Sodio: ottenimento, reazioni, composti

Il sodio è un metallo alcalino appartenente al gruppo 1 e al 3° Periodo della Tavola Periodica che ha configurazione elettronica [Ne]3s¹.
In natura è presente in molti minerali tra cui il feldspato, la sodalite e nella halite nota come salgemma.

Il sodio è un metallo tenero al punto da poter essere tagliato con un coltello, altamente reattivo e caratterizzato da una densità di 0.968 g/cm³ quindi lievemente inferiore a quella dell’acqua.

Ottenimento

Nel 1807 lo scienziato britannico Humphry Davy, il chimico poeta isolò il sodio per la prima volta dall’elettrolisi dell’idrossido di sodio allo stato fuso.

Le semireazioni che avvengono nel processo elettrolitico sono:
Al catodo: 4 Na⁺ + 4e^– → 4 Na
All’anodo: 4 OH^– → O₂ + 2 H₂O + 4 e^–
e pertanto la reazione complessiva è:
4 Na⁺ + 4 OH^– → 4 Na + O₂ + 2 H₂O

Reazioni

Reagisce con l’acqua in modo spettacolare:

2 Na + 2 H₂O → 2 NaOH + H₂

il metallo infatti galleggia sull’acqua e, stante la produzione di idrogeno gassoso sotto la linea d’acqua, si hanno getti di idrogeno che spingono il sodio intorno alla superficie.

La reazione è esotermica quindi il calore sviluppato può generare la combustione dell’idrogeno a contatto con l’aria con produzione di altro calore e il sodio che ancora non ha reagito si surriscalda emettendo una caratteristica luce gialla.

La reazione può quindi diventare esplosiva; per limitare il pericolo si può ricoprire la superficie dell’acqua con benzina che essendo meno densa dell’acqua ed immiscibile ad essa, galleggia. Il sodio è tuttavia più denso della benzina quindi si dispone tra lo strato acquoso sottostante e la benzina sovrastante ed entra direttamente a contatto con l’acqua. I prodotti della reazione e nello specifico l’idrogeno non entrano in contatto con l’aria e quindi con l’ossigeno pertanto non può avvenire la combustione dello stesso.

Tuttavia, il gas sviluppato spinge il sodio verso l’alto, allontanandolo dall’acqua e interrompendo la reazione.

Reagisce con l’ossigeno per dare una miscela di ossido di sodio e  perossido  di colore bianco secondo le reazioni e sviluppo di un bagliore arancione:

4 Na_(s) + O_2(g) → 2 Na₂O_(s)

2 Na_(s) + O_2(g) → Na₂O_2(s)

Reagisce con il cloro per dare cloruro di sodio in una reazione altamente esotermica con sviluppo di una luce di colore giallo:

2 Na_(s) + Cl_2(g) → 2 NaCl_(s)

Reagisce con l’ammoniaca in presenza di nitrato di ferro (III) quale catalizzatore per dare sodioammide secondo la reazione:

2 Na_(s) + 2 NH_3(g) → 2 NaNH_2(s) + H_2(g)

Reagisce con gli alcoli per dare i rispettivi alcossidi secondo la reazione:

2 Na + 2 ROH → 2 RONa + H₂

Reagisce con gli alogenuri alchilici in ambiente di etere anidro o tetraidrofurano per formare un nuovo legame carbonio-carbonio con ottenimento di un alcano simmetrico secondo la reazione di Wurtz:

2 R-X + 2 Na → R-R + 2 NaX

Quando nei suoi composti esibisce numero di ossidazione +1 forma specie solubili in acqua in cui si forma lo ione Na⁺.

Stante il valore del potenziale normale di riduzione dello ione sodio pari a – 2.71 V alla semireazione di ossidazione:

Na → Na⁺ + 1 e^–

è associato un potenziale di + 2.71 V e pertanto il sodio è un ottimo riducente.

Composti

Tra gli innumerevoli composti  sia inorganici che organici si annoverano:

1) il cloruro  NaCl  usato per ottenere il carbonato di sodio tramite il processo Solvay secondo la reazione:

2 NaCl + CaCO₃ → Na₂CO₃ + CaCl₂

Esso è sale essenziale per la vita in quanto è contenuto in molti dei tessuti e dei fluidi dei viventi i cui ioni Na⁺ sono essenziali per la trasmissione di segnali sensoriali e motori nel sistema nervoso.

Il cloruro di sodio è inoltre utilizzato tra l’altro, come:

• antigelo
• esaltatore di sapidità
• per la conservazione degli alimenti
• nelle soluzioni fisiologiche
• nella rigenerazione delle resine a scambio ionico.

2) il bicarbonato di sodio NaHCO₃ ha un’azione basica ed è quindi usato come antiacido e contro i bruciori di stomaco.

Il composto ha moltissimi utilizzi in ambito domestico come:

• additivo alimentare
• nei lieviti chimici
•  per la pulizia dei denti per la sua azione abrasiva e sbiancante
• per l’igiene e la cura del corpo e dei capelli
• è consigliato per la cura di molte patologie che vanno dalla congiuntivite, alla cistite, alla cura dell’herpes labiale.

3) il solfato di sodio Na₂SO₄ impiegato largamente nell’industria dei detergenti, nell’industria del vetro come agente di raffinazione, nell’industria tessile come fissatore dei pigmenti, come agente di riempimento, nella fabbricazione del blu oltremare, del sale di Glauber, del solfato di bario e di altri sali sodici; per la preparazione di smalti, ceramiche.

4) ipoclorito di sodio NaClO impiegato come sbiancante e disinfettante, fungicida e virucida e per la sua azione ossidante

5) idrossido di sodio NaOH utilizzato in campo industriale nella sintesi di coloranti, detergenti e saponi, nel trattamento delle fibre del cotone, nella fabbricazione della carta e nelle resine a scambio ionico, nella mercerizzazione del cotone e nella preparazione di composti organici.

6) sodio boroidruro NaBH₄ utilizzato quale agente riducente, in molti processi industriali, nelle sintesi organiche, nel trattamento delle acque reflue e come sbiancante della pasta legno.