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Este artículo trata sobre el elemento químico. Para el nutriente comúnmente llamado sodio, vea sal . Para el uso de sodio como medicamento, consulte Solución salina (medicamento) . Para otros usos, consulte sodio (desambiguación) .
"Natrium" vuelve a dirigir aquí. Para otros usos, consulte Natrium (desambiguación) .

Sodio,  11 Na
Na (sodio) .jpg
Sodio
Aparienciametalizado blanco plateado
Peso atómico estándar A r, estándar (Na) 22.989 769 28 (2) [1]
Sodio en la tabla periódica
HidrógenoHelio
LitioBerilioBoroCarbónNitrógenoOxígenoFlúorNeón
SodioMagnesioAluminioSilicioFósforoAzufreCloroArgón
PotasioCalcioEscandioTitanioVanadioCromoManganesoHierroCobaltoNíquelCobreZincGalioGermanioArsénicoSelenioBromoCriptón
RubidioEstroncioItrioCirconioNiobioMolibdenoTecnecioRutenioRodioPaladioPlataCadmioIndioEstañoAntimonioTelurioYodoXenón
CesioBarioLantanoCerioPraseodimioNeodimioPrometeoSamarioEuropioGadolinioTerbioDisprosioHolmioErbioTulioIterbioLutecioHafnioTantalioTungstenoRenioOsmioIridioPlatinoOroMercurio (elemento)TalioDirigirBismutoPolonioAstatineRadón
FrancioRadioActinioTorioProtactinioUranioNeptunioPlutonioAmericioCurioBerkelioCalifornioEinstenioFermioMendelevioNobelioLawrencioRutherfordioDubniumSeaborgioBohriumHassiumMeitnerioDarmstadtiumRoentgenioCopérnicoNihoniumFlerovioMoscoviumLivermoriumTennessineOganesson
Li
↑
Na
↓
K
neón ← sodio → magnesio
Número atómico ( Z )11
Grupogrupo 1 : H y metales alcalinos
Períodoperíodo 3
Cuadra  bloque s
Configuración electronica[ Ne ] 3 s 1
Electrones por capa2, 8, 1
Propiedades físicas
Fase en  STPsólido
Punto de fusion370,944  K (97,794 ° C, 208,029 ° F)
Punto de ebullición1156.090 K (882.940 ° C, 1621.292 ° F)
Densidad (cerca de  rt )0,968 g / cm 3
cuando es líquido (a  mp )0,927 g / cm 3
Punto crítico2573 K, 35 MPa (extrapolado)
Calor de fusión2,60  kJ / mol
Calor de vaporización97,42 kJ / mol
Capacidad calorífica molar28,230 J / (mol · K)
Presión de vapor
P  (Pa)1101001 k10 k100 k
en  T  (K)5546176978029461153
Propiedades atómicas
Estados de oxidación−1, +1 (un óxido fuertemente básico )
ElectronegatividadEscala de Pauling: 0,93
Energías de ionización
  • 1 °: 495,8 kJ / mol
  • 2do: 4562 kJ / mol
  • Tercero: 6910,3 kJ / mol
  • ( más )
Radio atómicoempírico: 186  pm
Radio covalente166 ± 9 pm
Radio de Van der Waals227 pm
Líneas espectrales de sodio
Otras propiedades
Ocurrencia naturalprimordial
Estructura cristalinacentrada en el cuerpo cúbico (BCC)
Velocidad de sonido varilla fina3200 m / s (a 20 ° C)
Expansión térmica71 µm / (m⋅K) (a 25 ° C)
Conductividad térmica142 W / (m⋅K)
Resistividad electrica47,7 nΩ⋅m (a 20 ° C)
Orden magnéticoparamagnético [2]
Susceptibilidad magnética molar+16,0 × 10 −6  cm 3 / mol (298 K) [3]
El módulo de Young10 GPa
Módulo de corte3,3 GPa
Módulo de volumen6,3 GPa
Dureza de Mohs0,5
Dureza Brinell0,69 MPa
Número CAS7440-23-5
Historia
Descubrimiento y primer aislamientoHumphry Davy (1807)
Principales isótopos de sodio
IsótopoAbundanciaVida media ( t 1/2 )Modo de decaimientoProducto
22 Narastro2.602 añosβ +22 Ne
23 Na100%estable
24 Narastro14,96 horasβ -24 mg
Categoría Categoría: sodio
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El sodio es un elemento químico con el símbolo  Na (del latín "natrium") y número atómico  11. Es un metal blando, de color blanco plateado y altamente reactivo . El sodio es un metal alcalino que se encuentra en el grupo 1 de la tabla periódica. Su único isótopo estable es el 23 Na. El metal libre no se encuentra en la naturaleza y debe prepararse a partir de compuestos. El sodio es el sexto elemento más abundante en la corteza terrestre y existe en numerosos minerales como el feldespato , la sodalita y la sal de roca.(NaCl). Muchas sales de sodio son altamente solubles en agua: los iones de sodio se han lixiviado por la acción del agua de los minerales de la Tierra durante eones y, por lo tanto, el sodio y el cloro son los elementos disueltos más comunes en peso en los océanos.

El sodio fue aislado por primera vez por Humphry Davy en 1807 mediante la electrólisis de hidróxido de sodio . Entre muchos otros compuestos de sodio útiles, el hidróxido de sodio ( lejía ) se usa en la fabricación de jabón , y el cloruro de sodio ( sal comestible ) es un agente descongelante y un nutriente para animales, incluidos los humanos.

El sodio es un elemento esencial para todos los animales y algunas plantas. Los iones de sodio son el catión principal en el líquido extracelular (ECF) y, como tales, son el principal contribuyente a la presión osmótica de ECF y al volumen del compartimento de ECF. [ cita requerida ] La pérdida de agua del compartimento ECF aumenta la concentración de sodio, una condición llamada hipernatremia . La pérdida isotónica de agua y sodio del compartimento ECF disminuye el tamaño de ese compartimento en una condición llamada hipovolemia ECF .

Por medio de la bomba de sodio-potasio , las células humanas vivas bombean tres iones de sodio fuera de la célula a cambio de dos iones de potasio bombeados; Al comparar las concentraciones de iones a través de la membrana celular, de adentro hacia afuera, el potasio mide aproximadamente 40: 1 y el sodio aproximadamente 1:10. En las células nerviosas , la carga eléctrica a través de la membrana celular permite la transmisión del impulso nervioso, un potencial de acción, cuando la carga se disipa; el sodio juega un papel clave en esa actividad.

Caracteristicas

Físico

Espectro de emisión para el sodio, mostrando la línea D .

El sodio a temperatura y presión estándar es un metal plateado suave que se combina con el oxígeno en el aire y forma óxido de sodio blanco grisáceo a menos que se sumerja en aceite o gas inerte, que son las condiciones en las que generalmente se almacena. El metal de sodio se puede cortar fácilmente con un cuchillo y es un buen conductor de electricidad y calor porque tiene solo un electrón en su capa de valencia, lo que resulta en enlaces metálicos débiles y electrones libres, que transportan energía. Debido a que tiene una masa atómica baja y un radio atómico grande, el sodio es el tercero menos denso de todos los metales elementales y es uno de los tres metales que pueden flotar en el agua, los otros dos son el litio y el potasio. [4]Los puntos de fusión (98 ° C) y de ebullición (883 ° C) del sodio son más bajos que los del litio pero más altos que los de los metales alcalinos más pesados ​​potasio, rubidio y cesio, siguiendo tendencias periódicas descendentes del grupo. [5] Estas propiedades cambian drásticamente a presiones elevadas: a 1,5 Mbar , el color cambia de plateado metálico a negro; a 1,9 Mbar el material se vuelve transparente con un color rojo; ya 3 Mbar, el sodio es un sólido claro y transparente. Todos estos alótropos de alta presión son aislantes y electrides . [6]

Una prueba de llama positiva para sodio tiene un color amarillo brillante.

En una prueba de llama , el sodio y sus compuestos brillan en amarillo [7] porque los electrones del sodio 3s excitados emiten un fotón cuando caen de 3p a 3s; la longitud de onda de este fotón corresponde a la línea D a aproximadamente 589,3 nm. Las interacciones espín-órbita que involucran al electrón en el orbital 3p dividen la línea D en dos, a 589.0 y 589.6 nm; Las estructuras hiperfinas que afectan a ambos orbitales provocan muchas más líneas. [8]

Isótopos

Artículo principal: Isótopos de sodio

Se conocen veinte isótopos de sodio, pero solo 23 Na es estable. 23 El Na se crea en el proceso de quema de carbono en las estrellas al fusionar dos átomos de carbono ; esto requiere temperaturas superiores a 600 megakelvins y una estrella de al menos tres masas solares. [9] Dos radiactivo , cosmogénicos isótopos son el subproducto de espalación de rayos cósmicos : 22 Na tiene una vida media de 2,6 años y 24 Na, una vida media de 15 horas; todos los demás isótopos tienen una vida media de menos de un minuto. [10] Dos isómeros nuclearesSe han descubierto, el de mayor duración es 24m Na con una vida media de alrededor de 20,2 milisegundos. La radiación de neutrones aguda, a partir de un accidente de criticidad nuclear , convierte parte del 23 Na estable en la sangre humana en 24 Na; la dosis de radiación de neutrones de una víctima se puede calcular midiendo la concentración de 24 Na en relación con 23 Na. [11]

Química

Los átomos de sodio tienen 11 electrones, uno más que la configuración estable del gas noble neón . Las energías de ionización primera y segunda son 495,8 kJ / mol y 4562 kJ / mol), respectivamente. Como resultado, el sodio generalmente forma compuestos iónicos que involucran al catión Na + . [12]

El sodio metálico es generalmente menos reactivo que el potasio y más reactivo que el litio . [13] El sodio metálico es altamente reductor, con el potencial de reducción estándar para el par Na + / Na de -2,71 voltios, [14] aunque el potasio y el litio tienen potenciales aún más negativos. [15]

Sales y óxidos

Ver también: Categoría: Compuestos de sodio
Estructura del cloruro de sodio , que muestra la coordinación octaédrica alrededor de los centros de Na + y Cl - . Esta estructura se desintegra cuando se disuelve en agua y se vuelve a ensamblar cuando el agua se evapora.

Los compuestos de sodio tienen una importancia comercial inmensa, y son particularmente fundamentales para las industrias que producen vidrio , papel , jabón y textiles . [16] Los compuestos de sodio más importantes son la sal de mesa (Na Cl ), carbonato de sodio (Na 2 CO 3 ), bicarbonato de sodio (Na HCO 3 ), sosa cáustica (NaOH), nitrato de sodio (Na NO 3 ), di- y fosfatos trisódicos , tiosulfato sódico (Na 2 S2 O 3 · 5H 2 O) y bórax (Na 2 B 4 O 7 · 10H 2 O). [17] En los compuestos, el sodio generalmente se une iónicamente al agua y los aniones y se considera un ácido de Lewis duro . [18]

Dos imágenes equivalentes de la estructura química del estearato de sodio , un jabón típico.

La mayoría de los jabones son sales de sodio de ácidos grasos . Los jabones de sodio tienen una temperatura de fusión más alta (y parecen "más duros") que los jabones de potasio. [17]

Como todos los metales alcalinos , el sodio reacciona exotérmicamente con el agua. La reacción produce sosa cáustica ( hidróxido de sodio ) y gas hidrógeno inflamable . Cuando se quema en el aire, forma principalmente peróxido de sodio con algo de óxido de sodio . [19]

Soluciones acuosas

El sodio tiende a formar compuestos solubles en agua, como haluros , sulfatos , nitratos , carboxilatos y carbonatos . Las principales especies acuosas son los complejos aquo [Na (H 2 O) n ] + , donde n = 4–8; con n = 6 indicado a partir de datos de difracción de rayos X y simulaciones por computadora. [20]

La precipitación directa de sales de sodio a partir de soluciones acuosas es rara porque las sales de sodio suelen tener una alta afinidad por el agua. Una excepción es el bismutato de sodio (NaBiO 3 ). [21] Debido a la alta solubilidad de sus compuestos, las sales de sodio generalmente se aíslan como sólidos por evaporación o por precipitación con un antidisolvente orgánico, como el etanol ; por ejemplo, solo 0,35 g / L de cloruro de sodio se disolverán en etanol. [22] Los éteres corona , como el 15-corona-5 , pueden usarse como catalizador de transferencia de fase . [23]

El contenido de sodio de las muestras se determina mediante espectrofotometría de absorción atómica o mediante potenciometría utilizando electrodos selectivos de iones. [24]

Electrides y sodides

Como los otros metales alcalinos, el sodio se disuelve en amoniaco y algunas aminas para dar soluciones de color intenso; la evaporación de estas soluciones deja una película brillante de sodio metálico. Las soluciones contienen el complejo de coordinación (Na (NH 3 ) 6 ) + , con la carga positiva contrabalanceada por electrones como aniones ; Los criptandos permiten el aislamiento de estos complejos como sólidos cristalinos. El sodio forma complejos con éteres corona, criptandos y otros ligandos. [25] Por ejemplo, 15-corona-5 tiene una alta afinidad por el sodio porque el tamaño de la cavidad de 15-corona-5 es 1,7-2,2 Å, que es suficiente para adaptarse al ión sodio (1,9 Å). [26] [27]Los criptandos, como los éteres corona y otros ionóforos , también tienen una alta afinidad por el ion sodio; Los derivados del álcalido Na - se obtienen [28] mediante la adición de criptandos a soluciones de sodio en amoniaco por desproporción . [29]

Compuestos organosódicos

La estructura del complejo de sodio (Na + , mostrado en amarillo) y el antibiótico monensina -A.

Se han preparado muchos compuestos orgánicos de sodio. Debido a la alta polaridad de los enlaces C-Na, se comportan como fuentes de carbaniones (sales con aniones orgánicos ). Algunos derivados bien conocidos incluyen ciclopentadienida de sodio (NaC 5 H 5 ) y tritil sodio ((C 6 H 5 ) 3 CNa). [30] Naftaleno sódico , Na + [C 10 H 8 •] - , un agente reductor fuerte, se forma al mezclar Na y naftaleno en soluciones etéreas. [31]

Compuestos intermetálicos

El sodio forma aleaciones con muchos metales, como potasio, calcio , plomo y los elementos del grupo 11 y 12 . El sodio y el potasio forman KNa 2 y NaK . NaK tiene 40 a 90% de potasio y es líquido a temperatura ambiente . Es un excelente conductor térmico y eléctrico. Las aleaciones de sodio y calcio son subproductos de la producción electrolítica de sodio a partir de una mezcla de sal binaria de NaCl-CaCl 2 y una mezcla ternaria de NaCl-CaCl 2- BaCl 2 . El calcio es solo parcialmente misciblecon sodio. En estado líquido, el sodio es completamente miscible con el plomo. Existen varios métodos para fabricar aleaciones de sodio y plomo. Uno es fundirlos y otro es depositar sodio electrolíticamente en cátodos de plomo fundidos. NaPb 3 , NaPb, Na 9 Pb 4 , Na 5 Pb 2 y Na 15 Pb 4 son algunas de las aleaciones conocidas de sodio-plomo. El sodio también forma aleaciones con oro (NaAu 2 ) y plata (NaAg 2 ). Se sabe que los metales del grupo 12 ( zinc , cadmio y mercurio ) producen aleaciones con sodio. NaZn 13y NaCd 2 son aleaciones de zinc y cadmio. El sodio y el mercurio forman NaHg, NaHg 4 , NaHg 2 , Na 3 Hg 2 y Na 3 Hg. [32]

Historia

Debido a su importancia para la salud humana, la sal ha sido durante mucho tiempo un bien importante, como lo demuestra la palabra inglesa salario , que deriva de salarium , las obleas de sal que a veces se dan a los soldados romanos junto con sus otros salarios. En la Europa medieval, se usaba un compuesto de sodio con el nombre latino de sodanum como remedio para el dolor de cabeza . Se cree que el nombre sodio tiene su origen en el árabe suda , que significa dolor de cabeza, ya que las propiedades del carbonato de sodio o de la soda para aliviar el dolor de cabeza eran bien conocidas en los primeros tiempos. [33] Aunque el sodio, a veces llamado refresco, había sido reconocido durante mucho tiempo en compuestos, el metal en sí no fue aislado hasta 1807 por Sir Humphry Davy mediante la electrólisis de hidróxido de sodio . [34] [35] En 1809, el físico y químico alemán Ludwig Wilhelm Gilbert propuso los nombres Natronium para el "sodio" de Humphry Davy y Kalium para el "potasio" de Davy. [36] La abreviatura química del sodio fue publicada por primera vez en 1814 por Jöns Jakob Berzelius en su sistema de símbolos atómicos, [37] [38] y es una abreviatura del nuevo nombre latino del elemento natrium., que se refiere al natrón egipcio , [33] una sal mineral natural que consiste principalmente en carbonato de sodio hidratado. Históricamente, el natrón tuvo varios usos industriales y domésticos importantes, luego eclipsado por otros compuestos de sodio. [39]

El sodio imparte un color amarillo intenso a las llamas. Ya en 1860, Kirchhoff y Bunsen notaron la alta sensibilidad de una prueba de llama de sodio y declararon en Annalen der Physik und Chemie : [40]

En una esquina de nuestra habitación de 60 m 3 más alejada del aparato, explotamos 3 mg de clorato de sodio con azúcar de leche mientras observamos la llama no luminosa antes de la rendija. Después de un tiempo, brilló con un amarillo brillante y mostró una fuerte línea de sodio que desapareció solo después de 10 minutos. A partir del peso de la sal de sodio y el volumen de aire en la habitación, calculamos fácilmente que una parte por peso de aire no podría contener más de 1/20 millonésima de peso de sodio.

Ocurrencia

La corteza terrestre contiene 2,27% de sodio, lo que la convierte en el séptimo elemento más abundante en la Tierra y el quinto metal más abundante, detrás del aluminio , hierro , calcio y magnesio y por delante del potasio. [41] La abundancia oceánica estimada de sodio es 1.08 × 10 4 miligramos por litro. [42] Debido a su alta reactividad, nunca se encuentra como un elemento puro. Se encuentra en muchos minerales, algunos muy solubles, como halita y natrón , otros mucho menos solubles, como anfíbol y zeolita.. La insolubilidad de ciertos minerales de sodio como la criolita y el feldespato surge de sus aniones poliméricos, que en el caso del feldespato es un polisilicato.

Observaciones astronómicas

El sodio atómico tiene un fuerte línea espectral en la parte amarillo-naranja del espectro (la misma línea que se usa en las farolas de vapor de sodio ). Esto aparece como una línea de absorción en muchos tipos de estrellas, incluido el Sol . La línea fue estudiada por primera vez en 1814 por Joseph von Fraunhofer durante su investigación de las líneas en el espectro solar, ahora conocidas como líneas de Fraunhofer . Fraunhofer la llamó la línea 'D', aunque ahora se sabe que en realidad es un grupo de líneas poco espaciadas divididas por una estructura fina e hiperfina . [43]

La fuerza de la línea D significa que se ha detectado en muchos otros entornos astronómicos. En las estrellas, se ve en cualquiera cuyas superficies sean lo suficientemente frías como para que el sodio exista en forma atómica (en lugar de ionizado). Esto corresponde a estrellas de tipo F aproximadamente y más frías. Muchas otras estrellas parecen tener una línea de absorción de sodio, pero esto en realidad es causado por el gas en el medio interestelar en primer plano . Los dos se pueden distinguir mediante espectroscopia de alta resolución, porque las líneas interestelares son mucho más estrechas que las ensanchadas por la rotación estelar . [44]

El sodio también se ha detectado en numerosos Sistema Solar ambientes, incluyendo de Mercurio atmósfera, [45] el exosfera de la Luna , [46] y muchos otros cuerpos. Algunos cometas tienen una cola de sodio , [47] que se detectó por primera vez en las observaciones del cometa Hale-Bopp en 1997. [48] Incluso se ha detectado sodio en las atmósferas de algunos planetas extrasolares mediante espectroscopía de tránsito . [49]

Producción comercial

Empleado sólo en aplicaciones bastante especializadas, sólo se producen anualmente alrededor de 100.000 toneladas de sodio metálico. [16] El sodio metálico se produjo por primera vez comercialmente a fines del siglo XIX [50] mediante reducción carbotérmica de carbonato de sodio a 1100 ° C, como primer paso del proceso Deville para la producción de aluminio: [51] [52] [53 ]

Na 2 CO 3 + 2 C → 2 Na + 3 CO

La alta demanda de aluminio creó la necesidad de producir sodio. La introducción del proceso Hall-Héroult para la producción de aluminio mediante electrólisis en un baño de sales fundidas acabó con la necesidad de grandes cantidades de sodio. En 1886 se desarrolló un proceso relacionado basado en la reducción de hidróxido de sodio. [51]

El sodio ahora se produce comercialmente a través de la electrólisis de cloruro de sodio fundido , basado en un proceso patentado en 1924. [54] [55] Esto se hace en una celda Downs en la que el NaCl se mezcla con cloruro de calcio para reducir el punto de fusión por debajo de 700 ° C. Como el calcio es menos electropositivo que el sodio, no se depositará calcio en el cátodo. [56] Este método es menos costoso que el anterior proceso Castner (la electrólisis de hidróxido de sodio ). [57]

El mercado del sodio es volátil debido a la dificultad de su almacenamiento y envío; debe almacenarse bajo una atmósfera de gas inerte seco o aceite mineral anhidro para evitar la formación de una capa superficial de óxido de sodio o superóxido de sodio . [58]

Usos

Ver también: suplementos de sodio

Aunque el sodio metálico tiene algunos usos importantes, las aplicaciones principales del sodio utilizan compuestos; anualmente se producen millones de toneladas de cloruro , hidróxido y carbonato de sodio . El cloruro de sodio se usa ampliamente para antihielo y deshielo y como conservante; Entre los ejemplos de usos del bicarbonato de sodio se incluyen el horneado, como gasificante, y el chorro de sodio . Junto con el potasio, se agrega sodio a muchos medicamentos importantes para mejorar su biodisponibilidad ; aunque el potasio es el mejor ion en la mayoría de los casos, el sodio se elige por su menor precio y peso atómico. [59] Hidruro de sodiose utiliza como base para diversas reacciones (como la reacción aldólica ) en química orgánica y como agente reductor en química inorgánica. [60]

El sodio metálico se utiliza principalmente para la producción de borohidruro de sodio , azida de sodio , índigo y trifenilfosfina . Un uso que alguna vez fue común fue la fabricación de plomo de tetraetilo y metal de titanio; debido al alejamiento del TEL y los nuevos métodos de producción de titanio, la producción de sodio disminuyó después de 1970. [16] El sodio también se utiliza como metal de aleación, agente anti-incrustaciones , [61] y como agente reductor de metales cuando otros materiales son ineficaces. Tenga en cuenta que el elemento libre no se usa como agente de incrustación, los iones en el agua se intercambian por iones de sodio. Lámparas de plasma de sodio ("vapor")se utilizan a menudo para el alumbrado público de las ciudades, arrojando una luz que va del amarillo anaranjado al melocotón a medida que aumenta la presión. [62] Por sí solo o con potasio , el sodio es un desecante ; da una coloración azul intensa con benzofenona cuando el desecante está seco. [63] En síntesis orgánica , el sodio se utiliza en varias reacciones, como la reducción de Birch , y la prueba de fusión de sodio se realiza para analizar compuestos cualitativamente. [64] El sodio reacciona con el alcohol y produce alcóxidos, y cuando el sodio se disuelve en una solución de amoníaco, se puede utilizar para reducir los alquinos a trans-alquenos. [sesenta y cinco][66] Los láseres que emiten luz en la línea D de sodio se utilizan para crear estrellas guía láser artificialesque ayudan en la óptica adaptativa de los telescopios terrestres de luz visible. [67]

Transferencia de calor

Diagrama de fase NaK , que muestra el punto de fusión del sodio en función de la concentración de potasio. NaK con 77% de potasio es eutéctico y tiene el punto de fusión más bajo de las aleaciones de NaK a -12,6 ° C. [68]

El sodio líquido se utiliza como fluido caloportador en algunos tipos de reactores nucleares [69] porque tiene la alta conductividad térmica y la baja sección transversal de absorción de neutrones necesarias para lograr un alto flujo de neutrones en el reactor. [70] El alto punto de ebullición del sodio permite que el reactor funcione a presión ambiente (normal), [70] pero los inconvenientes incluyen su opacidad, que dificulta el mantenimiento visual, y sus propiedades explosivas. [71] El sodio-24 radiactivo puede producirse por bombardeo de neutrones durante la operación, lo que representa un riesgo de radiación leve; la radiactividad se detiene unos días después de la retirada del reactor.[72] Si es necesario apagar un reactor con frecuencia,se utiliza NaK ; Debido a que NaK es un líquido a temperatura ambiente, el refrigerante no se solidifica en las tuberías. [73] En este caso, la piroforicidad del potasio requiere precauciones adicionales para prevenir y detectar fugas. [74] Otra aplicación de transferencia de calor son las válvulas de asiento en motores de combustión interna de alto rendimiento; los vástagos de las válvulas están parcialmente llenos de sodio y funcionan como un tubo de calor para enfriar las válvulas. [75]

Papel biológico

Artículo principal: sodio en biología

Papel biológico en humanos

En los seres humanos, el sodio es un mineral esencial que regula el volumen sanguíneo, la presión arterial, el equilibrio osmótico y el pH . Se estima que el requerimiento fisiológico mínimo de sodio oscila entre aproximadamente 120 miligramos por día en recién nacidos y 500 miligramos por día mayores de 10 años. [76]

Dieta

El cloruro de sodio es la principal fuente de sodio en la dieta y se utiliza como condimento y conservante en productos como conservas en escabeche y cecina ; para los estadounidenses, la mayor parte del cloruro de sodio proviene de alimentos procesados . [77] Otras fuentes de sodio son su presencia natural en los alimentos y aditivos alimentarios como el glutamato monosódico (MSG), el nitrito de sodio, la sacarina de sodio, el bicarbonato de sodio (bicarbonato de sodio) y el benzoato de sodio . [78]

El Instituto de Medicina de EE. UU. Estableció su nivel máximo tolerable de ingesta de sodio en 2,3 gramos por día, [79] pero la persona promedio en los Estados Unidos consume 3,4 gramos por día. [80] La Asociación Estadounidense del Corazón recomienda no más de 1,5 g de sodio por día. [81]

Alta presión sanguínea

Existe una fuerte correlación entre una mayor ingesta de sodio y una mayor presión arterial. [82] Los estudios han encontrado que reducir la ingesta de sodio en 2 g por día tiende a reducir la presión arterial sistólica en aproximadamente dos a cuatro mm Hg. [83] Se ha estimado que tal disminución en la ingesta de sodio conduciría a entre un 9 y un 17% menos de casos de hipertensión . [83]

La hipertensión causa 7,6 millones de muertes prematuras en todo el mundo cada año. [84] (Tenga en cuenta que la sal contiene aproximadamente 39,3% de sodio [85] ; el resto son cloro y trazas químicas; por lo tanto, 2,3 g de sodio son aproximadamente 5,9 g, o 5,3 ml, de sal, aproximadamente una cucharadita estadounidense . [86] [ 87] )

Un estudio encontró que las personas con o sin hipertensión que excretaban menos de 3 gramos de sodio por día en la orina (y por lo tanto estaban ingiriendo menos de 3 g / día) tenían un mayor riesgo de muerte, accidente cerebrovascular o ataque cardíaco que las que excretaban 4 a 5 gramos por día. Los niveles de 7 g por día o más en personas con hipertensión se asociaron con una mayor mortalidad y eventos cardiovasculares, pero no se encontró que esto sea cierto para las personas sin hipertensión . [88] La FDA de EE. UU. Establece que los adultos con hipertensión y prehipertensión deben reducir la ingesta diaria de sodio a 1,5 g. [87]

Fisiología

El sistema renina-angiotensina regula la cantidad de líquido y la concentración de sodio en el cuerpo. La reducción de la presión arterial y la concentración de sodio en el riñón dan como resultado la producción de renina , que a su vez produce aldosterona y angiotensina , que estimula la reabsorción de sodio de regreso al torrente sanguíneo. Cuando aumenta la concentración de sodio, la producción de renina disminuye y la concentración de sodio vuelve a la normalidad. [89] El ion sodio (Na + ) es un electrolito importante en la función neuronal y en la osmorregulación entre las células y el líquido extracelular . Esto se logra en todos los animales porNa + / K + -ATPasa , un transportador activo que bombea iones contra el gradiente y los canales de sodio / potasio. [90] El sodio es el ion metálico más prevalente en el líquido extracelular. [91]

En los seres humanos, los niveles inusualmente bajos o altos de sodio en la sangre se reconocen en medicina como hiponatremia e hipernatremia . Estas afecciones pueden ser causadas por factores genéticos, envejecimiento o vómitos o diarrea prolongados. [92]

Papel biológico en plantas

En las plantas C4 , el sodio es un micronutriente que ayuda al metabolismo, específicamente en la regeneración del fosfoenolpiruvato y la síntesis de clorofila . [93] En otros, sustituye al potasio en varias funciones, como mantener la presión de turgencia y ayudar a abrir y cerrar los estomas . [94] El exceso de sodio en el suelo puede limitar la absorción de agua al disminuir el potencial hídrico , lo que puede resultar en el marchitamiento de la planta; concentraciones excesivas en el citoplasma pueden conducir a la inhibición de la enzima, que a su vez provoca necrosis y clorosis. [95]En respuesta, algunas plantas han desarrollado mecanismos para limitar la absorción de sodio en las raíces, almacenarlo en las vacuolas celulares y restringir el transporte de sal de las raíces a las hojas; [96] El exceso de sodio también puede almacenarse en el tejido vegetal viejo, lo que limita el daño al nuevo crecimiento. Los halófitos se han adaptado para poder florecer en ambientes ricos en sodio. [96]

Seguridad y precauciones

Sodio
Peligros
Pictogramas GHS
Palabra de señal GHSPeligro
Declaraciones de peligro GHS
H260 , H314
Consejos de prudencia del SGA
P223 , P231 + 232 , P280 , P305 + 351 + 338 , P370 + 378 , P422 [97]
NFPA 704 (diamante de fuego)
[98]
3
2
2
W

El sodio forma hidrógeno inflamable e hidróxido de sodio cáustico al entrar en contacto con el agua; [99] la ingestión y el contacto con la humedad de la piel, los ojos o las membranas mucosas pueden causar quemaduras graves. [100] [101] El sodio explota espontáneamente en presencia de agua debido a la formación de hidrógeno (altamente explosivo) e hidróxido de sodio (que se disuelve en el agua, liberando más superficie). Sin embargo, el sodio expuesto al aire y encendido o que alcanza la autoignición (se informa que ocurre cuando un charco de sodio fundido alcanza aproximadamente 290 ° C) [102] muestra un fuego relativamente suave. En el caso de piezas masivas (no fundidas) de sodio, la reacción con el oxígeno eventualmente se vuelve lenta debido a la formación de una capa protectora.[103] Los extintores de incendios a base de agua aceleran los incendios de sodio; los basados ​​en dióxido de carbono y bromoclorodifluorometano no deben usarse en incendios de sodio. [101] Los incendios de metales son de Clase D , pero no todos los extintores de Clase D funcionan con sodio. Un agente extintor eficaz para incendios de sodio es Met-LX. [101] Otros agentes eficaces incluyen Lith-X, que tienepolvo de grafito y un retardante de llama organofosforado , y arena seca. [104] Los incendios de sodio se previenen en los reactores nucleares aislando el sodio del oxígeno rodeando las tuberías de sodio con gas inerte. [105]Los incendios de sodio de tipo piscina se previenen mediante diversas medidas de diseño denominadas sistemas de bandeja colectora. Recogen el sodio que se escapa en un tanque de recuperación de fugas donde se aísla del oxígeno. [105]

Ver también

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Bibliografía

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enlaces externos

  • Sodio en la tabla periódica de videos (Universidad de Nottingham)
  • Etimología de "natrium" - fuente del símbolo Na
  • La entrada de la tabla periódica de madera sobre el sodio
  • Datos de isótopos de sodio del Proyecto de isótopos del laboratorio de Berkeley