sodík -Sodium

Sodík
Rizika
	GHS označení :
Piktogramy
Signální slovo	Nebezpečí
Údaje o nebezpečnosti	H260 , H314
Preventivní prohlášení	P223 , P231+P232 , P280 , P305+P351+P338 , P370+P378 , P422
NFPA 704 (ohnivý diamant)	3 2 2 W

Sodík, ₁₁ Na
Sodík
Vzhled	stříbřitě bílá metalíza
Standardní atomová hmotnost A r °(Na)
Sodík v periodické tabulce
	neon ← sodík → hořčík
atomové číslo ( Z )	11
Skupina	skupina 1: vodík a alkalické kovy
Doba	období 3
Blok	s-blok
Konfigurace elektronů	[ Ne ] 3s 1
Elektrony na obal	2, 8, 1
Fyzikální vlastnosti
Fáze na STP	pevný
Bod tání	370,944 K (97,794 °C, 208,029 °F)
Bod varu	1156,090 K (882,940 °C, 1621,292 °F)
Hustota (blízko rt )	0,968 g/ cm3
když je kapalný (při mp )	0,927 g/ cm3
Kritický bod	2573 K, 35 MPa (extrapolováno)
Teplo tání	2,60 kJ/mol
Výparné teplo	97,42 kJ/mol
Molární tepelná kapacita	28,230 J/(mol·K)
Atomové vlastnosti
Oxidační stavy	−1, 0, +1 (silně zásaditý oxid)
Elektronegativita	Paulingova stupnice: 0,93
Ionizační energie
Atomový poloměr	empirický: 186 pm
Kovalentní poloměr	166±21 hod
Van der Waalsův poloměr	227 hodin
	Spektrální čáry sodíku
Další vlastnosti
Přirozený výskyt	prvotní
Krystalická struktura	body -centred cubic (bcc)
Rychlost zvuku tenká tyč	3200 m/s (při 20 °C)
Teplotní roztažnost	71 µm/(m⋅K) (při 25 °C)
Tepelná vodivost	142 W/(m⋅K)
Elektrický odpor	47,7 nΩ⋅m (při 20 °C)
Magnetické řazení	paramagnetický
Molární magnetická susceptibilita	+16,0 × 10 -6 cm3 / mol (298 K)
Youngův modul	10 GPa
Tažný modul	3,3 GPa
Objemový modul	6,3 GPa
Mohsova tvrdost	0,5
Tvrdost podle Brinella	0,69 MPa
Číslo CAS	7440-23-5
Dějiny
Objev a první izolace	Humphry Davy (1807)
Symbol	"Na": z nové latiny natrium , vytvořené z němčiny Natron , " natron "
Hlavní izotopy sodíku
	Kategorie: Sodík; Pohled; mluvit; Upravit; \| Reference

Sodík je chemický prvek se symbolem Na (z latinského natrium ) a atomovým číslem 11. Je to měkký, stříbřitě bílý, vysoce reaktivní kov . Sodík je alkalický kov , který je ve skupině 1 periodické tabulky. Jeho jediným stabilním izotopem je ²³ Na. Volný kov se v přírodě nevyskytuje a musí být připraven ze sloučenin. Sodík je šestým nejrozšířenějším prvkem v zemské kůře a existuje v mnoha minerálech , jako jsou živce , sodalit a halit (NaCl). Mnoho solí sodíku je vysoce rozpustných ve vodě: ionty sodíku byly vyluhovány působením vody ze zemských minerálů po celé věky, a tak jsou sodík a chlór nejběžnějšími hmotnostně rozpuštěnými prvky v oceánech.

Sodík poprvé izoloval Humphry Davy v roce 1807 elektrolýzou hydroxidu sodného . Mezi mnoha dalšími užitečnými sloučeninami sodíku se při výrobě mýdla používá hydroxid sodný ( louh ) a chlorid sodný ( jedlá sůl ) je rozmrazovací činidlo a živina pro zvířata včetně lidí.

Sodík je nezbytným prvkem pro všechna zvířata a některé rostliny. Sodné ionty jsou hlavním kationtem v extracelulární tekutině (ECF) a jako takové jsou hlavním přispěvatelem k osmotickému tlaku ECF a objemu kompartmentu ECF. Ztráta vody z kompartmentu ECF zvyšuje koncentraci sodíku, což je stav nazývaný hypernatrémie . Izotonická ztráta vody a sodíku z kompartmentu ECF zmenšuje velikost tohoto prostoru ve stavu zvaném hypovolemie ECF .

Pomocí sodíkovo-draselné pumpy pumpují živé lidské buňky z buňky tři ionty sodíku výměnou za dva draselné ionty pumpované dovnitř; porovnáváme-li koncentrace iontů přes buněčnou membránu, uvnitř a vně, draslík měří asi 40:1 a sodík asi 1:10. V nervových buňkách umožňuje elektrický náboj přes buněčnou membránu přenos nervového impulsu – akčního potenciálu – když je náboj rozptýlen; sodík hraje v této činnosti klíčovou roli.

Charakteristika

Fyzický

Emisní spektrum pro sodík, ukazuje D čáru .

Sodík za standardní teploty a tlaku je měkký stříbřitý kov, který se slučuje se vzdušným kyslíkem a tvoří šedavě bílý oxid sodný, pokud není ponořen do oleje nebo inertního plynu, což jsou podmínky, ve kterých se obvykle skladuje. Kovový sodík lze snadno řezat nůž a je dobrým vodičem elektřiny a tepla, protože má ve svém valenčním obalu pouze jeden elektron, což má za následek slabou kovovou vazbu a volné elektrony, které přenášejí energii. Vzhledem k nízké atomové hmotnosti a velkému atomovému poloměru je sodík třetí nejméně hustý ze všech elementárních kovů a je jedním z pouhých tří kovů, které mohou plavat na vodě, další dva jsou lithium a draslík.

Teploty tání (98 °C) a varu (883 °C) sodíku jsou nižší než u lithia, ale vyšší než u těžších alkalických kovů draslíku, rubidia a cesia, což sleduje periodické trendy ve skupině. Tyto vlastnosti se dramaticky mění při zvýšených tlacích: při 1,5 Mbar se barva mění ze stříbřitě kovové na černou; při 1,9 Mbar se materiál stává průhledným s červenou barvou; a při 3 Mbar je sodík čirá a průhledná pevná látka. Všechny tyto vysokotlaké allotropy jsou izolátory a elektridy .

Pozitivní plamenný test na sodík má jasně žlutou barvu.

V plamenovém testu sodík a jeho sloučeniny žlutě září, protože excitované 3s elektrony sodíku emitují foton , když klesnou z 3p na 3s; vlnová délka tohoto fotonu odpovídá linii D na asi 589,3 nm. Spin-orbitální interakce zahrnující elektron v 3p orbitalu rozdělily D linii na dvě, na 589,0 a 589,6 nm; hyperjemné struktury zahrnující oba orbitaly způsobují mnohem více čar.

Izotopy

Je známo dvacet izotopů sodíku, ale pouze ²³ Na je stabilní. ²³ Na vzniká při procesu spalování uhlíku ve hvězdách fúzí dvou atomů uhlíku dohromady; to vyžaduje teploty nad 600 megakelvinů a hvězdu o nejméně třech hmotnostech Slunce. Dva radioaktivní , kosmogenní izotopy jsou vedlejším produktem spalování kosmického záření : ^22Na má poločas rozpadu 2,6 roku a ^24Na má poločas rozpadu 15 hodin; všechny ostatní izotopy mají poločas rozpadu menší než jedna minuta.

Byly objeveny dva jaderné izomery , ten s delší životností je ^24m Na s poločasem rozpadu asi 20,2 milisekund. Akutní neutronové záření, jako při jaderné kritické havárii , přemění některé ze stabilních ²³ Na v lidské krvi na ²⁴ Na; dávku neutronového záření oběti lze vypočítat měřením koncentrace ²⁴ Na vzhledem k ²³ Na.

Chemie

Atomy sodíku mají 11 elektronů, což je o jeden více než stabilní konfigurace neonu vzácného plynu . První a druhá ionizační energie jsou 495,8 kJ/mol a 4562 kJ/mol. Výsledkem je, že sodík obvykle tvoří iontové sloučeniny zahrnující kationt Na ^{+ .}

Kovový sodík

Kovový sodík je obecně méně reaktivní než draslík a reaktivnější než lithium . Kovový sodík je vysoce redukční, se standardním redukčním potenciálem pro pár Na ⁺ /Na je -2,71 voltů, i když draslík a lithium mají ještě zápornější potenciály. Tepelné, fluidní, chemické a jaderné vlastnosti roztaveného kovového sodíku způsobily, že je jedním z hlavních chladicích prostředků volby pro rychlý množivý reaktor . Takové jaderné reaktory jsou považovány za zásadní krok pro výrobu čisté energie.

Soli a oxidy

Struktura chloridu sodného , ukazující oktaedrickou koordinaci kolem Na ⁺ a Cl ⁻ center. Tato konstrukce se rozpadne, když se rozpustí ve vodě, a znovu se sestaví, když se voda odpaří.

Sloučeniny sodíku mají nesmírný komerční význam, protože jsou zvláště důležité pro průmysl vyrábějící sklo , papír , mýdlo a textilie . Nejvýznamnějšími sloučeninami sodíku jsou kuchyňská sůl (Na Cl ), kalcinovaná soda (Na ₂CO ₃ ), jedlá soda (Na HCO ₃ ), louh sodný (NaOH), dusičnan sodný (Na NO ₃ ), di- a tri- sodík fosfáty , thiosíran _sodný ( _Na2S203.5H20 ) a borax ( Na2B407.10H20 ) _._{_} _ _{_} _ _{_}_{_}_ _{_} _ Ve sloučeninách je sodík obvykle iontově vázán na vodu a anionty a je považován za tvrdou Lewisovu kyselinu .

Dva ekvivalentní obrázky chemické struktury stearátu sodného , typického mýdla.

Většina mýdel jsou sodné soli mastných kyselin . Sodná mýdla mají vyšší teplotu tání (a zdají se „tvrdší“) než draselná mýdla. Směsné oxidy obsahující sodík jsou slibnými katalyzátory a fotokatalyzátory. Fotochemicky interkalovaný sodný ion zvyšuje fotoelektrokatalytickou aktivitu WO ₃ .

Jako všechny alkalické kovy , sodík reaguje exotermicky s vodou. Reakcí vzniká louh sodný ( hydroxid sodný ) a hořlavý plynný vodík . Při spalování na vzduchu tvoří primárně peroxid sodný s trochou oxidu sodného .

Vodní roztoky

Sodík má tendenci tvořit ve vodě rozpustné sloučeniny, jako jsou halogenidy , sírany , dusičnany , karboxyláty a uhličitany . Hlavní vodné druhy jsou aquo komplexy [Na(H ₂ O) _n ] ⁺ , kde n = 4–8; kde n = 6 je indikováno z dat rentgenové difrakce a počítačových simulací.

Přímé vysrážení sodných solí z vodných roztoků je vzácné, protože sodné soli mají typicky vysokou afinitu k vodě. Výjimkou je vizmut sodný (NaBiO ₃ ). Vzhledem k vysoké rozpustnosti jejich sloučenin se sodné soli obvykle izolují jako pevné látky odpařením nebo vysrážením organickým antirozpouštědlem, jako je ethanol ; například pouze 0,35 g/l chloridu sodného se rozpustí v ethanolu. Crown ethery , jako 15-crown-5 , mohou být použity jako katalyzátor fázového přenosu .

Obsah sodíku ve vzorcích se stanovuje atomovou absorpční spektrofotometrií nebo potenciometrií pomocí iontově selektivních elektrod.

Elektridy a sodidy

Stejně jako ostatní alkalické kovy se sodík rozpouští v čpavku a některých aminech za vzniku hluboce zbarvených roztoků; odpaření těchto roztoků zanechává lesklý film kovového sodíku. Roztoky obsahují koordinační komplex (Na(NH ₃ ) ₆ ) ⁺ s kladným nábojem vyváženým elektrony jako anionty ; kryptandy umožňují izolaci těchto komplexů jako krystalických pevných látek. Sodík tvoří komplexy s crown ethery, kryptandy a dalšími ligandy.

Například 15-crown-5 má vysokou afinitu k sodíku, protože velikost dutiny 15-crown-5 je 1,7–2,2 Å, což je dost, aby se do ní vešel sodíkový iont (1,9 Å). Kryptandy, jako crown ethery a jiné ionofory , mají také vysokou afinitu k iontu sodíku; deriváty alkálie Na ⁻ lze získat přidáním kryptandů do roztoků sodíku v amoniaku prostřednictvím disproporcionace .

Organosodné sloučeniny

Struktura komplexu sodíku (Na ⁺ , znázorněno žlutě) a antibiotika monensin -A.

Bylo připraveno mnoho organosodných sloučenin. Vzhledem k vysoké polaritě vazeb C-Na se chovají jako zdroje karbaniontů (soli s organickými anionty ). Některé dobře známé deriváty zahrnují cyklopentadienid sodný (NaC ₅ H ₅ ) a trityl sodný ( (C ₆ H ₅ ) ₃ CNa). Naftalen sodný , Na ⁺ [C ₁₀ H ₈ •] ⁻ , silné redukční činidlo, vzniká smícháním Na a naftalenu v éterických roztocích.

Intermetalické sloučeniny

Sodík tvoří slitiny s mnoha kovy, jako je draslík, vápník , olovo a prvky skupiny 11 a 12 . Sodík a draslík tvoří KNa ₂ a NaK . NaK je 40–90 % draslíku a při teplotě okolí je kapalný . Je to vynikající tepelný a elektrický vodič. Sodno-vápenaté slitiny jsou vedlejšími produkty elektrolytické výroby sodíku z binární solné směsi NaCl-CaCl2 _a ternární směsi NaCl- _CaCl2_- BaCl2 . Vápník je pouze částečně mísitelný se sodíkem a jeho 1-2 % rozpuštěná v sodíku získaném z uvedených směsí lze vysrážet ochlazením na 120 °C a filtrací.

V kapalném stavu je sodík zcela mísitelný s olovem. Existuje několik způsobů výroby slitin sodíku a olova. Jedním je jejich roztavení dohromady a druhým je elektrolytické ukládání sodíku na roztavené olověné katody. NaPb3 , _NaPb , Na9Pb4, _Na5Pb2 a Na15Pb4 jsou _některé ze _známých slitin _sodíku_a olova _.Sodík tvoří také slitiny se zlatem (NaAu ₂ ) a stříbrem (NaAg ₂ ). O kovech skupiny 12 ( zinek , kadmium a rtuť ) je známo, že vyrábějí slitiny se sodíkem. NaZn ₁₃ a NaCd ₂ jsou slitiny zinku a kadmia. Sodík a _rtuť tvoří NaHg, _NaHg4 , _NaHg2 , _Na3Hg2 a Na3Hg _.

Dějiny

Vzhledem ke své důležitosti pro lidské zdraví je sůl již dlouho důležitým zbožím, jak ukazuje anglické slovo plat , které pochází z výrazu salarium , oplatky soli, které se někdy dávají římským vojákům spolu s jejich ostatními platy. Ve středověké Evropě se sloučenina sodíku s latinským názvem sodanum používala jako prostředek proti bolesti hlavy . Předpokládá se, že název sodík pochází z arabského suda , což znamená bolest hlavy, protože vlastnosti uhličitanu sodného nebo sody zmírňující bolest hlavy byly v raných dobách dobře známy.

Ačkoli sodík, někdy nazvaný soda , byl dlouho rozpoznán ve sloučeninách, samotný kov nebyl izolován až do roku 1807 sirem Humphry Davy prostřednictvím elektrolýzy hydroxidu sodného . V roce 1809 navrhl německý fyzik a chemik Ludwig Wilhelm Gilbert názvy Natronium pro Humphry Davyho „sodík“ a Kalium pro Davyho „draslík“.

Chemická zkratka pro sodík byla poprvé publikována v roce 1814 Jönsem Jakobem Berzeliusem ve svém systému atomových symbolů a je zkratkou nového latinského názvu prvku natrium , který odkazuje na egyptský natron , přírodní minerální sůl sestávající převážně z hydratovaného uhličitanu sodného. . Natron měl historicky několik důležitých průmyslových a domácích použití, později zastíněný jinými sloučeninami sodíku.

Sodík dodává plamenům intenzivní žlutou barvu. Již v roce 1860 Kirchhoff a Bunsen zaznamenali vysokou citlivost testu sodíkového plamene a uvedli v Annalen der Physik und Chemie :

V rohu naší 60 m ³ místnosti nejdále od přístroje jsme explodovali 3 mg chlorečnanu sodného s mléčným cukrem za pozorování nesvítícího plamene před štěrbinou. Po chvíli zářil jasně žlutě a vykazoval silnou sodíkovou čáru, která zmizela až po 10 minutách. Z hmotnosti sodné soli a objemu vzduchu v místnosti snadno spočítáme, že jeden hmotnostní díl vzduchu nemohl obsahovat více než 1/20 miliontiny hmotnosti sodíku.

Výskyt

Zemská kůra obsahuje 2,27 % sodíku, což z ní činí sedmý nejrozšířenější prvek na Zemi a pátý nejrozšířenější kov, za hliníkem , železem , vápníkem a hořčíkem a před draslíkem. Odhadované množství sodíku v oceánech je 10,8 gramů na litr. Kvůli své vysoké reaktivitě se nikdy nenachází jako čistý prvek. Nachází se v mnoha minerálech, některé velmi rozpustné, jako je halit a natron , jiné mnohem méně rozpustné, jako je amfibol a zeolit . Nerozpustnost určitých sodných minerálů, jako je kryolit a živec , vyplývá z jejich polymerních aniontů, což je v případě živce polysilikát.

Astronomická pozorování

Atomový sodík má velmi silnýspektrální čára ve žluto-oranžové části spektra (stejná čára, jaká se používá u sodíkových par pouličního osvětlení ). To se objevuje jako absorpční čára u mnoha typů hvězd, včetně Slunce . Linka byla poprvé studována v roce 1814 Josephem von Fraunhoferem během svého zkoumání čar ve slunečním spektru, nyní známých jako Fraunhoferovy linie . Fraunhofer ji pojmenoval jako "D" linka, i když je nyní známo, že je to vlastně skupina těsně rozmístěných linek rozdělených jemnou a hyperjemnou strukturou .

Síla čáry D umožňuje její detekci v mnoha dalších astronomických prostředích. Ve hvězdách je vidět u všech, jejichž povrchy jsou dostatečně chladné, aby sodík existoval v atomové formě (spíše než v ionizovaném). To odpovídá hvězdám zhruba typu F a chladnějším. Zdá se, že mnoho dalších hvězd má sodíkovou absorpční čáru, ale to je ve skutečnosti způsobeno plynem v popředí mezihvězdného prostředí . Tyto dva lze rozlišit pomocí spektroskopie s vysokým rozlišením, protože mezihvězdné čáry jsou mnohem užší než ty rozšířené hvězdnou rotací .

Sodík byl také detekován v mnoha prostředích sluneční soustavy , včetně atmosféry Merkuru , exosféry Měsíce a mnoha dalších těles. Některé komety mají sodíkový ohon , který byl poprvé detekován při pozorování komety Hale–Bopp v roce 1997. Sodík byl dokonce detekován v atmosférách některých extrasolárních planet prostřednictvím tranzitní spektroskopie .

Komerční výroba

Kovový sodík, který se používá pouze ve specializovaných aplikacích, se ročně vyrobí jen asi 100 000 tun. Kovový sodík byl poprvé komerčně vyráběn na konci 19. století karbotermální redukcí uhličitanu sodného při 1100 °C, jako první krok Devilleova procesu výroby hliníku:

Na2C03 + ₂ C → 2 Na + ₃ CO

Vysoká poptávka po hliníku vyvolala potřebu výroby sodíku. Zavedení Hall-Héroultova procesu pro výrobu hliníku elektrolýzou roztavené solné lázně ukončilo potřebu velkého množství sodíku. Související proces založený na redukci hydroxidu sodného byl vyvinut v roce 1886.

Sodík se nyní komerčně vyrábí elektrolýzou roztaveného chloridu sodného na základě procesu patentovaného v roce 1924. To se provádí v Downsově cele , ve které se NaCl mísí s chloridem vápenatým, aby se snížila teplota tání pod 700 °C. Protože vápník je méně elektropozitivní než sodík, nebude se na katodě ukládat žádný vápník. Tato metoda je levnější než předchozí Castnerův proces (elektrolýza hydroxidu sodného ). Pokud je požadován sodík vysoké čistoty, může být destilován jednou nebo několikrát.

Trh se sodíkem je nestálý kvůli potížím s jeho skladováním a přepravou; musí být skladován v suché atmosféře inertního plynu nebo bezvodého minerálního oleje , aby se zabránilo vytvoření povrchové vrstvy oxidu sodného nebo superoxidu sodného .

Použití

Ačkoli kovový sodík má některá důležitá použití, hlavní aplikace sodíku používají sloučeniny; ročně se vyrobí miliony tun chloridu sodného , hydroxidu a uhličitanu . Chlorid sodný je široce používán pro ochranu proti námraze a odmrazování a jako konzervační prostředek; příklady použití hydrogenuhličitanu sodného zahrnují pečení jako kypřící činidlo a sodablasting . Spolu s draslíkem je do mnoha důležitých léků přidán sodík, aby se zlepšila jejich biologická dostupnost ; ačkoli draslík je ve většině případů lepší iont, sodík je vybrán pro svou nižší cenu a atomovou hmotnost. Hydrid sodný se používá jako základ pro různé reakce (jako je aldolová reakce ) v organické chemii a jako redukční činidlo v anorganické chemii.

Kovový sodík se používá především pro výrobu borohydridu sodného , azidu sodného , indiga a trifenylfosfinu . Kdysi běžné použití byla výroba tetraethylolova a titanového kovu; kvůli odklonu od TEL a nových metod výroby titanu produkce sodíku po roce 1970 poklesla. Sodík se také používá jako legující kov, činidlo proti usazování kotelního kamene a jako redukční činidlo pro kovy, když jsou jiné materiály neúčinné.

Všimněte si, že volný prvek se nepoužívá jako činidlo pro usazování vodního kamene, ionty ve vodě jsou vyměněny za ionty sodíku. Pro pouliční osvětlení ve městech se často používají sodné plazmové („parní“) výbojky , které s rostoucím tlakem vyzařují světlo v rozsahu od žlutooranžové po broskvovou. Sodík sám nebo s draslíkem je vysoušedlo ; po zaschnutí vysoušedla poskytuje intenzivní modré zbarvení s benzofenonem .

V organické syntéze se sodík používá v různých reakcích, jako je Birchova redukce , a test sodíkové fúze se provádí za účelem kvalitativní analýzy sloučenin. Sodík reaguje s alkoholem a poskytuje alkoxidy, a když se sodík rozpustí v roztoku amoniaku, může být použit k redukci alkynů na trans-alkeny. Lasery emitující světlo na sodíkové linii D se používají k vytvoření umělých laserových naváděcích hvězd , které pomáhají v adaptivní optice pro pozemní dalekohledy s viditelným světlem.

Přenos tepla

NaK fázový diagram , ukazující bod tání sodíku jako funkci koncentrace draslíku. NaK se 77 % draslíku je eutektický a má nejnižší bod tání ze slitin NaK při -12,6 °C.

Kapalný sodík se používá jako teplonosná tekutina v rychlých reaktorech chlazených sodíkem, protože má vysokou tepelnou vodivost a nízký průřez absorpce neutronů , které jsou nutné k dosažení vysokého toku neutronů v reaktoru. Vysoký bod varu sodíku umožňuje reaktoru pracovat při okolním (normálním) tlaku, ale mezi nevýhody patří jeho neprůhlednost, která brání vizuální údržbě, a jeho silně redukční vlastnosti. Sodík při kontaktu s vodou exploduje, i když na vzduchu bude hořet pouze jemně.

Radioaktivní sodík-24 může být produkován neutronovým bombardováním během provozu, což představuje mírné radiační riziko; radioaktivita se zastaví během několika dnů po odstranění z reaktoru. Pokud je třeba reaktor často odstavovat, používá se NaK . Protože NaK je při pokojové teplotě kapalina, chladicí kapalina v potrubí netuhne.

V tomto případě samozápalnost draslíku vyžaduje zvláštní opatření k prevenci a detekci úniků. Další aplikací přenosu tepla jsou talířové ventily ve vysoce výkonných spalovacích motorech; dříky ventilů jsou částečně naplněny sodíkem a fungují jako tepelná trubice pro chlazení ventilů.

Biologická role

Biologická role u lidí

U lidí je sodík základním minerálem, který reguluje objem krve , krevní tlak, osmotickou rovnováhu a pH . Minimální fyziologická potřeba sodíku se odhaduje v rozmezí od asi 120 miligramů denně u novorozenců do 500 miligramů denně ve věku nad 10 let.

Strava

Chlorid sodný ( sůl ) je hlavním zdrojem sodíku ve stravě a používá se jako koření a konzervační prostředek v takových komoditách, jako jsou nakládané konzervy a trhané výrobky ; pro Američany většina chloridu sodného pochází ze zpracovaných potravin . Dalšími zdroji sodíku je jeho přirozený výskyt v potravinách a potravinářských přídatných látkách, jako je glutamát sodný (MSG), dusitan sodný, sacharin sodný, jedlá soda (hydrogenuhličitan sodný) a benzoát sodný .

Americký institut medicíny stanovil svou tolerovatelnou horní úroveň příjmu sodíku na 2,3 gramu denně, ale průměrný člověk ve Spojených státech zkonzumuje 3,4 gramu denně. American Heart Association doporučuje ne více než 1,5 g sodíku denně .

Vysoká spotřeba sodíku

Vysoká spotřeba sodíku je nezdravá a může vést ke změně mechanického výkonu srdce. Vysoká spotřeba sodíku je také spojována s chronickým onemocněním ledvin , vysokým krevním tlakem , kardiovaskulárními chorobami a mrtvicí .

Vysoký krevní tlak

Mezi vyšším příjmem sodíku a vyšším krevním tlakem existuje silná korelace. Studie zjistily, že snížení příjmu sodíku o 2 g denně vede ke snížení systolického krevního tlaku asi o dva až čtyři mm Hg. Odhaduje se, že takové snížení příjmu sodíku by vedlo k o 9 až 17 % méně případů hypertenze .

Hypertenze způsobí celosvětově 7,6 milionu předčasných úmrtí ročně. (Všimněte si, že sůl obsahuje asi 39,3 % sodíku – zbytek tvoří chlór a stopové chemikálie; tedy 2,3 g sodíku je asi 5,9 g neboli 5,3 ml soli – asi jedna americká čajová lžička .)

Jedna studie zjistila, že lidé s hypertenzí nebo bez ní, kteří vylučovali méně než 3 gramy sodíku denně močí (a proto přijímali méně než 3 g/den), měli vyšší riziko úmrtí, mrtvice nebo srdečního infarktu než ti, kteří vylučovali 4 až 5 gramů denně. Hladiny 7 g denně nebo více u lidí s hypertenzí byly spojeny s vyšší mortalitou a kardiovaskulárními příhodami, ale nebylo zjištěno, že by to platilo pro lidi bez hypertenze . Americká FDA uvádí, že dospělí s hypertenzí a prehypertenzí by měli snížit denní příjem sodíku na 1,5 g.

Fyziologie

Systém renin-angiotensin reguluje množství tekutin a koncentraci sodíku v těle. Snížení krevního tlaku a koncentrace sodíku v ledvinách vede k produkci reninu , který zase produkuje aldosteron a angiotensin , které stimulují reabsorpci sodíku zpět do krevního řečiště. Když se koncentrace sodíku zvýší, produkce reninu se sníží a koncentrace sodíku se vrátí k normálu. Sodíkový iont (Na ⁺ ) je důležitým elektrolytem ve funkci neuronů a při osmoregulaci mezi buňkami a extracelulární tekutinou . Toho je dosaženo u všech zvířat Na ⁺ /K ⁺ -ATPázou , aktivním transportérem čerpajícím ionty proti gradientu, a sodíkovými/draslíkovými kanály. Sodík je nejrozšířenějším kovovým iontem v extracelulární tekutině.

U lidí jsou neobvykle nízké nebo vysoké hladiny sodíku v krvi v medicíně rozpoznány jako hyponatremie a hypernatrémie . Tyto stavy mohou být způsobeny genetickými faktory, stárnutím nebo prodlouženým zvracením nebo průjmem.

Biologická role v rostlinách

V rostlinách C4 je sodík mikroživinou , která napomáhá metabolismu, konkrétně při regeneraci fosfoenolpyruvátu a syntéze chlorofylu . V jiných nahradí draslík v několika rolích, jako je udržování tlaku turgoru a pomoc při otevírání a zavírání průduchů . Nadbytek sodíku v půdě může omezit příjem vody snížením vodního potenciálu , což může vést k vadnutí rostlin; nadměrné koncentrace v cytoplazmě mohou vést k inhibici enzymu, což zase způsobuje nekrózu a chlorózu.

V reakci na to některé rostliny vyvinuly mechanismy, které omezují příjem sodíku v kořenech, ukládají jej v buněčných vakuolách a omezují transport soli z kořenů do listů. Přebytek sodíku může být také uložen ve staré rostlinné tkáni, což omezuje poškození nového růstu. Halofyty se přizpůsobily, aby mohly vzkvétat v prostředí bohatém na sodík.

Bezpečnost a preventivní opatření

Sodík tvoří při kontaktu s vodou hořlavý vodík a žíravý hydroxid sodný ; požití a kontakt s vlhkostí na kůži, oči nebo sliznice může způsobit těžké popáleniny. Sodík v přítomnosti vody spontánně exploduje v důsledku tvorby vodíku (vysoce výbušný) a hydroxidu sodného (který se rozpouští ve vodě a uvolňuje více povrchu). Avšak sodík vystavený vzduchu a vznícení nebo dosahující samovznícení (uvádí se, že k němu dochází, když roztavená kaluž sodíku dosáhne asi 290 °C, 554 °F) vykazuje relativně mírný oheň.

V případě masivních (neroztavených) kusů sodíku se reakce s kyslíkem nakonec zpomalí v důsledku tvorby ochranné vrstvy. Hasicí přístroje na bázi vody urychlují požáry sodíku. Ty na bázi oxidu uhličitého a bromchlordifluormethanu by se neměly používat na sodíkový oheň. Kovové požáry jsou třídy D , ale ne všechny hasicí přístroje třídy D jsou účinné, když se používají k hašení požárů sodíku. Účinným hasivem pro sodíkové požáry je Met-LX. Mezi další účinné látky patří Lith-X, který obsahuje grafitový prášek a organofosfátový zpomalovač hoření , a suchý písek.

Požáru sodíku se v jaderných reaktorech brání izolací sodíku od kyslíku pomocí okolních trubek obsahujících inertní plyn. Požárům sodíku v bazénu se předchází pomocí různých konstrukčních opatření nazývaných systémy záchytných pánví. Zachycují unikající sodík do nádrže na regeneraci úniku, kde je izolován od kyslíku.

S požáry kapalného sodíku je manipulace nebezpečnější než s požáry pevného sodíku, zejména pokud nejsou dostatečné zkušenosti s bezpečnou manipulací s roztaveným sodíkem. V technické zprávě pro Hasičskou správu Spojených států RJ Gordon píše (zdůrazněno v originále)

Jakmile se sodík zapálí, je velmi obtížné jej uhasit. Bude prudce reagovat s vodou, jak bylo uvedeno výše, as jakýmkoli hasicím prostředkem, který obsahuje vodu. Bude také reagovat s mnoha dalšími běžnými hasicími činidly, včetně oxidu uhličitého a halogenových sloučenin a většiny suchých chemických činidel. Jedinými bezpečnými a účinnými hasicími prostředky jsou zcela suché inertní materiály, jako jsou hasicí prostředky třídy D, soda, grafit, křemelina nebo chlorid sodný, které lze všechny použít k pohřbení malého množství hořícího sodíku a vyloučení kyslíku z dosahující kovu.

Hasivo musí být absolutně suché, protože i stopa vody v materiálu může reagovat s hořícím sodíkem a způsobit výbuch. Chlorid sodný je uznáván jako hasicí médium kvůli své chemické stabilitě, je však hydroskopický (má schopnost přitahovat a zadržovat molekuly vody na povrchu krystalů soli) a musí být udržován v naprostém suchu, aby mohl být bezpečně použit jako hasivo . Každý krystal chloridu sodného také obsahuje stopové množství vlhkosti ve struktuře krystalu.

Roztavený sodík je extrémně nebezpečný, protože je mnohem reaktivnější než pevná hmota. V kapalné formě je každý atom sodíku volný a pohyblivý, aby se mohl okamžitě sloučit s jakýmkoli dostupným atomem kyslíku nebo jiným okysličovadlem a jakýkoli plynný vedlejší produkt bude vytvořen jako rychle se rozpínající bublina plynu v roztavené hmotě. I nepatrné množství vody může způsobit tento typ reakce. Jakékoli množství vody přivedené do bazénu roztaveného sodíku pravděpodobně způsobí prudký výbuch uvnitř kapalné hmoty, uvolní vodík jako rychle expandující plyn a způsobí, že roztavený sodík vytryskne z nádoby.

Když je roztavený sodík zapojen do ohně, ke spalování dochází na povrchu kapaliny. Inertní plyn, jako je dusík nebo argon, lze použít k vytvoření inertní vrstvy nad bazénem hořícího kapalného sodíku, ale plyn musí být aplikován velmi jemně a musí být zadržen na povrchu. S výjimkou uhličitanu sodného většina práškových činidel, které se používají k hašení malých požárů v pevných kouscích nebo mělkých tůních, klesne na dno roztavené hmoty hořícího sodíku - sodík vyplave nahoru a bude pokračovat v hoření. Pokud je hořící sodík v nádobě, může být proveditelné uhasit oheň umístěním víka na nádobu, aby se vyloučil kyslík.

Viz také

Reference

Bibliografie

Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Chemie prvků (2. vydání). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.

externí odkazy

Sodík v periodické tabulce videí (University of Nottingham)
Etymologie "natrium" – zdroj symbolu Na
Dřevěná tabulka periodické tabulky je záznam o sodíku
Údaje o izotopech sodíku z projektu The Berkeley Laboratory Isotopes Project

Languages

In other projects