Sodio Na

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INFORMAZIONI GENERALI SULL'ELEMENTO

Il sodio è il primo elemento del terzo periodo della tavola periodica. Il sodio viene indicato con il simbolo Na e ha numero atomico 11. È un metallo del primo gruppo, per cui appartiene al gruppo dei metalli alcalini. Come gli altri elementi del primo gruppo è un elemento soffice, morbido, argenteo, ceroso e reattivo. È l’elemento più abbondante e più noto tra i metalli alcalini.
Allo stato elementare è un solido lucente con riflessi rosa e ha un basso punto di fusione. Appartenendo alla famiglia dei metalli alcalini, è fortemente elettropositivo; si comporta, infatti, da riducente allo stato di ossidazione +1.
Il sodio reagisce velocemente con l’acqua, il ghiaccio e la neve per fornire idrossido e idrogeno. Con l’ossigeno dell’aria reagisce velocemente a temperatura ambiente e in presenza di umidità, formando ossido e idrossido, mentre al di sopra di 120°C brucia con fiamma gialla producendo ossido e superossido. Come abbiamo appena descritto si ossida facilmente con l’aria , passando dal suo colore argento-brillante a un grigio opaco causato dal rivestimento di ossido di sodio. Il sodio reagisce con idrogeno, iodio, arsenico e antimonio solo a temperature al di sopra dei 200-300°C, producendo idrossido di sodio. Non reagisce né con gli idrocarburi né con l’azoto , neppure a temperature elevate, ma può combinarsi con l’ammoniaca gassosa per formare sodioammide NaNH2. Le soluzioni di sodio di ammoniaca liquida a elevata concentrazione sono di colore rossastro, e presentano una conducibilità di tipo metallico; a bassa concentrazione sono invece di colore blu-azzurro, comportandosi come conduttori elettronici. Reagendo con i differenti alogenuri metallici produce il cloruro di sodio e il metallo. Con gli alogenuri organici può reagire in due modi differenti: il primo richiede la condensazione di due composti organici, che originano alogeni quando questi sono eliminati; il secondo coinvolge la sostituzione di alogeno di sodio, per produrre un composto organico del sodio. il sodio si combina assai rapidamente con fluoro e cloro, soprattutto se umidi, e con zolfo, selenio e tellurio.

CARATTERISTICHE FISICHE E CHIMICHE

Simbolo elemento Na
Numero atomico 11
Massa atomica relativa 22.9898
Temperatura di fusione 97.81 °C
Temperatura di ebollizione 882.9 °C
Sato di aggregazione Solido
Densità (20°C) 0.97 g/cm3
Numero di ossidazione 1
Elettronegatività 1.01
Energia di prima ionizzazione 495,8 kJ/mol
Raggio atomico 153.7 pm
Configurazione elettronica [Ne]3s1
Energia di ionizzazione [eV] 5.1391 eV
Conducibilità elettrica 21 · 106 S/m
Percentuale nella composizione della massa terrestre 2.64%
Composizione isotopica Na-23 100%
Abbondanza nel Sistema Solare 5.74 x 104


CENNI STORICI

Il sodio venne isolato per la prima volta nel 1807 da H. Davy mediante l’elettrolisi dell’idrossido di sodio fuso. L’elettrolisi fu un nuovo metodo di separazione introdotto nel diciannovesimo secolo, definendo così l’inizio della chimica moderna. Attraverso le pile di Volta fu possibile isolare nuove sostanze tramite la dissociazione elettronica dei composti. Davy applicò una corrente elettrica alla soda caustica fusa, che noi oggi sappiamo essere idrossido di sodio, e ottenne perline di un metallo argenteo e reattivo, che chiamò sodio.
Nel Medioevo un composto del sodio, dal nome latino “sodanum”, era utilizzato come rimedio per mal di testa, cefalee ed emicrania. Il simbolo del sodio deriva dalla parola in latino “natrium” , ovvero “sale naturale”. Il termine latino natrium proveniva dal greco “nitron”, che a sua volta derivava dal nome egizio del sale “Ntry”. Tale sale era simbolo di purezza.
Un antico lago in Egitto fu chiamato Wadi el-Natrum, poiché conteneva elevata quantità di carbonato di sodio. Per gli egizi il natrum era un miscuglio di bicarbonato di sodio e carbonato ed era fondamentale. Essi lo utilizzavano per imbalsamare i corpi defunti, sfruttavano le sue proprietà di assorbimento dell’acqua e veniva adoperato nei rituali religiosi. Serviva anche per tingere e pulire i tessuti, fabbricare il vetro e produrre sapone.
Nel corso dei secoli si dovettero cercare sistemi di produzione alternativi del sodio, a causa dei suoi numerosi impieghi nei prodotti. Nel diciottesimo secolo, Nicolas Le Blanc, con una formula reagente di sale, acido solforico, carbone e pietra calcarea, convertì il sale in soda. In questo modo la quantità di soda aumentò vertiginosamente e si collegarono alla nascente industria. I prodotti ricavati da questa reazione non potevamo essere usufruiti immediatamente senza un lavaggio preliminare. Tale processo fu sostituito nel 1863 da quello più economico e ecologico di Ernest Solvay. Non erano necessarie alte temperature per trasformare il sale e il calcare in bicarbonato di sodio e i prodotti non presentavano sottoprodotti tossici. Questa è l’unica tecnica di produzione della soda e del bicarbonato nell’intera Europa, in cui ancora oggi sono numerose le industrie attive.
Tutt’oggi un Gruppo chimico e farmaceutico di portata mondiale porta il suo nome. Il Gruppo Solvay opera a livello internazionale sui settori delle materie plastiche e chimiche. In molti paesi il carbonato si sodio viene ancora denominato “Soda Solvay” ed il continuo investimento in nuove tecnologie ha permesso al Gruppo Solvay di sviluppare prodotti per applicazioni innovative.

Humpry Davy nacque a Penzance, nel sud dell’Inghilterra, il 17 dicembre 1778 e fu un rilevante chimico inglese. Davy non è solamente conosciuto per l’elettrolisi del potassio e del sodio, ma sono degni di nota i suoi esperimenti sull’azione fisiologica di alcuni gas. Nel 1801 fu nominato professore alla Royal Instituition di Gran Bretagna, nella quale poi divenne anche presidente.
L’anno precedente Alessandro Volta mostrò per la prima volta la pila elettrica, e Davy la utilizzò per la propria batteria per separare i sali attraverso l’elettrolisi. Oltre al sodio e al potassio, nel 1808 Davy separò il calcio, lo stronzio, il bario e il magnesio. Divenne uno dei rappresentanti dell’elettrochimica, visto che studiò le energie coinvolte nella separazione di questi sali.
Nel 1812 si sposò con una ricca vedova, Jane Apreece, e fu nominato Cavaliere. L’anno successivo si recò alla corte di Napoleone Bonaparte per essere premiato con una medaglia per il suo lavoro nell’elettrochimica. Davy visitò alcune città italiane come Genova, Firenze, Milano, Roma, Napoli e Venezia. A Firenze, Davy, con il suo assistente scientifico Michael Faraday, compì numerosi esperimenti facendo uso dei raggi del sole; a Milano incontrarono lo scienziato Alessandro Volta. Dopo aver viaggiato per l’intera Europa meridionale, tornò nel 1815 in Inghilterra.
Egli fu in grado di dimostrare che l’ossigeno non si può ricavare dall’acido muriatico e confermò l’esistenza di un altro elemento, chiamato cloro.
Davy , nel suo ultimo decennio di vita, si concentrò sullo studio di acidi, pensate come sostanze contenenti molecole sostituibili di idrogeno, e delle basi, che sarebbero per lui sostanze che, reagendo con gli acidi, formano Sali e acqua. Egli morì nel 1824 a Ginevra a causa di un collasso respiratorio.




APPLICAZIONI DELL'ELEMENTO

Il sodio è un componente essenziale nella produzione di esteri e di composti organici. Uno dei componenti di questo metallo è il cloruro di sodio (NaCl), essenziale per il metabolismo cellulare. Il sodio viene anche utilizzato in alcune leghe per migliorarne la struttura, nei saponi, come vapore nelle lampade a vapore di sodio, come fluido di raffreddamento e trasporto calore nei reattori nucleari veloci e nelle valvole dei motori endotermici, per lisciare la superficie dei metalli e per purificare i metalli fusi.
Il NaK è una lega eutettica costituita da due metalli alcalini, sodio (Na) e potassio (K) ed è fondamentale per la conduzione di calore.
Il cloruro di sodio (NaCl), già citato precedentemente, è il nostro comune sale da cucina. A temperatura ambiente si manifesta come un solido cristallino incolore, un sapore e odore caratteristico. I suoi cristalli hanno una forma cubica, in cui ai vertici si alternano gli ioni sodio Na+ e ioni cloruro Cl -. In soluzione acquosa conduce la corrente elettrica. Questo composto è molto abbondante in natura. Si può trovare allo stato solido in stabilimenti dette saline, ma la maggior parte di esso si trova disciolto in acqua.
L’idrossido di sodio (NaOH), conosciuto anche con il nome di soda caustica, è una base forte. A temperatura ambiente è solido e viene venduto in forma di perle biancastre, ognuna avente la dimensione di un chicco di riso. Esso si ottiene principalmente per elettrolisi delle salamoie insieme all’idrogeno e al cloro entrambi gassosi. Nell’industria chimica è utilizzato nella sintesi di coloranti, detergenti e saponi, e anche nella produzione di carte e nel trattamento delle fibre del cotone.




DISPONIBILITA' DELL'ELEMENTO

Il sodio è il sesto elemento più abbondante nella crosta terrestre, poiché ne contiene il 2.83%. Il sodio è il metallo alcalino più abbondante di tutti. Dopo il cloro, è il secondo elemento più abbondante disciolto in acqua di mare, circa l’1%. I sali di sodio presenti in natura sono il cloruro di sodio ( sale roccioso), il carbonato di sodio (soda), il borato di sodio (borace), il nitrato di sodio e il solfato di sodio. I sali di sodio si possono trovare nei laghi sia alcalini che salati, nell’acqua di mare e nell’acqua minerale di sorgente. Viene prodotto commercialmente attraverso l’elettrolisi del cloruro di sodio fuso. Questo processo è meno costoso della precedente elettrolisi dell’idrossido di sodio. vengono prodotte circa 200 milioni di tonnellate annue di sale. Queste impressionanti quantità vengono estratte dai depositi di sale. Il sodio è abbondante anche nelle stelle e la linea spettale D di questo elemento è tra le principali componenti della luce stellare.




EFFETTI SULLA SALUTE

Il sodio in polvere è altamente infiammabile alla’aria, può esplodere a contatto con l’acqua ed è corrosivo a contatto con la pelle. Tale metallo deve essere maneggiato con cura e deve essere conservato in idrocarburi liquidi o mantenuto ad atmosfera inerte. Può essere molto velenoso se combinato con altri elementi.

Il sodio è necessario negli essere umani per mantenere l’equilibrio dei liquidi nel nostro metabolismo e anche per il funzionamento di muscoli e nervi. Un’elevata quantità di sodio nel sangue può danneggiare i nostri reni e determinare l’aumento della pressione.
Si verifica un’intossicazione da cloruro di sodio quando abbiamo ingerito quantità eccessive di cloruro di sodio. Si deve indurre l’intossicato a vomitare oppure effettuare una lavanda gastrica. In alcuni casi l’intossicazione di cloruro di sodio può provocare acidosi, cioè un aumento di acidità, metabolica e la perdita di bicarbonato causata dall’eccesso di cloruro.
Nei pazienti asmatici il sodio metabisolfito può provocare grave broncocostrizione e crisi asmatiche acute.
I pazienti con elevati livelli sierici di sodio dovrebbero sottrarsi alla somministrazione di bevande contenenti caffeina e alcool, poiché potrebbero perdere ulteriori liquidi aggravando l’ipernatriemia stessa.
L’ipernatriemia si presenta negli individui che hanno la concentrazione sierica di sodio maggiore di 145 mEq/L. Per riequilibrare la concentrazione i pazienti affetti si deve sottoporre alla dialisi. Se tale malattia non viene trattata col giusto criterio può provocare sintomi differenti, tra cui: gravi effetti tossici a carico del sistema nervoso centrale e cardiovascolare, convulsioni, confusione mentale, aumento della frequenza del polso, coma e infine alla morte.
Le donne in gravidanza non hanno grosse limitazioni nell’assunzione di sodio o dei suoi composti. Il rischio di qualche patologia è minore se la concentrazione degli elettroliti e l’equilibrio acido-base stanno entro i limiti della normalità.
L'eccesso smisurato di sodio , e quindi l'assunzione oltremisura del sale, può portare un’ ipertensione arteriosa, a soggetti che ne sono geneticamente predisposti.
Le dosi di assunzione giornaliera raccomandate sono di 1,5/3 mg al giorno. Il sodio è un elemento essenziale, ma la quantità necessaria è soggetta a controversie.





SPETTRI ATOMICI DELL'ELEMENTO

Spettro atomico di assorbimento dell'sodio:



Spettro atomico di emissione dell'sodio:


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