Sodium

Sodium
Néon ← Sodium → Magnésium Li   11 Na                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               ↑ Na ↓ K Table complète • Table étendue
Informations générales
Nom, symbole, numéro	Sodium, Na, 11
Série chimique	Métal alcalin
Groupe, période, bloc	1, 3, s
Masse volumique	0,971 g·cm-3 (20 °C)
Dureté	0,5
Couleur	Argenté blanc
No CAS	7440-23-5
No EINECS	231-132-9
Propriétés atomiques
Masse atomique	22,98976928 ± 2×10-8 u
Rayon atomique (calc)	180 pm (190 pm)
Rayon de covalence	1,66 ± 0,09 Å
Rayon de van der Waals	227 pm
Configuration électronique	[Ne] 3s1
Électrons par niveau d’énergie	2, 8, 1
État(s) d’oxydation	+1
Oxyde	Base forte
Structure cristalline	Cubique centré
Propriétés physiques
État ordinaire	Solide non magnétique
Point de fusion	97,80 °C
Point d’ébullition	883 °C
Énergie de fusion	2,598 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation	96,96 kJ·mol-1
Volume molaire	23,78×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur	1,43×10-5 Pa à -39,15 °C[réf. souhaitée]
Vitesse du son	3 200 m·s-1 à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling)	0,93
Chaleur massique	1 230 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique	21×106 S·m-1
Conductivité thermique	141 W·m-1·K-1
Énergies d’ionisation
1re : 5,139076 eV	2e : 47,2864 eV
3e : 71,6200 eV	4e : 98,91 eV
5e : 138,40 eV	6e : 172,18 eV
7e : 208,50 eV	8e : 264,25 eV
9e : 299,864 eV	10e : 1 465,121 eV
11e : 1 648,702 eV
Isotopes les plus stables
iso AN Période MD Ed PD MeV 22Na {syn.} 2,602 ans ε 0,54 22Ne 23Na 100 % stable avec 12 neutrons 24Na {syn.} 15,03 h β- 1,39 24Mg
Précautions
Directive 67/548/EEC
C F
Symboles : C : Corrosif F : Facilement inflammable Phrases R : R34 : Provoque des brûlures. R14/15 : Réagit violemment au contact de l’eau en dégageant des gaz extrêmement inflammables. Phrases S : S8 : Conserver le récipient à l’abri de l’humidité. S43 : En cas d’incendie, utiliser … (moyens d’extinction à préciser par le fabricant. Si l’eau augmente les risques, ajouter : « Ne jamais utiliser d’eau »).
Phrases R : 14/15, 34,
Phrases S : 8, 43,
NFPA 704
3 3 2 W
SIMDUT
B6, E, B6 : Matière réactive inflammable dégage un gaz inflammable au contact de l'eau : hydrogène E : Matière corrosive forme au contact de l'eau une substance corrosive : hydroxyde de sodium Divulgation à 1,0% selon les critères de classification
SGH
Danger H260, H314, EUH014, P223, P231, P232, P280, P305, P338, P351, P370, P378, P422, H260 : Dégage, au contact de l'eau, des gaz inflammables qui peuvent s'enflammer spontanément H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires EUH014 : Réagit violemment au contact de l'eau P223 : Éviter tout contact avec l’eau, à cause du risque de réaction violente et d’inflammation spontanée. P231 : Manipuler sous gaz inerte. P232 : Protéger de l’humidité. P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage. P305 : EN CAS DE CONTACT AVEC LES YEUX: P338 : Enlever les lentilles de contact si la victime en porte et si elles peuvent être facilement enlevées. Continuer à rincer. P351 : Rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes. P370 : En cas d’incendie: P378 : Utiliser ... pour l’extinction. P422 : Stocker le contenu sous ...
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le sodium est un élément chimique, de symbole Na et de numéro atomique 11. C'est un métal mou et argenté, qui appartient aux métaux alcalins. On ne le trouve pas à l'état de corps pur dans la nature, mais il est très abondant sous forme de composés, par exemple dans le sel. Il brûle avec une flamme jaune.

Histoire

Le sodium est depuis longtemps reconnu dans les composés, mais il ne fut pas isolé avant 1807, lorsque Sir Humphry Davy réalisa l'électrolyse de la soude caustique. Pendant le Moyen Âge, un composé du sodium avec le nom latin de sodanum était utilisé pour le traitement des maux de tête. Le symbole du sodium Na vient du nom latin d'un composé du sodium appelé natrium, qui lui-même vient du grec nitron, une sorte de sel naturel (le natron). En allemand comme en néerlandais, sodium se dit Natrium.

Isotopes

Article détaillé : Isotopes du sodium.

Le sodium possède 22 isotopes connus, avec un nombre de masse variant entre 18 et 37. Seul le sodium 23 (²³Na) est stable, ce qui fait du sodium un élément monoisotopique. À part ²²Na et ²⁴Na, isotopes radioactifs cosmogéniques avec une demi-vie de respectivement 2,605 ans et environ 15 heures, les radioisitopes du sodium ont tous une demi-vie inférieure à une minute, voire une seconde pour la majorité d'entre eux. En pratique, seul ²³Na est trouvé dans la nature et le sodium est donc considéré comme un élément mononucléidique.

Caractéristiques notables

Sodium métallique

Raies spectrales

Comme les autres métaux alcalins, le sodium a un aspect doux, blanc argenté, légèrement rosé. C'est un élément très réactif ; en particulier il s'oxyde lentement à l'air humide et réagit violemment avec l'eau : il libère une grande quantité d'hydrogène et produit une explosion, ce qui force à le conserver dans le pétrole ou sous une atmosphère inerte d'azote ou d'argon. Le sodium est léger, flotte sur l'eau et la décompose en libérant du dihydrogène et en formant de la soude, l'hydroxyde de sodium.

2 Na + 2 H₂O → H₂ + 2 Na⁺ + 2 OH^–

La chaleur dégagée par la réaction exothermique de décomposition de l'eau suffit généralement, en présence d'oxygène, à faire détoner l'hydrogène produit.

Sa température de fusion relativement basse, aux alentours de 97,81 °C, le rend facile à manipuler, stocker et transporter (en citernes par exemple, dans lesquelles on le solidifie pour le refondre à l'arrivée), à condition d'être très vigilant à bien le laisser toujours sous atmosphère inerte et à l'abri de l'eau ou de l'humidité, en raison de sa grande réactivité.

Ce métal ne brûle dans l'air qu'à des températures supérieures à 388 K (soit 115 °C).

C'est un excellent conducteur électrique.

Le spectre du sodium possède la particularité de présenter un doublet spectral très brillant dans le jaune. Ces deux raies, localisées à 5890,0 et 5895,9 Ångströms sont généralement notées D1 et D2. Leur interférence est responsable d'un phénomène de battement en intensité.

À mesure que la pression augmente, le sodium devient isolant et prend l’aspect d’un matériau noir, puis celui d’un matériau translucide rouge avant de finalement devenir transparent sous une pression de 200 gigapascal.

Utilisations du sodium

Le sodium sous sa forme métallique est utilisé dans la fabrication des esters ainsi que dans celle d'autres composés organiques, utilisés en particulier dans l'industrie pharmaceutique, les cosmétiques, les pesticides, etc.

Il a été longtemps utilisé, sous forme d'alliage avec le plomb, pour la production de plomb tétraéthyle, additif antidétonant pour le carburant automobile.

Autres utilisations du sodium métal :

• pour la synthèse de l'indigo artificiel, du borohydrure de sodium, dans la réduction de Birch
• dans certains alliages, pour améliorer leur structure ;
• pour purifier les métaux fondus ;
• pour la fabrication du silicium utilisé dans l'électronique ou les panneaux solaires ;
• pour les batteries sodium - soufre ;
• le sodium sous forme liquide constitue un efficace fluide caloporteur (assurant le transfert de chaleur) : on l'utilise dans ce but principalement dans les soupapes (creuses) de moteurs poussés, mais il sert également dans les réacteurs nucléaires à neutrons rapides.

Le NaK est un alliage de sodium et de potassium, c'est un matériau important pour les transferts thermiques.

Le sodium est utilisé sous forme de vapeur alcaline dans les lampes à vapeur de sodium. Cette vapeur est très réactive : par exemple, à 1 400 °C, elle réagit avec l'alumine en formant de l'aluminate.

Fabrication

Le sodium sous forme métallique est fabriqué par électrolyse du chlorure de sodium fondu. Le chlorure de sodium fondant vers 800 °C, il est nécessaire pour des raisons technologiques de l'utiliser en mélange avec du chlorure de calcium et du chlorure de baryum. Ce mélange permet de travailler à environ 600 °C. Les principaux producteurs de sodium sous forme métallique dans le monde sont :

• MSSA - Métaux spéciaux en France à Pomblière-Saint-Marcel près de Moûtiers en Savoie ;
• DuPont aux États-Unis à Niagara Falls ;
• différents producteurs sont apparus récemment en Chine en Mongolie Intérieure, dans le Ningxia et le Henan.

Il est aussi possible d'obtenir du sodium métallique par électrolyse d'hydroxyde de sodium, NaOH, fondu c'est-à-dire vers 300 °C. Toutefois, comme il est plus difficile de récupérer le métal pur dans ce cas, l'industrie préfère l'électrolyse de NaCl.

Composés du sodium

Les composés chimiques dans lesquels on trouve un ion sodium Na+ sont extrêmement nombreux. Parmi les plus simples on peut citer :

• le sel marin ou sel de table, qui est du chlorure de sodium (NaCl) ;
• la soude (Na⁺ + OH^-) ou l'hydroxyde de sodium (NaOH) ;
• l'eau de Javel, qui contient du chlorure de sodium et de l'hypochlorite de sodium (NaClO).

Le chlorure de sodium est indispensable à la vie, par exemple à la transmission de l'influx nerveux, faisant intervenir des échanges intermembranaires d'ions Na⁺.

On trouve également des composés du sodium :

• dans le savon (en combinaison avec des acides gras) ;
• dans les chaufferettes sous forme d'acétate de sodium.

Impacts environnementaux

Quand il provient du sel, NaCl, massivement utilisé pour le salage des routes (près de la moitié de la consommation mondiale de sel), ou de remontées de sel suit à un drainage ou à des arrosages excessifs, il contribue à la destruction et salinisation des sols et à l'intoxication de nombreuses espèces animales, végétales, fongiques et microbiennes. Il existe néanmoins des bactéries extrêmophiles qui peuvent survivre dans des milieux hypersalés.

Impacts sanitaires

L'ion sodium est l'un des éléments indispensables à l'organisme, mais, lorsque présent en excès (généralement à cause d'un régime trop riche en sel), c'est un facteur d'hypertension et de dégradation de la fonction rénale (au niveau des tubules).

Voir aussi

Articles connexes

• Ion sodium
• Macro-élément

Liens externes

• Une vidéo sur l'oxydation du sodium

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