Sodík

Z Wikipédie

Sodík (lat. natrium) je chemický prvok v Periodickej tabuľke prvkov, ktorý má značku Na a protónové číslo 11.

Vlastnosti
Ne - Sodík - Mg
Li
Na
K  
 
 
[Ne]3s1
12
11.
Na
Všeobecné
Názov, značka, protónové číslo Sodík, Na, 11.
Séria Alkalické kovy
Skupina, perióda, blok 1 (IA), 3, s
Vzhľad bielo strieborný
Atómové
Atómová hmotnosť 22,98977 amu
Atómový polomer (vypočítaný) 180 (190) pm
Kovalentný polomer 154 pm
Van der Waalsov polomer 227 pm
Elektrónová konfigurácia [Ne]3s1
Elektróny na energetickú hladinu 2, 8, 1
Oxidačné stupne (Oxidy) 1 (strong base)
Elektronegativita 0,93 (Paulingova stupnica)
Výstupná energia (eV)
Kryštalická štruktúra kocková stredo centrovaná
Fyzikálne
Skupenstvo pevné
Magnetické vlastnosti paramagnetický
Hustota (tvrdosť podľa Mohsa) 968, kg/m3 (0,5)
Teplota topenia (tavenia) 370,87 K (97,72 °C)
Teplota varu 1156 K (883 °C)
Molový objem 23,78×10-6 m3/mol
Skupenské teplo vyparovania 96,96 kJ/mol
Skupenské teplo tavenia 2,598 kJ/mol
Tlak pary 1,43×10-5 Pa pri 1234 K
Rýchlosť zvuku 3200 m/s pri 20 °C
Rôzne
Merná tepelná kapacita 1230 J/(kg · K)
Elektrická vodivosť 21×106 S/m
Tepelná vodivosť 141 W/(m · K)
1. Ionizačná energia 495,8 kJ/mol
2. Ionizačná energia 4562 kJ/mol
3. Ionizačná energia 6910,3 kJ/mol
4. Ionizačná energia 9543 kJ/mol
5. Ionizačná energia 13354 kJ/mol
6. Ionizačná energia 16613 kJ/mol
7. Ionizačná energia 20117 kJ/mol
8. Ionizačná energia 25496 kJ/mol
9. Ionizačná energia 28932 kJ/mol
10. Ionizačná energia 141362 kJ/mol
Izotop
Izotop NA t1/2 ZM ER MeV PR
22Na {syn.} 2,602 r epsilon 2,842 22Ne
23Na 100 % Na je stabilný pri 12 neutrónoch
Vlastnosti NMR
23Na
Spin jadra 3/2
gamma / rad/T 7,076 · 107
Citlivosť k 1H 1
Larmorova frekvencia pri B = 4,7 T 52,9 MHz
Pokiaľ je to možné a bežné, používame jednotky sústavy SI.
Ak nie je hore uvedené inak,
údaje sú za normálnych podmienok (NTP/STP).

Obsah

[úprava] Základné fyzikálne a chemické vlastnosti

Sodík je najbežnejším prvkom z radu alkalických kovov, výdatne zastúpený v zemskej kôre, morskej vode aj v živých organizmoch. Chemická značka Na, (lat. natrium)

Sodík je mäkký, ľahký, striebornolesklý kov, ktorý rýchlo reaguje s kyslíkom aj vodou, preto sa s ním v prírode stretávame iba vo forme zlúčenín. Reakcia sodíka s vodou je natoľko exotermická, že unikajúci vodík reakčným teplom zvyčajne samovoľne explozívne vzplanie. Elementárny kovový sodík možno dlhodobo skladovať napr. prekrytý vrstvou alifatických uhľovodíkov ako petrolej alebo nafta, s ktorými nereaguje.

Soli sodíka intenzívne farbia plameň na žlto.

[úprava] História

Sodík bol dlho známy iba ako súčasť zlúčenín. Izoloval ho až v roku 1807 sir Humphry Davy pomocou elektrolýzy hydroxidu sodného. V stredovekej Európe sa zlúčenina sodíka s latinským názvom sodanum používala ako liek proti bolestiam hlavy. Značka sodíka, Na, vznikla z novolatinského pomenovania pre obyčajnú zlúčeninu sodíka zvanú natrium, čo vzniklo z gréckeho nítron, druhu prírodnej soli.

[úprava] Výskyt v prírode

Vďaka svojej veľkej reaktivite sa v prírode stretávame iba so zlúčeninami sodíka. Vo všetkých svojich zlúčeninách sa vyskytuje iba s mocnosťou Na+.

Sodík je pomerne bohato zastúpený na Zemi aj vo vesmíre. Predpokladá sa, že zemská kôra obsahuje 2,4 – 2,6 % sodíka. Morská voda obsahuje sodík ako hlavný katión v koncentrácii približne 10,5 g Na/l. Vo vesmíre sa predpokladá výskyt 1 sodíkového atómu na približne 800 000 atómov vodíka.

Vzhľadom k vysokej rozpustnosti väčšiny zlúčenín sodíka došlo v priebehu geologických premien zemskej kôry k vyplaveniu značnej časti sodíka z povrchových vrstiev pevninskej zemskej kôry do vôd oceánov. Všeobecne je práve chlorid sodný (NaCl) považovaný za základnú zložku morskej soli, aj keď sa v morskej vode stretávame prakticky so všetkými prvkami Mendelejevovej periodickej tabuľky prvkov. Morská voda obsahuje 2,7 % chloridu sodného. Kaspické a Mŕtve more obsahujú až 10 % NaCl. Odparením pravekých morí vznikli ložiská kamennej soli, ktorá je základom výroby ostatných sodných solí. Najväčšie ložiská sú v Poľsku pri Bochni a Vieličke, v Rumunsku pri Slaníku, v Rakúsku v Soľnej komore pri Salzburgu, v Rusku pri Astrachanských jazerách. Na Slovensku sú ložiská kamennej soli pri Prešove, kde sa získava soľanka, ktorá sa odparuje v Solivare pri Prešove.

Značný obsah sodíkových iónov nachádzame tiež vo všetkých podzemných minerálnych vodách, ktoré sa dostali do dlhodobého kontaktu s horninami a sodíkové ióny sa do nich vyluhovali. Z minerálov, obsiahnutých v zemskej kôre, je najznámejšia kamenná soľ, chemicky chlorid sodný. Ložiská tohto minerálu majú pôvod vo vyschnutých jazerách a moriach minulých geologických období.

Sodík patrí medzi biogénne prvky a nachádza sa vo všetkých bunkách rastlinných aj živočíšnych tkanív. Príkladom minerálov biogénneho pôvodu je čílsky liadok, chemicky dusičnan sodný (NaNO3).

[úprava] Výroba a využitie

Kovový sodík sa priemyselne vyrába elektrolýzou roztaveného chloridu sodného. Materiálom katódy je zvyčajne železo, anóda je grafitová. Ďalším produktom tejto elektrolýzy je plynný chlór, ktorý sa používa na chemickú syntézu. V prípade elektrolýzy vodného roztoku NaCl slúži ako katóda ortuť, produktom je amalgám sodíka. Táto látka sa rozkladá vodou za vzniku hydroxidu sodného a plynného vodíka, prípadne sa používa ako redukčné činidlo, napr. v organickej syntéze.

Roztavený kovový sodík sa často uplatňuje v jadrovej energetike ako látka odvádzajúca teplo vznikajúce atomovým rozpadom uránu v primárnom okruhu jadrového reaktora. Dôvodom je na jednej strane pomerne nízka teplota topenia sodíka, ale predovšetkým fakt, že sodík pri styku s vysoko energetickými neutrónmi alebo gama lúčmi nepodlieha rádioaktívnej premene na nebezpečné beta a gama žiariče s dlhým polčasom rozpadu.

Elementárny sodík je mimoriadne silné redukčné činidlo a býva preto využívaný v množstve organických syntetických reakcií.

Elektrickým výbojom v prostredí sodíkových výparov pri tlaku niekoľkých torrov vzniká veľmi intenzívne svetelné vyžarovanie. Tento jav nachádza uplatnenie pri výrobe sodíkových výbojok, s ktorými sa môžeme prakticky stretnúť v pouličných svietidlách.

[úprava] Zlúčeniny

V chemických zlúčeninách sa sodík vyskytuje iba s mocnosťou NaI. Medzi zlúčeniny zásadného významu patria nasledujúce chemické látky:

  • Reakciou s vodíkom vzniká hydrid sodný (NaH), ktorý je pomerne silným redukčným činidlom.
  • Reakciou sodíka s kyslíkom vzniká peroxid sodný (Na2O2), ktorý nachádza využitie ako energetické oxidačné činidlo.
2Na + O2 → Na2O2
  • Reakcia sodíka s vodou vedie ku vzniku veľmi silnej zásady, hydroxidu sodného (NaOH). Je to bezfarebná, hygroskopická, silne leptavá látka, ktorá rozpúšťa aj sklo a porcelán. Je veľmi dobre rozpustný vo vode, pri jeho rozpúšťaní sa uvoľňuje veľké množstvo tepla, čím sa vzniknutý roztok zahrieva. Využíva sa napr. na výrobu mydiel alebo liečiv, ale má uplatnenie samozrejme aj v laboratóriu (jedná sa o základnú priemyselnú a laboratórnu chemikáliu).
  • Chlorid sodný (NaCl), známy ako kamenná soľ alebo kuchynská soľ, patrí od dávnych čias k bežne využívaným chemikáliám. Ako súčasť ľudského jedálneho lístka bola už v staroveku mimoriadne cennou surovinou a obchod s ňou patril k veľmi výnosným, avšak aj značne riskantným druhom podnikania. V súčasnej dobe nachádza NaCl celý rad priemyselných uplatnení. V bežnom živote sa s kuchynskou soľou stretneme aj mimo kuchyne, v zime na cestách, kde ju cestári používajú ako prostriedok k rozmrazovaniu snehu a poľadovice.
  • Sóda, alebo uhličitan sodný (Na2CO3), sa používa prevažne pri výrobe skla, v textilnom a papierenskom priemysle. Vyrába sa zo soľanky (nasýtený vodný roztok NaCl) tzv. Solvayovým spôsobom, pri ktorom sa do soľanky nasýtenej amoniakom zavádza oxid uhličitý. Vzniká hydrogenuhličitan sodný NaHCO3, ktorý sa ďalej v špeciálnych peciach pri teplote 150°C rozkladá na uhličitan sodný, oxid uhličitý a vodu.
NaCl + H2O + NH3 + CO2 → NaHCO3 + NH4Cl
2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O
  • Jedlá sóda, alebo tiež hydrogénuhličitan sodný (NaHCO3), sa používa ako súčasť kypriacich práškov do pečiva, k neutralizácii poleptania kyselinou či k neutralizácii žalúdočných štiav pri prekyslení žalúdka. Môže sa tiež používať ako jedna zo zložiek náplne do hasiacich prístrojov.
Wikimedia Commons ponúka multimediálny obsah k téme
Sodík