História sodíka, štruktúra, vlastnosti, riziká a použitie

On sodík Je to alkalický kov skupiny 1 periodickej tabuľky. Jeho atómové číslo je 11 a je predstavené chemickým symbolom NA. Je to ľahký kov, menej hustý ako voda, strieborná biela, ktorá sa pri vystavení vzduchu stane sivou; Preto je uložený v parafínoch alebo šľachetných plynoch.

Okrem toho je to mäkký kov, ktorý sa dá rezať nožom a je krehký pri nízkych teplotách. Reaguje výbušne s vodou za vzniku hydroxidu sodného a plynného vodíka; Reaguje tiež s vlhkým vzduchom a s vlhkosťou nahých rúk.

Kovový sodík uložený vo fľaši a ponorený do oleja, aby nereagoval so vzduchom. Zdroj: Hi-RES obrázky chemických prvkov [CC po 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/o/3.0)]

Tento kov sa nachádza v skalných minerálnych horninách, ako je halit (chlorid sodný), v Salmuelas a na mori. Chlorid sodný predstavuje 80% všetkých materiálov rozpustených v mori, ktorý má sodný množstvo 1,05%. Je to šiesty prvok v hojnosti zemskej kôry.

Analýza spektier svetla z hviezd, umožnila odhaliť svoju prítomnosť v nich vrátane slnka. Podobne bola stanovená jeho prítomnosť v meteoritoch.

Sodík je dobrý tepelný a elektrický vodič, okrem toho, že má veľkú kapacitu absorpcie tepla. Zažite fotoelektrický fenomén, to znamená, že je schopný emitovať elektróny, keď je osvetlený. Keď jeho plameň horí, vydáva intenzívne žlté svetlo.

Roztavený sodík pôsobí ako činidlo prenosu tepla, a preto sa používa ako chladivo v určitých jadrových reaktoroch. Používa sa tiež ako deoxidant a redukcia kovov, takže sa používa pri čistení prechodných kovov, ako je titán a zirkónia.

Sodík je hlavným daňovníkom osmolarity extracelulárneho priestoru a jeho objemu. Je tiež zodpovedný za generovanie akčných potenciálov v excitačných bunkách a začiatok svalovej kontrakcie.

Príjem nadmerného príjmu sodíka môže produkovať: kardiovaskulárne choroby, zvýšené riziko mozgových nehôd, osteoporóza v dôsledku mobilizácie vápnika kosti a poškodenia obličiek.

[TOC]

História

Človek používa zlúčeniny sodíka už od staroveku, najmä chlorid sodný (bežná soľ) a uhličitan sodný. Dôležitosť soli je dôkaz.

V stredoveku sa použila zlúčenina sodíka s latinským názvom „Sodanum“, čo znamenalo bolesti hlavy.

V roku 1807 sir Humbrey Davy izolovaný sodík pomocou elektrolýzy hydroxidu sodného. Davy tiež izolovaný draslík v čase, keď uvažovali o hydroxidu sodnom a hydroxidu draselného, ​​ako sú elementárne látky a nazývané fixné alkalis.

Davy v liste priateľovi napísal: „Rozpadol som sa a odkúpil pevné alkalis a zistil, že ich základy boli dve látky nové veľmi horiace látky podobné kovom; Ale jeden z nich je horľavý ako druhý a veľmi reaktívny “.

V roku 1814 Jöns Jakob vo svojom systéme chemických symbolov použil skratku na latinské slovo „Natrium“, aby nazval sodík. Toto slovo pochádza z egyptského názvu „Natron“, ktorý sa nazýva uhličitan sodný.

Elektronická štruktúra a konfigurácia sodíka

Kovový sodík kryštalizuje v kubickej štruktúre sústredenej na tele (BCC). Preto sú ich atómy NA umiestnené na formovanie kociek, s jedným umiestneným v strede a každá s ôsmimi susedmi.

Táto štruktúra sa vyznačuje tým, že je najmenej hustou zo všetkých, čo súhlasí s nízkou hustotou pre tento kov; Tak nízko, že je spolu s lítiom a draslíkom, jediným kovom, ktoré sa môžu vznášať v tekutej vode (samozrejme pred výbuchom). Jeho nízka atómová hmota vo vzťahu k jeho objemnému atómovému rádiu tiež prispieva k tejto vlastnosti.

Výsledné kovové spojenie je však dosť slabé a je schopné vysvetliť z elektronickej konfigurácie:

[Ne] 3s¹

Elektróny uzavretej vrstvy sa nezúčastňujú (aspoň za normálnych podmienok) na kovovej väzbe; Ale orbitálny elektrón 3S. Na orbitálna NA atómy 3s na vytvorenie pásma Valencia; a 3p, prázdna, jazdecká skupina.

Táto skupina 3S je semeno, ako aj pre nízku hustotu skla, spôsobuje, že sila, riadená „morom elektrónov“, je slabá. V dôsledku toho sa môže kovový sodík rezať kovom a topí sa iba 98 ° C.

Fázové prechody

Kryštál sodný môže zaznamenať zmeny v jeho štruktúre tým, že sa zvyšuje tlak; Zatiaľ čo pri jeho zahrievaní je nepravdepodobné.

Akonáhle začnú fázové prechody, menia sa vlastnosti kovov. Napríklad prvý prechod generuje kubickú štruktúru zameranú na tváre (FCC). Teda malá hustá štruktúra BCC je zhutnená na FCC stlačením kovového sodíka.

Môže vám slúžiť: etyléter

Možno to nevytvára skôr značnú zmenu vo vlastnostiach sodíka, a nie vo svojej hustote. Ak sú však tlaky veľmi vysoké, alotropy (nie polymorfy, pretože sú čistým kovom) sa prekvapivo stávajú prekvapivo v izolátoroch a elektrických; to znamená, že dokonca aj elektróny sú pripevnené do skla ako anióny a voľne sa neosietia.

Okrem vyššie uvedeného sa jeho farby tiež menia; Sodík prestane byť šedý, aby sa stal tmavými, červenkastými alebo dokonca priehľadnými, keď sa prevádzkové tlaky zvyšujú.

Oxidácia

Vzhľadom na orbitál Valencie 3s, keď sodík stráca svoj jediný elektrón, sa rýchlo transformuje do Na katión⁺, ktorý je izolektronický až neón. To znamená, obidve na⁺ Pretože NE majú rovnaký počet elektrónov. Ak sa predpokladá prítomnosť NA⁺ V zlúčenine sa potom hovorí, že jeho oxidačné číslo je +1.

Aj keď sa stane opak, to znamená, že sodík, ktorý vyhrá elektrón, jeho výsledná elektronická konfigurácia je [NE] 3s²; Teraz je izolátor s horčíkom, v prípade aniónu na^- nazývaný Soduro. Ak sa predpokladá prítomnosť NA^- V zlúčenine bude mať sodík oxidačné číslo -1.

Vlastnosti

Etyl roztok horiaceho chloridu sodného, ​​ktorý prejaví charakteristickú žltú farbu plameňa pre tento kov. Zdroj: Der Messer [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0)]

Fyzický popis

Mäkký, ťažký, poddajný kov.

Atómová hmotnosť

22 989 g/mol.

Farba

Sodík je svetlý strieborný kov. Brilantné, keď ste čerstvo rezaní, ale stratíte lesk, keď je v kontakte so vzduchom, a stáva sa nepriehľadným. Mäkké pri teplote, ale dosť ťažké na -20 ° C.

Bod varu

880 ° C.

Bod topenia

97,82 ° C (takmer 98 ° C).

Hustota

Pri teplote miestnosti: 0,968 g/cm³.

V kvapalnom stave (bod topenia): 0,927 g/cm³.

Rozpustnosť

Nerozpustný v benzéne, Kerosén a benzíne. Rozpúšťa sa v tekutom amoniaku, čo dáva modrý roztok. Rozpúšťa sa v ortuti a vytvára amalgám.

Tlak vodnej pary

802 K teplota: 1 kPa; to znamená, že jeho tlak pary je značne nízky aj pri vysokých teplotách.

Rozklad

Násilne sa rozkladá vo vode a tvorí hydroxid sodík a vodík.

Teplota

120-125 ° C.

Hrebeň

0,680 cp pri 100 ° C

Povrchové napätie

192 DIN/cm do Fusion Point.

Index lomu

4.22.

Elektronegativita

0,93 v Paulingovej stupnici.

Ionizačná energia

Prvá ionizácia: 495,8 kJ/mol.

Druhá ionizácia: 4.562 kj/mol.

Tretia ionizácia: 6.910,3 kJ/mol.

Atómové rádio

186 hod.

Kovalentný rádio

166 ± 21:00.

Tepelná rozťažnosť

71 um (m · k) pri 26 ° C.

Tepelná vodivosť

132,3 w/m · k pri 293,15 K.

Elektrický odpor

4,77 × 10^-8 Ω · m A 293 K.

Menovanie

Sodík na to, že má jedno oxidačné číslo +1 názvy jeho zlúčenín, riadené nomenklatúrou zásoby, sa zjednoduší tým, že nezreaguje uvedený počet medzi zátvorkami a s rímskymi číslami.

Podobne ich mená podľa tradičnej nomenklatúry končia príponou -ICO.

Napríklad NaCl je chlorid sodný podľa zásobovej nomenklatúry, ktorý je nesprávnym chloridom sodným (I). Podľa systematickej nomenklatúry sa tiež nazýva monoklorid sodný; a chlorid sodný podľa tradičnej nomenklatúry. Váš najbežnejší názov je však stolová soľ.

Biologický dokument

Osmotický komponent

Sodík má extracelulárnu koncentráciu 140 mmol/l, ktorá je v iónovej forme (NA⁺). Na udržanie elektrónovej výroby extracelulárneho kompartmentu, NA⁺ Je sprevádzaný chloridovými aniónmi (CL^-) a bikarbonát (HCO₃^-) s koncentráciami 105 mmol/l a 25 mmol/l.

Katión⁺ Je to hlavná osmotická zložka a má najväčší príspevok k osmolarite extracelulárneho kompartmentu, takže medzi extracelulárnym a intracelulárnym kompartmentom existuje rovnaká osmolarita, ktorá zaručuje integritu intracelulárneho kompartmentu.

Na druhej strane NA intracelulárna koncentrácia⁺ je 15 mmol/l. Takže: Prečo nie sú extra a intracelulárne koncentrácie NA zápas⁺?

Existujú dva dôvody, prečo sa to nestane: a) plazmatická membrána je pre NA málo priepustná⁺. b) existencia čerpadla NA⁺-Klimatizovať⁺.

Čerpadlo je existujúci enzymatický systém v plazmatickej membráne, ktorý využíva energiu obsiahnutú v ATP na užívanie troch atómov NA⁺ a predstavte dva atómy K⁺.

Okrem toho existuje súbor hormónov vrátane aldosterónu, ktorý podporou renálnej reabsorpcie sodíka zaručuje udržiavanie extracelulárnej koncentrácie sodíka v náležitej hodnote. Antidiuretický hormón pomáha udržiavať extracelulárny objem.

Výroba akčných potenciálov

Excitačné bunky (neuróny a svalové bunky) sú tie, ktoré reagujú na primeraný stimul pri tvorbe účinného alebo nervového impulzného potenciálu. Tieto bunky udržiavajú rozdiel napätia prostredníctvom plazmatickej membrány.

Môže vám slúžiť: materiálne systémy

Bunkový interiér je negatívne nabitý vo vzťahu k exteriéru buniek v pokojových podmienkach. Vzhľadom na určitý stimul sa zvyšuje priepustnosť membrány na Na⁺ a do bunky zadajte malé množstvo iónov na ióny⁺, spôsobuje pozitívne načítanie interiéru buniek.

Vyššie uvedené je to, čo je známe ako akčný potenciál, ktorý sa dá šíriť po celom neuróne a je spôsob, akým ich informácie prechádzajú.

Keď akčný potenciál dosiahne svalové bunky, stimuluje ich pre kontrakciu viac alebo menej komplexnými mechanizmami.

Stručne povedané, sodík je zodpovedný za produkciu akčných potenciálov v excitačných bunkách a začiatok kontrakcie svalových buniek.

Kde sa to nachádza

Zemská kôra

Sodík je siedmym najhojnejším prvkom v zemskej kôre, čo predstavuje 2,8 % z toho. Chlorid sodný je súčasťou minerálu Halita, ktorý predstavuje 80% materiálu rozpusteného v mori. Obsah sodíka v mori je 1,05%.

Sodík je veľmi reaktívny prvok, a preto nie je natívny alebo elementárny. Nachádza sa v rozpustných mineráloch, ako je halit alebo nerozpustné minerály, ako je kreol (hliník a fluorid sodný) sodík).

Minerál mora a halita

Okrem mora vo všeobecnosti sa Mŕtve more vyznačuje tým, že má veľmi vysokú koncentráciu rôznych solí a minerálov, najmä chloridu sodného. Veľké slané jazero v Spojených štátoch tiež predstavuje vysokú koncentráciu sodíka.

Chlorid sodný je takmer čistý v mineráli Halita, ktorý je prítomný na mori a v skalných štruktúrach. Roca alebo minerálna soľ je menej čistá ako halit, v ložiskách minerálov v Británii, Francúzsku, Nemecku, Číne a Rusku.

Soľné ložiská

Zo svojich hornín sa extrahuje soľ fragmentáciou hornín, po ktorom nasleduje proces čistenia soli. Pri iných príležitostiach sa voda zavádza do usadenín soli, aby sa rozpustila a vytvorila soľanku, ktorá sa potom čerpá na povrch.

Soľ sa získava z mora v plytkých povodiach známych ako Salinas prostredníctvom slnečného odparovania. Soľ získaná týmto spôsobom sa nazýva soľ z zálivu alebo morskej soli.

Bunka

Sodík bol produkovaný karbothermálnou redukciou uhličitanu sodného vykonávaného pri 1.100 ° C. V súčasnosti je produkovaná elektrolýzou chloridu roztaveného sodného s použitím bunky Downs.

Avšak ako chlorid roztaveného sodného má teplotu topenia ~ 800 ° C, pridá sa chlorid vápenatého alebo uhličitanu sodného, ​​aby sa znížil bod topenia na 600 ° C.

V komore Downs je katóda železo v kruhovej forme, okolo uhlíkovej anódy. Produkty elektrolýzy sú oddelené oceľovým sieťou, aby sa zabránilo kontaktu s elektrolýzou: sodík a elementárny chlór.

V anóde (+) nastane nasledujúca oxidačná reakcia:

2 cl^- L) → Cl₂ g) +2 e^-

Medzitým v katóde (-) dôjde k nasledujúcej redukčnej reakcii:

2 na⁺ (L) +2 e^-    → 2 na (l)

Reakcie

Tvorba oxidu a hydroxidu

Je veľmi reaktívny vo vzduchu v závislosti od jeho vlhkosti. Reaguje na vytvorenie filmu hydroxidu sodného, ​​ktorý môže absorbovať oxid uhličitý a nakoniec tvoriť hydrogenuhličitan sodný.

Oxiduje vo vzduchu, aby vznikol oxid sodný (NA₂Buď). Zatiaľ čo superoxid sodný (NAO₂) Sa pripravuje zahrievaním kovového sodíka pri 300 ° C s vysokotlakovým kyslíkom.

V kvapalnom stave zapáli 125 ° C a produkuje dráždivý biely dym, ktorý je schopný vyrábať kašeľ. Reaguje tiež intenzívne s vodou za vzniku hydroxidu sodného a plynného vodíka, čo spôsobuje výbušnosť reakcie. Táto reakcia je silne exotermická.

Na +h₂O → NaOH +1/2 h₂  (3.367 kilokalórií/mol)

S halogénovanými kyselinami

Halogénované kyseliny, ako je kyselina chlorovodíková, reagujú so sodíkmi za vzniku zodpovedajúcich halogenidov. Medzitým jej reakcia s kyselinou dusičnou vytvára dusičnan sodný; A s kyselinou sírovou generuje síran sodný.

Zníženie

NA redukuje oxidy prechodných kovov a vytvárajú zodpovedajúce kovy pri ich uvoľňovaní z kyslíka. Sodík tiež reaguje s zastavením prechodných kovov, produkujúc kovy za vzniku chloridu sodného a uvoľňujú kovy.

Táto reakcia slúžila na získanie prechodných kovov vrátane Titanium a Tantalus.

S amoniakom

Reakcia sodíka s tekutým amoniakom pri nízkej teplote a pomaly za vzniku sodamidu (nanh₂) a vodík.

Na +NH₃    → Nanh₂     +       1/2 h₂

Môže vám slúžiť: Renio: Discovery, vlastnosti, štruktúra, použitie

Kvapalný amoniak slúži ako rozpúšťadlo na reakciu sodíka s niekoľkými kovmi, vrátane arzénu, telura, antimónu a bizmutu.

Organický

Reaguje s alkoholmi na výrobu alkoholov alebo alcoxidov:

Na +ROH → Rona +1/2 h₂

Vytvára rozlúčenie organických zlúčenín, čo spôsobuje duplikáciu počtu uhlíkov zlúčeniny:

2 Na +2 RCL → R-R +2 NACL

Oktán môže byť vyrobený zrušením butánového bromidu sodným.

S kovmi

Sodík môže reagovať s inými alkalickými kovmi za vzniku eutctického: zliatiny, ktorá sa tvorí pri nižších teplotách ako jej zložky; Napríklad NAK, ktorý má percento K 78%. Sodík tiež tvorí zliatiny s beryliam s malým percentom prvého.

Drahé kovy, ako je zlato, striebro, platina, paladium a iridium, ako aj biele kovy, ako je olovo, cín a antimón, tvoria zliatiny s tekutým sodným.

Riziká

Je to kov, ktorý intenzívne reaguje vodou. Preto v kontakte s ľudskými tkanivami potiahnutými vodou môže spôsobiť vážne poškodenie. Vytvára kontakt s pokožkou a očami vážne popáleniny.

Požitím môže tiež spôsobiť perforáciu pažeráka a žalúdka. Aj keď sú tieto zranenia vážne, je im vystavená iba malá časť populácie.

Najväčšie škody, ktoré môže spôsobiť sodík, je spôsobený nadmerným príjmom v jedle alebo nápojoch, ktoré spôsobili ľudia.

Ľudské telo vyžaduje príjem sodíka 500 mg/deň, aby splnil svoju funkciu pri jazde v nervoch, ako aj pri kontrakcii svalov.

Ale oveľa väčšie množstvo sodíka sa zvyčajne požíva v diéte, ktorá spôsobuje zvýšenie plazmy a koncentrácie krvi.

To môže spôsobiť arteriálnu hypertenziu, kardiovaskulárne choroby a nehody v mozgu.

Hypernatrémia je tiež spojená s tvorbou osteoporózy, aby sa vyvolala výstup vápnika kostného tkaniva. Obličky majú problémy s udržiavaním plazmatickej koncentrácie normálneho sodíka napriek ich nadmernému príjmu, čo môže viesť k poškodeniu obličiek.

Žiadosti

Kovový sodík

Používa sa v metalurgii ako deoxidant a činidlo reduktora pri príprave vápnika, zirkónia, titánu a ďalších kovov. Napríklad znížte titánový tetrachlorid (TICL₄) Na výrobu kovového titánu.

Roztavený sodík sa používa ako činidlo prenosu tepla, takže sa používa ako chladivo v niektorých jadrových reaktoroch.

Používa sa ako surovina pri výrobe sulfátu sodného, ​​hlavnej zložky syntetického detergentu. Zasahuje tiež do výroby polymérov, ako je nylon a v zlúčeninách, ako je kyanid a peroxid sodný. Aj pri výrobe syntézy farbív a parfumov.

Sodík sa používa na čistenie uhľovodíkov a nerozpustné uhľovodíky. Používa sa tiež v mnohých organických redukciách. Rozpustený v kvapalnom amónii sa používa na redukciu alkínov na transalqueno.

Sodíkové parné žiarovky sú vyrobené na verejné osvetlenie v mestách. Dodávajú žltú farbu, podobnú pozorovanej, keď je sodík spaľovaný u zapaľovačov.

Sodík pôsobí ako sušiak, ktorý poskytuje modrú farbu v benzofenóne, čo naznačuje, že produkt v procese vysušenia dosiahol požadované sušenie.

Zloženia

Chlorid

Sa používa na obdobie a zachovanie potravín. Elektrolyza chloridu sodného produkuje chlórnan sodný (NAOCL), ktorý sa používa pri čistení domácnosti ako chlór. Okrem toho sa používa ako priemyselný belčník papierovej buničiny a textilu alebo v dezinfekcii vody.

Chlórnan sodný sa používa v určitých liečivých prípravkoch, ako je antiseptický a fungicíd.

Uhličitan a uhličitan

Uhličitan sodný sa používa pri výrobe skla, čistiacich prostriedkov a čistiacich prostriedkov. Monohydrovaný uhličitan sodný sa používa vo fotografii ako súčasť vývojárov.

Hydrogenuhličitan sodný je zdroj oxidu uhličitého. Z tohto dôvodu sa používa v prášku na pečenie, v šumpových solí a nápojoch a tiež v suchých chemických hasiacimi prístrojmi. Používa sa tiež v koželovnom procese a príprave vlny.

Bikarbonát sodný je alkalická zlúčenina, ktorá sa používa pri liečivej liečbe hyperacity žalúdka a moču.

Sírany

Používa sa na výrobu papiera Kraft, kartón, sklo a čistiace prostriedky. Tiosíran sodný sa používa vo fotografii, aby sa napravili negatívy a rozvinuté dojmy.

Hydroxid

Bežne nazývaná žieravec alebo bielidlo sa používa pri neutralizácii kyselín v rafinácii oleja. Reaguje s mastnými kyselinami vo výrobe mydla. Okrem toho sa používa pri liečbe celulózy.

Dusičnan

Používa sa ako hnojivo, ktoré poskytuje dusík, ktorý je dynamitovou súčasťou.

Odkazy

1. Triasť a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). MC Graw Hill.
2. Sodík. (2019). Sodík. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
3. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2019). Sodík. Databáza pubchem. CID = 5360545. Získané z: pubchem.Ncbi.NLM.NIH.Vláda
4. Ganong, W. F. (2003). Lekárska fyziológia 19. vydanie. Redakcia moderná príručka.
5. Wikipedia. (2019). Sodík. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
6. Prezident a kolegovia z Harvard College. (2019). Soľ a sodík. Získané z: HSPH.Harvard.Edu
7. Redaktori Enyclopaedia Britannica. (7. júna 2019). Sodík. Encyclopædia Britannica. Získané z: Britannica.com