcja aldolowa ) w chemii organicznej oraz jako środek redukujący w chemii nieorganicznej.

Metalicznego sodu stosuje się głównie do wytwarzania borowodorku sodu , azydek sodu , indygo i trifenylofosfiny . Kiedyś powszechnym zastosowaniem było wytwarzanie tetraetylołłowiu i tytanu metalicznego; ze względu na odejście od TEL i nowych metod produkcji tytanu, produkcja sodu spadła po 1970 r. Sód jest również używany jako metal stopowy, środek zapobiegający osadzaniu się kamienia oraz jako środek redukujący metale, gdy inne materiały są nieskuteczne. Zwróć uwagę, że wolny pierwiastek nie jest używany jako środek do osadzania kamienia, jony w wodzie są wymieniane na jony sodu. Lampy sodowe plazmowe („parowe”) są często używane do oświetlenia ulic w miastach, rzucając w miarę wzrostu ciśnienia światło o barwie od żółto-pomarańczowej do brzoskwiniowej. Sód sam lub z potasem jest środkiem osuszającym ; daje intensywne niebieskie zabarwienie z benzofenonem, gdy osuszacz jest suchy. W syntezie organicznej sód jest używany w różnych reakcjach, takich jak redukcja brzozy , a test fuzji sodu jest przeprowadzany w celu jakościowej analizy związków. Sód reaguje z alkoholem i daje alkoholany, a gdy sód jest rozpuszczany w roztworze amoniaku, może być stosowany do redukcji alkinów do trans-alkenów. Lasery emitujące światło linii D sodu są wykorzystywane do tworzenia sztucznych Data naprowadzania laserowego , które pomagają w adaptacyjnego optycznych na lądowych światło widzialne.

Przenikanie ciepła

Diagram fazowy NaK , przedstawiający temperaturę topnienia sodu w funkcji stężenia potasu. NaK z 77% potasu jest eutektyczny i ma najniższą temperaturę topnienia stopów NaK wynoszącą -12,6 ° C.

Ciekły sód jest używany jako płyn przenoszący ciepło w niektórych typach reaktorów jądrowych, ponieważ ma wysoką przewodność cieplną i niski przekrój absorpcji neutronów wymagany do uzyskania wysokiego strumienia neutronów w reaktorze. Wysoka temperatura wrzenia sodu pozwala reaktorowi pracować pod ciśnieniem otoczenia (normalnym), ale wady obejmują jego nieprzezroczystość, która utrudnia wizualną konserwację, oraz jego właściwości wybuchowe. Radioaktywny sód-24 może być wytwarzany podczas bombardowania neutronami podczas operacji, co stanowi niewielkie zagrożenie radiacyjne; radioaktywność ustaje w ciągu kilku dni po wyjęciu z reaktora. Jeśli reaktor wymaga częstego wyłączania, stosuje się NaK ; ponieważ NaK jest cieczą w temperaturze pokojowej, płyn chłodzący nie krzepnie w rurach. W takim przypadku piroforyczność potasu wymaga dodatkowych środków ostrożności w celu zapobiegania i wykrywania wycieków. Innym zastosowaniem wymiany ciepła są zawory grzybkowe w wysokowydajnych silnikach spalinowych; trzpienie zaworów są częściowo wypełnione sodem i działają jako rura cieplna do chłodzenia zaworów.

Rola biologiczna

Biologiczna rola człowieka

U ludzi, sód jest istotnym składnikiem mineralnym reguluje krwi, objętość, ciśnienie krwi, osmotyczne równowagi i pH . Szacuje się, że minimalne fizjologiczne zapotrzebowanie na sód waha się od około 120 miligramów dziennie u noworodków do 500 miligramów dziennie w wieku powyżej 10 lat.

Dieta

Chlorek sodu jest głównym źródłem sodu w diecie i jest stosowany jako przyprawa i konserwant w takich produktach jak marynowane przetwory i suszone mięso ; dla Amerykanów większość chlorku sodu pochodzi z przetworzonej żywności . Innymi źródłami sodu są jego naturalne występowanie w żywności oraz takie dodatki do żywności jak glutaminian sodu (MSG), azotyn sodu, sacharynian sodu, soda oczyszczona (wodorowęglan sodu) i benzoesan sodu .

US Institute of Medicine ustawić jego dopuszczalnego poziomu wlotu górnego sodu w 2,3 g dziennie, ale przeciętny człowiek w Stanach Zjednoczonych zużywa 3,4 gramów dziennie. American Heart Association zaleca, nie więcej niż 1,5 g sodu dziennie.

Wysokie ciśnienie krwi

Istnieje silna korelacja między wyższym spożyciem sodu a wyższym ciśnieniem krwi. Badania wykazały, że obniżenie spożycia sodu o 2 g dziennie prowadzi do obniżenia skurczowego ciśnienia krwi o około dwa do czterech mm Hg. Oszacowano, że taki spadek spożycia sodu prowadziłby do od 9 do 17% mniej przypadków nadciśnienia .

Nadciśnienie tętnicze powoduje każdego roku na całym świecie 7,6 miliona przedwczesnych zgonów. (Zauważ, że sól zawiera około 39,3% sodu - reszta to chlor i śladowe ilości chemikaliów; tak więc 2,3 g sodu to około 5,9 g lub 5,3 ml soli - około jednej łyżeczki do herbaty w USA ).

Jedno z badań wykazało, że osoby z nadciśnieniem tętniczym lub bez, które wydalały z moczem mniej niż 3 gramy sodu dziennie (a zatem przyjmowały mniej niż 3 g / dobę), były bardziej narażone na śmierć, udar lub zawał serca niż osoby wydalające. 4 do 5 gramów dziennie. Poziomy 7 g dziennie lub więcej u osób z nadciśnieniem tętniczym wiązały się z wyższą śmiertelnością i incydentami sercowo-naczyniowymi, ale nie stwierdzono, aby dotyczyło to osób bez nadciśnienia . US FDA stwierdza, że dorośli z nadciśnieniem tętniczym i prehypertension powinny ograniczyć dzienne spożycie sodu do 1,5 g.

Fizjologia

Układ renina-angiotensyna reguluje ilość płynów i stężenie sodu w organizmie. Obniżenie ciśnienia krwi i stężenia sodu w nerkach powoduje wytwarzanie reniny , która z kolei wytwarza aldosteron i angiotensynę , co stymuluje reabsorpcję sodu z powrotem do krwiobiegu. Gdy stężenie sodu wzrasta, produkcja reniny spada, a stężenie sodu wraca do normy. Jon sodu (Na + ) jest ważnym elektrolitem w funkcjonowaniu neuronów oraz w osmoregulacji między komórkami i płynem zewnątrzkomórkowym . Osiąga się to u wszystkich zwierząt za pomocą Na + / K + -ATPazy , aktywnego transportera pompującego jony pod kątem gradientu, oraz kanałów sodowo-potasowych. Sód jest najbardziej rozpowszechnionym jonem metalu w płynie zewnątrzkomórkowym.

U ludzi niezwykle niski lub wysoki poziom sodu we krwi jest rozpoznawany w medycynie jako hiponatremia i hipernatremia . Stany te mogą być spowodowane czynnikami genetycznymi, starzeniem się lub przedłużającymi się wymiotami lub biegunką.

Rola biologiczna w roślinach

W roślinach C4 sód jest mikroelementem wspomagającym metabolizm, szczególnie w regeneracji fosfoenolopirogronianu i syntezie chlorofilu . W innych zastępuje potas w kilku rolach, takich jak utrzymywanie ciśnienia turgoru i wspomaganie otwierania i zamykania aparatów szparkowych . Nadmiar sodu w glebie może ograniczać pobieranie wody poprzez zmniejszenie potencjału wodnego , co może skutkować więdnięciem roślin; nadmierne stężenia w cytoplazmie mogą prowadzić do zahamowania enzymu, co z kolei powoduje martwicę i chlorozę. W odpowiedzi niektóre rośliny rozwinęły mechanizmy ograniczające pobieranie sodu przez korzenie, magazynowanie go w wakuolach komórkowych i ograniczanie transportu soli z korzeni do liści; nadmiar sodu może być również magazynowany w starej tkance roślinnej, ograniczając uszkodzenie nowego wzrostu. Halofity przystosowały się do rozwoju w środowiskach bogatych w sód.

Bezpieczeństwo i środki ostrożności

Sód
Zagrożenia
Piktogramy GHS GHS02: łatwopalnyGHS05: żrący
Hasło ostrzegawcze GHS Niebezpieczeństwo
H260 , H314
P223 , P231 + 232 , P280 , P305 + 351 + 338 , P370 + 378 , P422
NFPA 704 (ognisty diament)

Sód w kontakcie z wodą tworzy palny wodór i żrący wodorotlenek sodu ; połknięcie i kontakt z wilgocią na skórze, oczach lub błonach śluzowych może spowodować poważne oparzenia. Sód samoistnie wybucha w obecności wody w wyniku tworzenia się wodoru (silnie wybuchowy) i wodorotlenku sodu (który rozpuszcza się w wodzie, uwalniając więcej powierzchni). Jednak sód wystawiony na działanie powietrza i zapalony lub osiągający samozapłon (występujący, gdy stopiony basen osiąga około 290 ° C) wykazuje stosunkowo łagodny ogień. W przypadku masywnych (nie stopionych) kawałków sodu, reakcja z tlenem w końcu ulega spowolnieniu z powodu tworzenia się warstwy ochronnej. Gaśnice na bazie wody przyspieszają pożar sodu; te oparte na dwutlenku węgla i bromochlorodifluorometanie nie powinny być używane do ognia sodowego. Pożary metali należą do klasy D , ale nie wszystkie gaśnice klasy D nadają się do użytku z sodem. Skutecznym środkiem gaśniczym w przypadku pożarów sodu jest Met-LX. Inne skuteczne środki obejmują Lith-X, który zawiera proszek grafitowy i organofosforanowy środek zmniejszający palność oraz suchy piasek. Pożarom sodu zapobiega się w reaktorach jądrowych poprzez odizolowanie sodu od tlenu poprzez otoczenie rur sodowych gazem obojętnym. Pożarom sodowym typu basenowego zapobiega się stosując różnorodne środki projektowe zwane systemami zbiorników. Zbierają wyciekający sód do zbiornika do usuwania wycieków, gdzie jest on odizolowany od tlenu.

Zobacz też

Bibliografia

Bibliografia

Linki zewnętrzne