Promoción de Otoño : ¡ -30% de descuento en todo el sitio ! |
El sodio es un elemento de la vida cotidiana. En su versión más común, se presenta en forma de sal, abundante en el océano y dando sabor a nuestros platos. El símbolo Na representa este elemento químico de número atómico 11. En efecto, el número de protones que lo compone se limita a 11.
En la tabla periódica, pertenece al grupo 1 y se clasifica en la familia de los metales alcalinos. Este elemento extremadamente reactivo posee una masa atómica de 22,9898 u y una dureza de 0,5. Con una densidad de 0,97, su punto de fusión es de 97,80 °C, mientras que su punto de ebullición alcanza 883 °C. Sus otras propiedades atómicas son las siguientes:
El sodio está muy presente en el planeta ya que constituye el 2,27% del número de átomos de la corteza terrestre. Se encuentra ligado a diversos minerales y se muestra en su estado sólido y no magnético. También abunda en el agua de mar en forma de iones libres con un contenido de 10,8 g/kg. Este elemento reacciona fácilmente. En contacto con el aire, su oxidación se activa. Su reacción se intensifica aún más con el agua. Basta con observar el comportamiento de la sal de mesa, formada a base de cloruro de sodio.
La explotación del sodio en sus formas compuestas comenzó en la Antigüedad. En la Edad Media, este elemento servía como analgésico y medicamento contra los dolores de cabeza. Solo en 1807 su átomo fue aislado por Sir Humphry Davy, mediante el proceso de electrólisis de la sosa cáustica.
El sodio figura entre la larga lista de sustancias químicas descubiertas por el físico y químico inglés Sir Humphry Davy. En esta clasificación, encontramos el potasio, el magnesio, el estroncio, el calcio y el sodio. El investigador incluso recibió el gran premio del Instituto de Francia en 1807 por su invención insignia: la lámpara Davy.
Etimológicamente, el sodio deriva su raíz del inglés «soda» que significa sosa. El símbolo Na que lo caracteriza proviene de la palabra griega «natrium» o «nitron» que significa «natron». En efecto, se trata de un compuesto del sodio que se llama natrium, una especie mineral también conocida bajo el nombre de «natron».
El número másico de un átomo equivale a las cantidades de nucleones que lo componen. Para los 22 isótopos conocidos del sodio, varía de 18 a 37. El sodio constituye un elemento monoisotópico debido a su único isótopo estable: sodio 23. Sus 19 isótopos poseen una vida media inferior a un minuto. Las otras dos excepciones son el 22Na y 24Na. Estos dos isótopos radioactivos cosmogénicos tienen respectivamente una vida media de 2,6 años y 15 horas. El sodio también se traduce en un elemento mononucleídico.
El sodio es muy apreciado por su alta capacidad de conducción eléctrica. También se propone como un excelente fluido caloportador. Este elemento químico posee la facultad de bajar la temperatura de fusión a menos de 0 °C.
Siendo una sustancia muy reactiva, puede producir una explosión. En contacto con el agua, su principal reacción comienza con la liberación de hidrógeno. Propulsado en el aire, se vuelve inflamable a 115 °C, es decir a temperaturas superiores a 388 K. Emite entonces una llama amarilla.
Su conservación en el petróleo lo mantiene estable e impide que entre en reacción. El almacenamiento de la materia también se opera en una atmósfera inerte de nitrógeno o argón. Este acondicionamiento constituye lo ideal para transportar el producto con total seguridad. Como entra en fusión a una temperatura relativamente baja, se vuelve simple de manejar y transferir de un lugar a otro. Sin embargo, hay que vigilar permanentemente la humedad. Su contacto con el agua puede generar una fuerte reacción.
Como el sodio integra la categoría de los metales alcalinos, se presenta en blanco plateado, en forma de polvo rosado. Su ligereza es tal que la sustancia flota en el agua y comienza entonces a descomponerse. En esta fase, produce una mezcla de dihidrógeno y sosa, para llegar al hidróxido de sodio. Esta reacción se opera bajo la siguiente fórmula:
Na + H2O → Na+ + OH− + H2
El espectro del sodio se distingue por sus dos rayas, particularmente brillantes en el amarillo. Estas dos rayas D2 y D1 están situadas a 589,00 y 589,59 nm. La interferencia resultante de estas dos ondas de frecuencias cercanas conduce a un fenómeno de latido potente. Cuando el sodio se pone bajo presión, la materia cambia a negro y desarrolla su carácter de aislante. Si la presión aumenta y alcanza los 200 gigapascales, la sustancia se vuelve translúcida roja para poco a poco cambiar a transparente.
El sodio es muy abundante y se encuentra en múltiples compuestos. En la mayoría de los casos, se presenta bajo la fórmula Na+ en iones de sodio. La aleación de sodio y potasio da el NaK, que se traduce en líquido a temperatura ambiente. La mezcla permanece en su estado líquido hasta -12,6 °C. No entra en ebullición hasta 785 °C. El coeficiente de dilatación del sodio es a 25 °C = 70 × 10−6 °C− 1.
En estado sólido, la fórmula para definir su masa volumen es la siguiente:
ρ = 971 / (1+0,00007*(t-20))3 ; con ρ en kg/m3 y t en °C.
La correlación del valor de Cp entre 0 y 90°C puede determinarse a partir de la siguiente fórmula: Cp = 1,02954 + 0,00059184 × t + 0,00000010528 × t2, expresada en kJ/(kg⋅K) para Cp y en °C para t.
La densidad del sodio líquido está relacionada con la temperatura por la siguiente correlación: ρ = 949 – 0,223 × t – 0,0000175 × t2, con ρ en kg/m3 y t en °C. Esta correlación es aplicable entre 100 y 800 °C.
La capacidad calorífica del sodio líquido puede determinarse a partir de la correlación Cp = 1,62957 – 0,000832987 × T + 0,000000462265 × T2, con Cp en kJ/(kg⋅K) y T en K. Esta correlación es aplicable entre 100 y 800 °C.
La viscosidad del sodio líquido está relacionada con la temperatura por la correlación μ = -3,759 × 10-12 × t3 + 6,300 8 × 10-9 × t2 – 3,729 × 10-6 × t + 9,980 6 × 10-4, con μ en kg/(m⋅s) y t en °C. Esta correlación es aplicable entre 100 y 700 °C.
La conductividad térmica del sodio líquido se calcula a partir de la correlación λ = (2,442544 × (t + 273,15)) / (6,8393 + 0,033873 × t + 0,000017235 × t2), con λ en W/(m⋅K) y t en °C. Esta correlación es aplicable entre 100 y 700 °C.
La relación entre la presión de vapor saturante del sodio líquido y la temperatura es la correlación Ps = 4,216 × 1013 × (t + 273,15)-1,18 × exp[-13 308,94 / (t + 273,15)], con Ps en Pa y t en °C. Esta correlación es aplicable entre 100 y 800 °C.
El sodio integra su vida cotidiana en forma de iones de sodio. Para citar algunos ejemplos, está presente en las siguientes materias:
El sodio metálico es explotado en diferentes ámbitos. Su campo de aplicación es tan amplio y variado que la sustancia se vuelve indispensable para la industria farmacéutica, los cosméticos, la electrónica. La materia también integra los compuestos de pintura y de pesticidas.
El sodio metálico sirve para la síntesis del índigo artificial. El borohidruro de sodio constituye uno de los componentes importantes en la creación del tinte índigo en pintura.
La aleación de plomo y sodio se utiliza en la producción de tetraetilo de plomo. Presente en nuestros depósitos, esta sustancia se traduce en un aditivo antidetonante, componente del carburante para auto.
Algunas baterías también están concebidas a partir de sodio y azufre. En invierno, el producto se combina con cloro bajo la fórmula NaCI. Esta mezcla da sal de salazón, el compuesto ideal para deshelar y quitar la nieve de las carreteras peligrosas.
Además, debido a la alta propiedad caloportadora del sodio, la sustancia en su formato líquido sirve para la concepción de válvulas huecas de los motores de automóvil. Es el caso del Rolls-Royce Merlin.
El producto entra en la composición del silicio. Este metaloide es muy práctico debido a su semiconductividad. Sus otras propiedades lo hacen indispensable en la concepción de paneles solares. También sirve en el ámbito electrónico.
Las lámparas de vapor de sodio también están concebidas a partir del elemento. En otros ámbitos, el sodio metálico sirve de aleación para eliminar las impurezas de los metales. Otras aleaciones como el NaK, donde se mezclan sodio y potasio, son muy útiles. Esta combinación posee una real propiedad de transferencia térmica.
Las características de este componente le otorgan un lugar determinante en el ámbito nuclear. El sodio posee una alta capacidad calorífica, además de disponer de una gran conductividad térmica. Así, resulta más difícil para los neutrones térmicos capturar los átomos de Na. A este respecto, el fluido caloportador concebido a partir del sodio se incorpora en las centrales de los reactores nucleares de neutrones rápidos.
Pero debido a la dificultad para extinguir los fuegos de sodio, su uso es más restringido. El manejo del sodio líquido es muy peligroso. Además, el paso de la sustancia al corazón del reactor en pleno funcionamiento deja rastros de formación de sodio 24. Este elemento es conocido por su radiactividad y tiene una vida media de 15 horas, produciendo magnesio 24 estable. Por precaución, los circuitos se detienen y se ponen en cuarentena durante una semana después de cada proceso.
Hasta hoy, los investigadores continúan trabajando en las técnicas eventuales a adoptar para un uso y explotación segura de la materia. El CEA de Cadarache se concentra principalmente en esta tarea y en el desmantelamiento de Superphénix desde 1998. Todas estas acciones tienen lugar en la iniciativa de implementar el proyecto piloto “Astrid”: un reactor de neutrones rápidos.
Además, también existe la red “Escuela internacional del sodio y de los metales líquidos” creada desde 1975. Ha acogido a más de 4.000 pasantes desde su apertura. El centro se centra en la creación de un generador de vapor que funciona gracias al sodio. Trabaja especialmente en la explotación de un sistema de alimentación por circuito de sodio y por un circuito terciario de gas.
El dominio del vapor de sodio sigue siendo muy difícil. Hay materia para reflexionar sobre los métodos de neutralización de la sustancia a fin de limitar al máximo los incidentes. El objetivo es controlar las fases más delicadas del proceso, especialmente las de los drenajes o del desmantelamiento de instalaciones. El procedimiento actual llamado NOAH se centra en el uso de dos productos temibles: el hidrógeno y la sosa.
Así, los investigadores desarrollan el enfoque por ultrasonidos para detectar el estado de engasado del sodio. También explotan otras conjeturas tales como:
Finalmente, se centran en el proceso de carbonatación para sanear las paredes contaminadas. La sosa entra en contacto con el gas carbónico. Esto conduce a la producción de carbonatos de sodio: una sustancia inerte y soluble. El único problema con este enfoque reside en la lentitud del proceso, que avanza menos de un milímetro/día.
La electrólisis del cloruro de sodio fundido permite producir sodio metálico. Esta materia prima entra en fusión a 800 °C. Su mezcla con cloruro de calcio y cloruro de bario permite trabajarlo a 600 °C.
Los alumnos pueden intentar esta experiencia con un enfoque más simple y menos peligroso. Pueden servirse de una pipa de arcilla a modo de crisol. Una aguja de tejer de acero u otras varillas de acero sirven de electrodo negativo para captar el sodio. La mina de grafito de un lápiz negro es utilizada como electrodo positivo. Es a partir de ahí que se desprende el cloro. Como catalizador, la fuente de calor de un mechero Bunsen servirá.
Además, también existe un método más artesanal para producir sodio. Este se basa en la fusión de la mezcla de sosa y magnesio. Esta técnica de oxidorreducción de la mezcla cristalina es simple de realizar.
La electrólisis de hidróxido de sodio o NaOH también funciona. Esta práctica permite concebir sodio metálico. Basta con fundir la sustancia a 300 °C. Pero en todos los casos, las empresas prefieren priorizar el primer método. Con el NaOH, no es simple disociar el metal puro de la composición.
En Francia, una industria especializada en el tratamiento de metales especiales explota esta filial. Se encuentra cerca de Moûtiers en Saboya. Se trata de la fábrica electroquímica de Plombière de MSSA. La producción de esta materia no se limita solamente al Hexágono. China también explota el sodio en lugares clave como en Mongolia Interior, en Níngxià y Henan.
El elemento está presente en el cuerpo humano. Mantiene la vitalidad del hombre. Asegura el mecanismo de la actividad eléctrica de las células del organismo. Es el responsable de los intercambios transmembranarios de iones Na+.
El sodio se propone en una cantidad de 140 mEq.L-1 en la sangre de una persona en ayunas, que posee un índice de masa corporal normal. Esta dosificación testimonia la buena salud del individuo. Si la sangre contiene más sodio del que debería (sobrecarga sódica), esto puede ser fatal para la persona. Se expone a los riesgos de hipertensión y a un comienzo de problema renal. He aquí por qué es importante limitar al máximo el consumo de sal. La primera causa de estos problemas emana de un régimen demasiado rico en sal o una hipernatremia.
El sodio constituye un elemento ecotóxico. A este respecto, se traduce en un contaminante tóxico que daña el medio ambiente. Una presencia excesiva de sodio en el suelo conduce a la salinización de la superficie. Esta reacción se produce con la salazón de las carreteras o la subida de sal. En consecuencia, destruye la calidad de la corteza terrestre y envenena la fauna y la flora. Puede destruir un gran número de especies animales, vegetales, fúngicas y microbianas. Solo algunas bacterias extremófilas logran subsistir en tal medio.
Como Francia posee una industria que se especializa en la explotación de la materia, figura en la lista de los países importadores de sodio. En 2014, las aduanas francesas anuncian las estadísticas. El país fija el sodio a 2.000 euros el precio medio por tonelada, en la esfera de la importación.
a partir de 49€
Hecho en España
Disponible, 7 días a la semana
Dentro de 14 días, satisfecho o reembolsado
PayPal, tarjeta de crédito, Visa, Mastercard, transferencia bancaria
4x sin intereses desde 30€ de compra con PayPal