Sodík

Vlastnosti sodíka link

Sodík je mäkký kov, ktorý sa dá krájať nožom. Na čerstvom reze je striebrolesklý, na vzduchu sa však rýchlo pokrýva sivou vrstvou oxidu, hydroxidu a uhličitanu. Preto sa uchováva pod petrolejom. Má malú hustotu (0,97 g/cm³) a topí sa už pri 97,8 °C.

Atóm sodíka ochotne odovzdáva svoj jediný valenčný elektrón a mení sa na katión Na⁺ s elektrónovou konfiguráciou neónu:

\( \ce{Na -> Na+ + e-} \)

Sodík sa pritom oxiduje, preto je silné redukovadlo. S vodou reaguje prudko a uvoľňuje sa vodík. Teplo uvoľnené pri reakcii sodík roztaví. Vzniknutý hydroxid sodný sfarbí roztok s fenolftaleínom na fialovo:

\( \ce{2 Na + 2 H2O -> 2 NaOH + H2} \)

S chlórom sodík reaguje na chlorid sodný:

\( \ce{2 Na + Cl2 -> 2 NaCl} \)

Na vzduchu horí sodík žltým plameňom najmä na peroxid sodný. Zlúčeniny sodíka farbia plameň výrazne na žlto.

Výskyt a výroba sodíka link

Sodík patrí medzi desať najrozšírenejších prvkov zemskej kôry. Pre veľkú reaktivitu sa vyskytuje len v zlúčeninách. Najvýznamnejším minerálom je halit, kamenná soľ NaCl. Tvorí rozsiahle ložiská, ktoré vznikli odparením vody dávnych morí. Ďalšími minerálmi sú čílsky liadok NaNO₃ a sodné živce, najmä albit. Veľké množstvo chloridu sodného je rozpustené v morskej vode.

Na Slovensku sa soľ získavala najmä v Solivare pri Prešove. Po zatopení bane v roku 1752 sa z ložiska čerpala soľanka a soľ sa z nej získavala varením. Ťažba a spracovanie soli tam skončili v roku 2009. Zachované budovy na čerpanie a varenie soľanky sú dnes národnou kultúrnou pamiatkou a múzeom. Ďalšie evidované ložiská kamennej soli sú pri Zbudzi neďaleko Michaloviec a pri Poši a Soli neďaleko Vranova nad Topľou. V súčasnosti sa soľ na Slovensku neťaží.

Kovový sodík sa vyrába elektrolýzou taveniny chloridu sodného, do ktorej sa pridáva chlorid vápenatý, aby sa znížila jej teplota topenia. Na železnej katóde sa vylučuje sodík:

\( \ce{Na+ + e- -> Na} \)

Na grafitovej anóde vzniká chlór:

\( \ce{2 Cl- -> Cl2 + 2 e-} \)

Využitie sodíka link

Kovový sodík sa používa ako redukovadlo, napríklad pri výrobe draslíka a v organickej chémii. Pary sodíka svietia v sodíkových výbojkách charakteristickým žltým svetlom, ktorým sa osvetľovali najmä ulice. Roztavený sodík dobre vedie teplo, preto slúži ako chladivo v niektorých jadrových reaktoroch.

Sodík v organizme link

Sodík je biogénny prvok. Katióny Na⁺ prevládajú v tekutinách mimo buniek (extracelulárne), napríklad v krvnej plazme, kým katióny K⁺ prevládajú vo vnútri buniek (intracelulárne). Spolu udržiavajú stály osmotický tlak a acidobázickú rovnováhu. Rozdiel ich koncentrácií na bunkovej membráne umožňuje vedenie nervových vzruchov a sťahy svalov.

Sodík prijímame najmä v kuchynskej soli. Jeho nedostatok, napríklad po silnom potení, sa prejavuje bolesťami hlavy, únavou, nevoľnosťou a svalovými kŕčmi. Častejší je však nadbytok – dlhodobo vysoký príjem soli zvyšuje krvný tlak a riziko srdcovocievnych ochorení. Svetová zdravotnícka organizácia odporúča dospelým prijímať menej ako 5 g soli denne.

Zlúčeniny sodíka link

V zlúčeninách má sodík vždy oxidačné číslo I. Takmer všetky jeho zlúčeniny sú iónové a dobre sa rozpúšťajú vo vode. Najdôležitejšie z nich sa vyrábajú vo veľkom množstve z kuchynskej soli.

Chlorid sodný link

Chlorid sodný NaCl, kuchynská soľ, je biela kryštalická látka, ktorá sa dobre rozpúšťa vo vode. Získava sa ťažbou kamennej soli, rozpúšťaním soli v podzemných ložiskách na soľanku a odparovaním morskej vody. Potom sa čistí od prímesí.

Soľ sa od staroveku používa na konzervovanie potravín. Vytvára totiž prostredie s vyššou koncentráciou rozpustených látok, ako je vo vnútri buniek mikroorganizmov (hypertonické prostredie). Voda z buniek osmózou uniká, bunky sa zmršťujú a mikroorganizmy sa nemôžu rozmnožovať. Roztok chloridu sodného s hmotnostným zlomkom 0,9 % má rovnaký osmotický tlak ako krvná plazma – je izotonický. Nazýva sa fyziologický roztok a podáva sa ako infúzia alebo sa ním vyplachujú rany a oči.

Chlorid sodný je surovinou na výrobu sodíka, chlóru, hydroxidu sodného a sódy. V zime sa technickou soľou posýpajú cesty, lebo rozpustená soľ znižuje teplotu tuhnutia roztoku, takže soľanka zamŕza až pod 0 °C.

Hydroxid sodný link

Hydroxid sodný NaOH sa nazýva aj lúh sodný. Je to biela hygroskopická látka, ktorá sa vo vode rozpúšťa za uvoľnenia veľkého množstva tepla. Je to silná zásada a silná žieravina, ktorá rozkladá organické látky vrátane kože. Pri práci s ním treba chrániť oči a pokožku.

Priemyselne sa vyrába elektrolýzou roztoku chloridu sodného (soľanky). Na katóde vzniká vodík a v roztoku zostáva hydroxid sodný, na anóde sa vylučuje chlór. Priestor katódy a anódy oddeľuje membrána, aby chlór nereagoval s hydroxidom sodným na chlórnan sodný:

\( \ce{2 NaCl + 2 H2O ->[\text{elektrolýza}] 2 NaOH + H2 + Cl2} \)

Na Slovensku vyrába hydroxid sodný a chlór elektrolýzou soľanky závod v Novákoch, od roku 2018 s membránou. Predtým sa tam používala elektrolýza s ortuťovou katódou, ktorú predpisy Európskej únie pre znečisťovanie ortuťou zakázali.

Hydroxid sodný sa používa pri výrobe mydiel, papiera, textilných vlákien a čistiacich prostriedkov a pri výrobe hliníka z bauxitu. Uchováva sa v plastových nádobách, lebo pomaly rozpúšťa sklo.

Uhličitan sodný link

Uhličitan sodný Na₂CO₃ sa nazýva sóda. Bezvodý je biely prášok, ktorý sa označuje ako kalcinovaná sóda. Z roztoku kryštalizuje ako dekahydrát Na₂CO₃·10H₂O, kryštalická sóda. Jeho vodný roztok reaguje zásadito, lebo uhličitanový anión podlieha hydrolýze.

Sóda sa vyrába Solvayovým spôsobom z chloridu sodného, vápenca a amoniaku. Pálením vápenca vzniká oxid uhličitý:

\( \ce{CaCO3 ->[t] CaO + CO2} \)

Oxid uhličitý sa zavádza do roztoku chloridu sodného nasýteného amoniakom. Vylučuje sa málo rozpustný hydrogenuhličitan sodný:

\( \ce{NaCl + NH3 + CO2 + H2O -> NaHCO3 v + NH4Cl} \)

Zahrievaním (kalcináciou) sa hydrogenuhličitan sodný rozkladá na sódu:

\( \ce{2 NaHCO3 ->[t] Na2CO3 + CO2 + H2O} \)

Oxid uhličitý z kalcinácie sa vracia do výroby. Z chloridu amónneho sa pôsobením haseného vápna uvoľňuje amoniak, ktorý sa tiež znova použije:

\( \ce{2 NH4Cl + Ca(OH)2 -> CaCl2 + 2 NH3 + 2 H2O} \)

Odpadom je len chlorid vápenatý.

Sóda je surovinou na výrobu skla, mydiel a pracích prostriedkov. Používa sa aj na zmäkčovanie vody, lebo vyzráža vápenaté a horečnaté ióny ako nerozpustné uhličitany a odstraňuje tak trvalú tvrdosť vody.

Hydrogenuhličitan sodný link

Hydrogenuhličitan sodný NaHCO₃ je známy ako jedlá sóda alebo sóda bikarbóna. Je to biely prášok, ktorého roztok reaguje slabo zásadito. Pri zahriatí sa rozkladá rovnako ako pri výrobe sódy a uvoľňuje oxid uhličitý, ktorý kyprí cesto. Preto je zložkou kypriaceho prášku do pečiva.

Jedlá sóda sa používa pri prekyslení žalúdka. Patrí medzi antacidá – látky, ktoré neutralizujú nadbytočnú kyselinu chlorovodíkovú v žalúdočnej šťave:

\( \ce{NaHCO3 + HCl -> NaCl + H2O + CO2} \)

Podobnou reakciou s kyselinou citrónovou uvoľňuje oxid uhličitý v šumivých tabletách. Pridáva sa aj do práškových hasiacich prístrojov.

Peroxid sodný link

Peroxid sodný Na₂O₂ vzniká pri horení sodíka na vzduchu. Je to žltkastá látka a silné oxidovadlo, ktoré sa používa na bielenie. S oxidom uhličitým uvoľňuje kyslík:

\( \ce{2 Na2O2 + 2 CO2 -> 2 Na2CO3 + O2} \)

Preto sa používal na obnovu vzduchu v ponorkách. S vodou reaguje za vzniku hydroxidu sodného a peroxidu vodíka:

\( \ce{Na2O2 + 2 H2O -> 2 NaOH + H2O2} \)

Síran sodný link

Síran sodný Na₂SO₄ kryštalizuje z vodných roztokov ako dekahydrát Na₂SO₄·10H₂O, ktorý sa nazýva Glauberova soľ. Používa sa pri výrobe papiera, skla a pracích prostriedkov. Glauberova soľ sa kedysi používala ako preháňadlo.

Dusičnan sodný link

Dusičnan sodný NaNO₃ sa v prírode vyskytuje ako čílsky liadok v rozsiahlych ložiskách v púšti Atacama v Čile. V 19. storočí bol hlavným zdrojom dusíkatých hnojív a surovinou na výrobu kyseliny dusičnej a výbušnín. Dnes sa dusíkaté hnojivá vyrábajú najmä z amoniaku.

Dusičnan sodný je hygroskopický – pohlcuje vzdušnú vlhkosť. Na výrobu pušného prachu sa preto nehodí a používa sa namiesto neho dusičnan draselný. Ako prídavná látka E 251 sa spolu s dusitanom sodným používa pri výrobe mäsových výrobkov.