Metal de Sodio: Fabricación, Propiedades Físicas, Químicas

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Propiedades físicas del sodio

El sodio pertenece al grupo de los metales alcalinos y es un sólido a temperatura y presión normales. Su punto de fusión es aproximadamente 97.8°C y su punto de ebullición está alrededor de 882.9°C. El sodio es un metal ligero con una densidad de aproximadamente 0.97g/cm³, lo que le permite flotar sobre el agua. El sodio puro tiene un aspecto plateado, pero se oxida rápidamente en el aire para formar óxido de sodio en su superficie, lo que le da un aspecto grisáceo. El sodio es un metal blando y puede ser cortado con un cuchillo o aplastado con los dedos. Posee una buena conductividad térmica y eléctrica, y puede ser utilizado como medio de transferencia de calor en plantas de energía nuclear cuando se mezcla con potasio.

Propiedades químicas del sodio

El sodio tiene un total de 11 electrones, y su capa más externa tiene un electrón que es fácilmente tomado por otros elementos. Por lo tanto, el sodio puede reaccionar activamente con sustancias que son fuertemente oxidantes.

Reacción del sodio con oxígeno

A temperatura ambiente, el sodio reacciona con oxígeno para formar una delgada capa de óxido de sodio (Na₂O) en su superficie gradualmente. La superficie metálica brillante se vuelve opaca y grisácea.

4Na(s) + O₂(g) → 2Na₂O(s)

Cuando el sodio quema en una abundante cantidad de oxígeno, produce una llama amarilla brillante y libera una gran cantidad de calor. El producto de esta reacción química es el peróxido de sodio (Na₂O₂).

2Na(s) + O₂(g) → Na₂O₂(s)

Reacción del sodio con cloro

Cuando el sodio reacciona con gas cloro, ocurre una reacción altamente exotérmica y explosiva. El producto es el cloruro de sodio, conocido comúnmente como sal de mesa. Esta es un ejemplo clásico de una reacción redox. El cloro es un elemento altamente electronegativo, y acepta fácilmente un electrón del átomo de sodio durante la reacción.

2Na(s) + Cl₂(g) → 2NaCl(s)

Reacción del sodio con alcohol

Durante esta reacción, el sodio reacciona con el alcohol, desplazando un átomo de hidrógeno de la molécula del alcohol y formando un compuesto alcoxido. Esta reacción no es tan violenta como la reacción entre el sodio y el agua. A diferencia del agua, el sodio es más denso que los alcoholes con menos átomos de carbono, por lo que se hunde en el fondo y libera constantemente hidrógeno.

2R-OH(l) + 2Na(s) → 2R-O-Na(aq) + H₂(g)

R representa un grupo orgánico o un grupo alquilo unido al átomo de oxígeno del alcohol.

Reacción del sodio con agua

En un vaso lleno de agua y fenolftaleína, se introduce un pequeño trozo de sodio. Debido a la menor densidad del sodio en comparación con el agua, flota en la superficie. El sodio reacciona vigorosamente con el agua, liberando una cantidad significativa de calor, y se derrite en una pequeña esfera líquida. Como esta reacción química genera gas hidrógeno, la esfera líquida se mueve erráticamente sobre la superficie del agua y su tamaño disminuye gradualmente hasta que desaparece por completo. La solución de fenolftaleína se vuelve rosa debido al hidróxido de sodio.

2Na(s) + 2H₂O(l) → 2NaOH(aq) + H₂(g)

Dado que el sodio es altamente reactivo tanto con el agua como con el oxígeno, en el laboratorio se sumerge en una botella de vidrio que contiene queroseno para aislarlo del aire y el agua.

Preguntas frecuentes

Distribución de sodio en la corteza terrestre

El sodio es un elemento muy abundante en la Tierra y se encuentra ampliamente distribuido en diversas fuentes naturales. Es el sexto elemento más abundante en la corteza terrestre, constituyendo aproximadamente el 2.6% de su composición en peso.

El sodio elemental se encuentra principalmente en forma de cloruro de sodio (sal de mesa) en el agua del mar y en lagos salados. El cloruro de sodio se puede obtener directamente evaporando agua de mar o agua de lagos salados. El sodio también se encuentra en diversos minerales en la corteza terrestre. El mineral más común que contiene sodio es la halita (NaCl), también conocida como sal gema. También hay otros minerales que contienen carbonato de sodio (Na₂CO₃), nitrato de sodio (NaNO₃) y varios silicatos.

El sodio también se puede encontrar en el suelo, aunque su concentración puede variar según la ubicación y las condiciones geológicas. En algunas regiones, el suelo puede tener un alto contenido de sodio, lo que lleva a suelos salinos o alcalinos que pueden afectar el crecimiento de las plantas.

¿Cómo se produce el sodio?

El sodio es altamente reductivo y difícil de extraer con otros agentes reductores. En la industria, el sodio se extrae mediante la electrólisis de cloruro de sodio líquido (NaCl). El ánodo de la celda electrolítica está hecho de carbono, mientras que el cátodo está hecho de hierro. Este proceso implica la electrólisis del cloruro de sodio fundido (NaCl), que se logra calentando la sal sólida a una alta temperatura, hasta que se funde y se convierte en líquido. Esta solución de cloruro de sodio fundido ahora puede conducir electricidad, un requisito crucial para la electrólisis. Por lo general, se agrega cloruro de calcio para reducir el punto de fusión del cloruro de sodio, lo que permite que se funda a alrededor de 500°C.

2NaCl(l) → 2Na(l) + Cl₂(g)

Los iones de sodio se acumulan en el cátodo, donde ganan electrones para convertirse en sodio metálico. Como el sodio tiene una densidad menor que el cloruro de sodio líquido, flota en la superficie de la celda electrolítica. Los iones de cloro se acumulan en el ánodo, donde pierden electrones para convertirse en gas de cloro, que se recoge como subproducto.

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