Sodium – Propriétés et applications

Formule chimique

Na

Thèmes abordés

Contexte
Informations de base
Principales. Propriétés
Occurrence
Isotopes
Production de sodium
Aspects sanitaires
Applications

Contexte

Le carbonate de sodium ou soude (Na2CO3) était le composé de sodium le plus populaire dans les temps anciens. La soude était appelée comme natron par les Égyptiens et plus tard, les Romains ont utilisé un nom similaire pour elle, natrium qui explique les origines de son symbole chimique Na.

Le sodium avait ses origines d’un mot arabe Suda, qui signifie mal de tête car la soude était utilisée parfois pour guérir les maux de tête. En latin, le mot suda est devenu sodanum et c’est ainsi que le nom de sodium a évolué.

Au début des années 1800, Davy a découvert un moyen d’extraire les éléments actifs de leurs composés. En 1807, il a préparé le sodium par l’électrolyse de la soude caustique (NaOH).

Informations de base

Les informations de base sur le sodium sont énumérées dans le tableau 1.

Tableau 1. Propriétés de base du sodium

Propriétés clés

Les propriétés clés du sodium sont :

• Il est très réactif, réagissant de manière explosive avec l’eau
• C’est un métal blanc argenté ayant un aspect cireux
• Il est mou avec une surface brillante, cependant, lorsque le sodium réagit avec l’oxygène de l’air, il devient terne en raison de la formation d’un film d’oxyde de sodium (Na2O)
• La densité du sodium est légèrement inférieure à celle de l’eau
• C’est un bon conducteur d’électricité
• Il réagit avec l’oxygène à température ambiante
• En chauffant, il brûle très rapidement, avec une flamme brillante jaune d’or
• Il réagit avec les acides pour produire de l’hydrogène gazeux
• Il se dissout dans le mercure en formant un amalgame de sodium

Occurrence

Le sodium ne peut pas être trouvé comme élément libre dans la nature. Il est très actif, notamment avec l’eau et l’oxygène, d’où sa présence systématique dans un composé. La source de sodium la plus courante dans la Terre est l’halite.

L’halite est du chlorure de sodium (NaCl) presque pur et est également connue sous le nom de sel gemme. L’halite peut être trouvée dans des dépôts souterrains, qui se sont formés lorsque d’anciens océans se sont évaporés en laissant du chlorure de sodium, ainsi que dans des lits de lacs secs avec de grands dépôts situés aux États-Unis, au Royaume-Uni, en France, en Allemagne, en Chine et en Inde.

Isotopes

Le sodium-23 est le seul isotope naturel du sodium.

Bien qu’il existe six isotopes radioactifs du sodium, seuls deux ont une quelconque importance commerciale. Ils sont décrits ci-dessous :

• Le sodium 22 et le sodium 24 sont deux isotopes radioactifs du sodium, qui sont utilisés dans des applications médicales. Le sodium 24 est utilisé comme traceur électrolytique pour suivre le chemin que prend le sodium dans le corps d’une personne afin de voir si ses niveaux d’absorption sont dans les limites normales, tandis que le sodium 22 est utilisé en imagerie de médecine nucléaire pour la tomographie par émission de positrons.
• Le sodium -24 peut également être utilisé dans des applications non médicales. Par exemple, il est utilisé pour les tests de fuite dans les pipelines industriels. En raison du pouvoir de pénétration limité du rayonnement du sodium, les détecteurs ne sont capables de détecter le sodium radioactif qu’aux points de fuite. Le sodium 24 est également adapté à cette application en raison de sa courte demi-vie de seulement 15 heures.

Production de sodium

Le sodium métal est produit par l’électrolyse d’un mélange de chlorure de sodium et de chlorure de calcium (CaCl2) selon le procédé de Down. Le carbonate de calcium est ajouté pour abaisser le point de fusion du mélange à environ 600°C.

Lorsqu’un courant électrique traverse le mélange fondu, le NaCl se décompose, le sodium étant attiré vers la cathode. Il remonte à la surface en raison de sa faible densité et peut être soutiré. Bien que le calcium soit également produit, il ne se mélange pas au sodium en raison de sa densité beaucoup plus élevée de 2,54g/cc.

Aspects sanitaires

Le sodium a plusieurs fonctions importantes chez les humains, les animaux et les plantes. Chez l’homme, le sodium contrôle la quantité de liquide présente dans les cellules. Un manque ou un excès de sodium peut entraîner un gain ou une perte d’eau dans les cellules. L’apparition de l’un de ces changements peut empêcher les cellules de remplir leurs fonctions normales.

Un certain nombre de composés du sodium sont dangereux en tant que cancérigènes et en tant que toxines chez les animaux et les plantes. En même temps, il est impossible de vivre sans un grand nombre de composés constitués de sodium.

Applications

Les applications du sodium comprennent :

• Il est occasionnellement utilisé comme milieu d’échange thermique dans les centrales nucléaires. Le sodium liquide est scellé dans des tuyaux entourant le cœur du réacteur. La chaleur générée est absorbée par le sodium et forcée à travers les tuyaux dans un échangeur de chaleur qui peut être utilisé pour générer de l’électricité.
• Le sodium est utilisé dans la fabrication de métaux tels que le titane. On fait réagir le sodium avec le tétrachlorure de titane (TiCl4) pour obtenir du titane.
• Le sodium est utilisé comme catalyseur pour fabriquer du caoutchouc artificiel.
• Un courant électrique et de la vapeur de sodium se combinent pour former une lueur jaunâtre. Ce principe est utilisé pour la fabrication de lampes à vapeur de sodium.
  • Les lampes à vapeur de sodium à haute pression utilisent du mercure qui offre un rendu naturel des couleurs de la lumière.
  • Les lampes à vapeur de sodium à basse pression utilisent une petite quantité de sodium ainsi que du néon, ce qui rend la lumière à la fois brillante et économique.