SODÍK – Na

SODÍK – Na
Koucká Kateřina - 2006
Úvod:
Sodík objevil roku 1807 sir Humphry Davy (1778-1829).
Latinsky se označuje Natrium a v tabulce jej značíme Na. Jeho
protonové číslo je 11 a relativní atomová
hmotnost 22,98977. Sodík patří mezi pevné látky
a nachází se ve třetí periodě a první skupině
periodické tabulky. Jeho oxidační číslo ve
sloučeninách je I. Elektronová konfigurace sodíku
1s22s22p63s1.
Výskyt:
Všechny alkalické kovy jsou vysoce reaktivní, a proto se
vykytují pouze ve sloučeninách. Sodík, stejně tak i draslík, patří mezi
nejrozšířenější prvky zemské kůry. Vyskytuje se v
různých křemičitanech, živcích nebo slídách.
Nejznámější minerál je asi sůl kamenná (NaCl chlorid sodný) neboli halit popř. chilský ledek
(NaNO3 - dusičnan sodný). Sodík je také důležitý
biogenní prvek, protože je nezbytný ke správnému
metabolismu buněk. Je to nezanedbatelná složka mořské vody, v menší
míře se vyskytuje i ve vodách minerálních.
Vlastnosti:
Sodík je měkký, lehký a stříbrolesklý kov. Všechny
alkalické kovy jsou silně elektropozitivní prvky a ze všech
chemických prvků mají vůbec nejmenší hodnoty elektronegativity
a ionizační energie. Jejich reaktivnost dále stoupá s rostoucím
protonovým číslem a i jejich silné redukční vlastnosti rostou od
lithia k cesiu (neuvažujeme-li francium). Alkalické kovy také
charakteristicky barví plamen, a proto se využívají i při tzv.
plamenových zkouškách k důkazu solí alkalických kovů a solí
kovů alkalický zemin. Sodík barví plamen žlutě. Sloučeniny
alkalických kovů mají převážně iontový charakter. Na vzduchu se
sodík oxiduje, a proto se uchovává v ochranném prostředí
(většinou v petroleji). Stejně jako lithium a draslík má nižší hustotu
než voda, což znamená, že na vodě plave. Všechny alkalické kovy
jsou mimořádně reaktivní a s dalšími prvky reagují přímo, téměř
vždy se oxidují a jsou to tedy také silná redukční činidla. S
vodíkem reaguje sodík až za mírného zahřátí a za vzniku hydridu
sodného (NaH):
2 Na + H2 -> 2 NaH
Reakcí alkalických kovů s kyslíkem vznikají sloučeniny, jejichž
typ závisí na velikosti kationtu alkalického kovu. Například 2 Na +
O2 -> Na2O2. V tomto případě vzniká peroxid, ale mohou vznikat i
oxidy (viz. lithium) nebo superoxidy (viz. draslík, rubidium a cesium).
-1-
Všechny alkalické kovy bouřlivě reagují s halogeny za vzniků halogenidů, stejně tak
i s vodou za vzniku hydroxidů (v případě sodíku vzniká hydroxid sodný - NaOH).
Z halogenidů ostatních kovů jsou alkalické kovy naopak schopny vyredukovat příslušný kov,
například: AlCl3 + 3 Na -> Al + 3 NaCl
Průmyslová výroba:
Sodík se stejně jako ostatní alkalické kovy připravuje elektrolýzou
tavenin halogenidů nebo hydroxidů alkalických kovů. Konkrétně sodík
se vyrábí z taveniny chloridu sodného (NaCl). Na železné katodě se vylučuje
sodík, na grafitové anodě naopak chlor.
2 Na+ + 2 e– -> 2 Na
2 Cl– - 2 e– -> Cl2
Použití:
Sodík se převážně používá na výrobu různých sloučenin, např. hydridu sodného (NaH)
nebo peroxidu sodného (Na2O2). Dále se využívá jako silné redukční činidlo nebo do
sodíkových elektrických lamp. Větší využití však mají jeho sloučeniny, z nichž nejznámější je
asi sůl kamenná (chlorid sodný - NaCl), dále potom
hydroxid sodný (NaOH), soda (uhličitan sodný Na2CO3), jedlá soda (hydrogenuhličitan sodný NaHCO3) nebo chilský ledek (dusičnan sodný NaNO3), který je významným průmyslovým
hnojivem. Sůl kamenná (chlorid sodný - NaCl) také
jinak halit je významná v potravinářském průmyslu,
k výrobě hydroxidu sodného, sody nebo i
samotného sodíku. Hydroxid sodný je bezbarvá,
hygroskopická a silně leptavá látka, která leptá i
sklo a porcelán. Rozpustný ve vodě. Využívá se
např. na výrobu mýdel či léčiv, ale uplatňuje se
samozřejmě i v laboratoři (jedná se o základní
průmyslovou i laboratorní chemikálii). Vyrábí se
třemi různými způsoby. První dva způsoby jsou
založeny na elektrolýze vodného roztoku chloridu
sodného (NaCl) - solanky, třetí způsob je založen na
výrobě z uhličitanů.
– elektrolýza se železnou katodou: celkový zápis: 2 NaCl + 2 H2O -> 2 NaOH + Cl2 + H2
– elektrolýza se rtuťovou katodou (tzv. amalgámová elektrolýza):
2 Na+ + 2 e- + 2n Hg -> 2 NaHgn
2 Cl- - 2e- -> Cl2
2 NaHgn + 2 H2O -> 2 NaOH + H2 + 2n Hg
– výroba z uhličitanů (tzv. kaustifikace): Na2CO3 + Ca(OH)2 -> CaCO3 + 2 NaOH
Soda neboli uhličitan sodný se používá převážně při výrobě skla, v textilním a
papírenském průmyslu. Vyrábí se ze solanky (nasycený vodný roztok NaCl) tzv. Solvayovým
způsobem, při kterém se do solanky nasycené amoniakem (NH3) zavádí oxid uhličitý
(CO2).Vzniká hydrogenuhličitan sodný, který se dále ve speciálních pecích za teploty 150°C
rozkládá na uhličitan sodný, oxid uhličitý a vodu:
NaCl + H2O + NH3 + CO2 -> NaHCO3 + NH4Cl
2 NaHCO3 -> Na2CO3 + CO2 + H2O
-2-
Jedlá soda nebo také hydrogenuhličitan sodný se používá jako součást kypřících
prášků do pečiva, k neutralizaci poleptání kyselinou či k neutralizaci žaludečních šťáv
při překyselení žaludku. Může se také používat jako náplň do hasicích přístrojů.
Sloučeniny:
1. bezkyslíkaté sloučeniny
NaX - halogenidy (X = F, Cl, Br, I)
bezbarvé, iontové a krystalické látky, které
mají vysoký bod tání a varu, jsou dobře
rozpustné
NaCl - chlorid sodný (sůl kamenná, minerál
halit) nejvýznamnější halogenid alkalických
kovů
NaH - hydrid sodný, iontová a tuhá látka
Na2S - sulfid sodný, rozpustný ve vodě,
silně zásaditý charakter
2. kyslíkaté sloučeniny
Na2O2 - peroxid sodný oxidační činidlo
NaOH - hydroxid sodný, silná anorganická
zásada, průmyslově důležitá
Na2CO3 - uhličitan sodný (soda), silná
anorganická zásada, průmyslově důležitá
NaHCO3 - hydrogenuhličitan sodný (jedlá soda),
ve vodě omezeně rozpustný, výroba prášků na
překyselení žaludku
NaNO3 - dusičnan sodný (chilský ledek),
významné průmyslové hnojivo
NaNO2 - dusitan sodný, toxická látka užívaná v
organické chemii
Na2SO4 . 10H2O - dekahydrát síranu sodného (tzv.
Glauberova sůl), využívá se k výrobě papíru a v
textilním průmyslu
Literatura:
Přehled středoškolské chemie,pedagogické nakladatelství, akciová společnost, Praha 1999
Lékařská chemie a biochemie, Duchoň,
www.webelements.com/webelements/elements/text/Na/key.html
http://www.chemicalelements.com/
http://www.tabulka.cz/,
http://periodic.lanl.gov/elements/11.html
-3-