Sodík

Sodík(chemická značkaNa,latinskynatrium) je nejběžnějším prvkem z řadyalkalických kovů, hojně zastoupený vzemské kůře, mořských vodách i živých organismech.
Sodík je měkký, lehký a stříbrolesklýkov, který lze krájet nožem. VMohsově stupnici tvrdostimá sodík hodnotu menší než 1 (je měkčí nežmastekilithium). Sodík dobře vedeelektrický prouditeplo, má menší hustotu než voda a plave na ní. V parách sodíku se kromě jednoatomových částic můžeme setkat i s dvouatomovými molekulami, páry mají purpurovou barvu. V kapalnémamoniakuse rozpouští za vzniku temně modrého roztoku. Sodík vytváří v přírodě pouze jeden stabilníizotop, ale v laboratoři se podařilo připravit několik dalších, silně nestabilních izotopů. Elementární kovový sodík lze dlouhodobě uchovávat např. překrytý vrstvoualifatických uhlovodíkůjakopetrolejnebonafta, s nimiž nereaguje.
Sodík vytváří v přírodě pouze sloučeniny v mocenství Na– sodné sloučeniny. V laboratoři lze však také připravit sloučeniny (tzv.superbáze), ve kterých může mít sodík sodidovýanionNa. K tomu může dojít, protože sodík tak zaplní s-orbital a vytvoří stabilníelektronovou konfiguraci. Takovéto sloučeniny jsou však velmi nestabilní, protože sodík má nízkouionizační energii, ale velmi vysokouelektronovou afinitu, proto dojde velmi snadno koxidaci, a tak tyto sloučeniny patří mezi nejsilnějšíredukční činidla. Sodík rychle a silně reaguje skyslíkemivodoua v přírodě se s ním proto setkáváme pouze ve formě sloučenin. Reakce sodíku s vodou je natolikexotermní, že unikajícívodíkreakčním teplem obvykle samovolně explozivně vzplane. Sodík se skyslíkemnavzduchuslučuje naperoxid sodnýNa2O2. Svodíkemreaguje za mírného zahřátí nahydrid sodnýNaH. Sdusíkemse sodík slučuje při elektrickém výboji, při této reakci může vzniknounitrid sodnýNa3N neboazid sodnýNaN3. Sodné soli barví plamen intenzivně žlutě.
O sodných sloučeninách se zmiňuje jižStarý zákon. Označují v něm látku neter vhodnou jako prostředek praní. Ta samá látka byla dobře známa iEgypťanům,ŘekůmaŘímanům(Římané ji nazývali nitrum). Tato sloučenina je nám dnes známa jako soda –uhličitan sodnýNa2CO3. V té době v sodě byl přimíchán i potaš –uhličitan draselnýK2CO3, který od sebe nedokázali odlišit. V 15. století dalalchymistaGebertéto sloučenině název alkali.
Oddělit od sebe sodu a potaš se poprvé povedlo v roce1702Georgu Stahlovia experimentálně to dokázal roku1736Duhamel de Monceau. Roku1758Mergrafodlišil oba kovy na základě plamenových zkoušek. Sodík ve formě čistéhokovupřipravil až roku1807sirHumphry Davyelektrolýzou roztavenéhohydroxidu sodnéhovplatinovémisce; jako zdroj elektrické energie mu sloužilVoltův sloup.
Sodík je poměrně bohatě zastoupen naZemii vevesmíru. Předpokládá se, že zemská kůra obsahuje 2,4 – 2,6 % sodíku, čímž se řadí na 5. místo ve výskytu prvků na zemi.Mořská vodaobsahuje sodík jako hlavníkationv koncentraci přibližně 10,5gNa/l. Vevesmírupřipadá jedenatomsodíku přibližně na 800 tisíc atomůvodíku.
Vzhledem k vysokérozpustnostivětšiny sloučenin sodíku došlo v průběhu geologických přeměnzemské kůryk vyplavení značné části sodíku z povrchových vrstev pevninské zemské kůry do oceánských vod. Obecně je právěchlorid sodnýNaCl považován za základní složku mořské soli i když se v mořské vodě setkáme prakticky se všemi prvkyMendělejevovyperiodické soustavy prvků.
Značný obsah sodíkovýchiontůnalézáme také ve všech podzemních minerálních vodách, které se dostaly do dlouhodobého kontaktu s horninami a sodíkové ionty se do nich vyloužily.
Zminerálů, obsažených v zemské kůře je nejznámějšíhalit(sůl kamenná), chemickychlorid sodnýNaCl.Ložiskatohoto minerálu mají původ ve vyschlých jezerech a mořích minulých geologických období. Příkladem minerálůbiogenníhopůvodu jechilský ledek, chemickydusičnan sodnýNaNO3, který se nachází nachilskémpobřeží. Další minerály sodíku jsoukryolitNa3AlF6,thenarditNa2SO4,Glauberova sůlNa2SO4·10H2O,glauberitNa2SO4·CaSO4,glaseritNa2SO4·3K2SO4,solfataritNaAl(SO4)2·12H2O,sodaNa2CO3,tronaNa2CO3·NaHCO3·2H2O,boraxNa2B4O7·10H2O a další mnohéživce,slídy, alkalicképyroxeny, alkalickéamfibolyazeolity.
Sodík patří mezibiogenní prvkya nachází se ve všech buňkách rostlinných i živočišných tkání.
Dříve se sodík vyrábělelektrolýzoutaveninyhydroxidu sodného, který se připravovalelektrolýzouroztokuchloridu sodného. Bylo to proto, žehydroxid sodnýmá nižší teplotu tání nežchlorid sodný, a proto byla výroba volena touto, ač trochu komplikovanější cestou.
Od té doby se vhodnými přísadami podařilo výrazně snížit teplotu táníchloridu sodnéhoa kovový sodík se dnes průmyslově vyrábíelektrolýzouroztavené směsi 60 %chloridu vápenatéhoa 40 %chloridu sodnéhopři teplotě 580 °C.Vápníkvzniklýelektrolýzouve sběrné nádobě tuhne, protože jeho teplota tání je vyšší než sodíku a tím se od sodíku odděluje. Materiálemkatodyje obvykleželezo,anodajegrafitová. Dalším produktem této elektrolýzy je plynnýchlór, který bývá obvykle ihned dále zužitkován prochemickou syntézu. V současné době se vyrobí okolo 200 000tunsodíku ročně.
V některých případech slouží při elektrolýze jako katoda kovovártuť, pak je produktem sodíkovýamalgám, tedy roztok elementárního sodíku vertuti. Tato látka nalézá řadu uplatnění především v organické syntéze jako účinné redukční činidlo. Sodíkový amalgám se poté štěpí vodou nahydroxid sodnýartuť, která se vrací do výrobního procesu. V poslední době se od tohoto způsobu výroby sodíku ustupuje, protože toxickártuť, byť po malých množstvích, ale často uniká. Proto se při výrobě končí u výroby sodíkového amalgámu, který je „stabilní“, a sodík se dále touto cestou nevyrábí.
Hydrid sodnýNaH je bílá krystalická látka, která je značně reaktivní a i na suchém vzduchu reaguje skyslíkem. S vodou reaguje velmi živě za vznikuhydroxidu sodnéhoavodíku.Hydrid sodnýje poměrně silným redukčním činidlem. Vzniká reakcí mírně zahřátého sodíku ve vodíkové atmosféře.
Oxid sodnýNa2O je v čisté podobě bílý prášek. Tvoří se v malé míře při hoření sodíku na vzduchu a v čisté podobě ho lze získat zahřívánímperoxidu sodnéhose sodíkem nebo zahřívánímhydroxidu sodnéhose sodíkem.
Peroxid sodnýNa2O2je bledě žlutý prášek. Při styku s redukčními činidly se redukuje, někdy až explozivně, a to i za pokojové teploty. Rozpouštěním ve vodě vznikáhydroxid sodnýaperoxid vodíku. Vyrábí se spalováním kovového sodíku vhliníkovýchnádobách.
Hydroxid sodnýNaOH je bezbarvá, hygroskopická, silně leptavá látka, která leptá isklo. Je velmi dobře rozpustná ve vodě, při jeho rozpouštění se uvolňuje značné množství tepla a vzniklý roztok se zahřívá. Získává se elektrolýzou roztokuchloridu sodnéhonebo rozpouštěním sodíku,oxidu sodnéhočiperoxidu sodnéhove vodě.
Sodné soli jsou ve vodě obecně velmi dobře rozpustné a jen několik je ve vodě nerozpustných, všechny mají bílou barvu, pokud neníanionsolibarevný (manganistan,chroman). Sodné soli vytváří snadnopodvojné soli, ale velmi nesnadnokomplexy. Ještě před 50 lety nebyly známy žádné komplexyalkalických kovůa uvažovalo se o nich, že nejsou vůbec schopny tvořit komplexy (podobně jako se uvažovalo, ževzácné plynynejsou schopny tvořit sloučeniny)
Chlorid sodnýNaCl, známý též jako sůl kamenná nebo kuchyňská sůl patří od dávných dob k běžně využívaným chemikáliím. Jako nezbytná součást lidské potravy byla již ve starověku mimořádně cennou surovinou a obchod s ní patřil k velmi výnosným, avšak i značně riskantním oborům podnikání. V současné době nalézá NaCl řadu průmyslových uplatnění. V běžném životě se s kuchyňskou solí setkáme nejčastěji v kuchyni. Získává se dolováním kamenné soli nebo odpařováním vody zmořské vody.
Uhličitan sodnýneboli soda Na2CO3je bílý, rozpustný prášek. Vyrábí se zesolanky(nasycený vodný roztok NaCl) Solvayovým způsobem, při kterém se do solanky nasycenéamoniakemzavádíoxid uhličitý. Vznikáhydrogenuhličitan sodnýNaHCO3, který se dále ve speciálních pecích za teploty 150 °C rozkládá nauhličitan sodný,oxid uhličitýavodu.
Hydrogenuhličitan sodnýneboli jedlá soda NaHCO3je bílý prášek se zásaditou chutí. Při Solvayově způsobu výrobuuhličitanu sodnéhovznikáhydrogenuhličitan sodnýv jeho prvním kroku a odtud se také získává.
Dusičnan sodnýneboli sodný nebo chilský ledek NaNO3je bezbarvá krystalická látka s nahořklou chutí, která se velmi dobře rozpouští se vodě.Dusičnan sodnýse ve velkém množství nachází na chilském pobřeží a v malých množstvích vEgyptě,ZakaspickuaKolumbii.
Síran sodnýNa2SO4je bílá krystalická látka. Hydratovaná sůl se nazýváGlauberova sůl. Vzniká jako vedlejší produkt při přípravěkyseliny chlorovodíkovézkyseliny sírovéachloridu sodnéhonebo jako vedlejší produkt při výroběchloridu draselnéhoze zbytků, které obsahujíchlorid sodnýasíran hořečnatý.
Sulfid sodnýNa2S se vyrábí redukcí síranu sodného uhlíkem. Používá se vkoželužstvípro odchlupování kůží.
Mezi organické sloučeniny sodíku patří zejména sodnésoli organických kyselin– napříkladbenzoan sodný, který se používá v potravinářství jakokonzervační prostředek, a sodnéalkoholátynapříkladethoxid sodný(neboli ethanolát sodný), který se používají jako silná organickáredukční činidla. K dalším sodným sloučeninám patří organické komplexy sodných sloučenincrownyakryptáty. Zcela zvláštní skupinu organických sodných sloučenin tvoříorganokovové sloučeniny.