صوديوم

الصوديومهوعنصر كيميائيرمزهNa(منالنطرون)وعدده الذرّي11. ينتمي العنصر فيالجدول الدوريإلى مجموعةالفلزّات القلويةكثاني عناصر المجموعة الأولى وضمنعناصر الدورة الثالثة. الصوديوم فلزّ طري لونه أبيضفضّيويتميّزبنشاطه الكيميائيالكبير فهو يتفاعل في الهواء ويحترق بلهب أصفر، كما أنّه شديد التفاعل معالماءوالرطوبة الجوّية، لذلك يحفظ في الزيوت أو مشتقّاتالنفطمثلالكيروسين، وبذلك تقيه من التماس المباشر معالأكسجينأوالرطوبة.
لا يوجد الصوديوم بشكل حرّ في الطبيعة، ويستحصل عليه من مركّباته. هناك وفرة كبيرة نسبياً للصوديوم، فهو سادس أكثر العناصر الكيميائيةوفرة في القشرة الأرضية، ويوجد في العديد منالمعادنمثلالفلسباروالصوداليتوالهاليت. تمتاز أملاح الصوديوم أنّانحلاليتهاكبيرة في الماء، وأبرزها ملحكلوريد الصوديوم، والذي يعدّ المسبّب الرئيسي لملوحةمياه البحار. للصوديوم نظير واحد مستقر وهوNa.
للصوديوم دور حيويّ مهمّ، فهو يصنّف ضمنالعناصر الغذائيةالأساسية للإنسان وللحيوانات ولبعض النباتات.فأيوناتالصوديومNa هيالكاتيوناتالأساسية فيالسائل خارج الخلايا، ولها دور أساسي في ضبطضغط الدموالضغط التناضحي(الإسموزي) في الجسم، بالإضافة إلى الدور في نقل الإشارات العصبية (جهد الفعل).
على العكس من فلزّ الصوديوم الحرّ الذي اكتشف حتى أوائل القرن التاسع عشر للميلاد، فإنّ مركّبات الصوديوم كانت معروفة ومتداولة منذ القدم، وخاصّةملح الطعامالمستخرج من البحروالبحيراتالمالحة، وكذلك من المكامن الصخرية. قامالمصريون القدماءباستخراج الأملاح منوادي النطرون، ولذلك سادت كلمةنترالمصريةفيالعهد القديم. انتقلت هذه الكلمة إلىاللغة الإغريقيةلتصبحνίτρον(نترون)، والتي استعملها العرب فأصبحتنطرون، ومنهم أخذهاالرومانوحوّروها لتصبحnitrium(نتريوم).ولا تزال التسمية اللاتينية للعنصرNatriumوتحويرات منها مستخدمة في عدّة لغات، كما فياللغة الألمانيةولغات منطقةإسكندنافياوذلك حسب اقتراح منبيرسيليوس.يعتقد البعض أنّ تسمية صوديوم يعود أصلها إلى الكلمة اللاتينيةsodanumوالتي تعني «علاج وجع الرأس»،والمأخوذة من كلمةصداعالعربية.لكن هذا الرأي ضعيف، والأغلب صلة اسم الصوديوم بكلمةصودا، والقادمة من اللاتينيةsodaالتي كانت تشير إلى نبات مزهر ينمو على الأراضي الملحية، مثل نباتالسويداء، والذي كان رماده (رماد الصودا) يستخدم في الغسيل، والذي من المرجح أن يكون اشتقاق كلمة صودا منه.
اكتشف عنصر الصويوم لأوّل مرّة بشكله الحرّ من قبلهمفري ديفيسنة 1807 وذلك منالتحليل الكهربائيلمصهورهيدروكسيد الصوديومباستخدامعمود فولتيكمصدر كهربائي.حسبما ورد في سجلاّتالجمعية الملكيةفيلندن، فإنّ ديفي حصل في عمليّته تلك على ناتجين مختلفين: الناتج الأوّل الموجود فيالصوداأسماهصوديوم، وهذه التسمية للفلزّ هي المستخدمة في نطاق المتحدّثين باللغتينالإنجليزيةوالفرنسية، ومنها انتقلت إلى عدّة لغات أخرى، منهاالعربية. أمّا الفلزّ الآخر المكتشف فأسماهبوتاسيوم. في سنة 1809، وفي سعي لتوحيد التسمية اقترح العالم الألمانيلودفيغ فيلهلم غيلبرتعلى ديفي استخدامNatronium(ناترونيوم) وKalium(كاليوم) كاسمين للعنصرين المكتَشَفين حديثاً.نشريونس ياكوب بيرسيليوسالرمز الكيميائي للصوديوم لأول مرة سنة 1814 وذلك ضمن مسعاه لتنظيم رموز العناصر الكيميائية،واختار الرمز Na من كلمةNatriumفياللاتينية الجديدة، والقادمة عبر كلمةنطرونالعربية من المصرية القديمة، للإشارة إلى أملاح المعادن الطبيعية على شكل كربونات صوديوم مميّهة.كانت تسمية نطرون منتشرة في أوروبا وذلك للاستخدام الكبير للمادّة على المستويين الصناعي والمنزلي.
يضفي الصوديوم لوناً أصفر إلى اللهب، وهذه ملاحظة تعود إلى سنة 1860، حيث قام العالمانغوستاف روبرت كيرشهوفوروبرت بنزنبتدوين هذه الملاحظة في منشورهم العلمي فيدوريةAnnalen der Physikالعلمية.
بسبب النشاط الكيميائي الكبير للعنصر، لا يوجد الصوديوم على شكله الحرّ على سطح الأرض، إنّما يدخل في تركيب العديد منالمعادن، والتي يمتاز البعض منها بالانحلالية الكبيرة في الماء مثلالهاليتوالنطرون. يعدّماء البحرأحد مصادر الصوديوم المهمّة، فكلّ لِتر منه يحوي وسطياً 11 غرام من أيونات الصوديوم،وتقدّر وفرة الصوديوم في المحيطات بحوالي 1.08×10ميليغرام في كل لِتر.أمّا البعض الآخر فهي أقلّ انحلالية مثل مجموعة معادنالأمفيبولوالزيوليتات. يعود ضعف الانحلالية لبعض المعادن الحاوية على الصوديوم مثلالكريوليتوالفلدسبارإلى الخاصّة البوليميرية للأنيونات، والتي تكون على شكل بولي سيليكات مثلاً في الفلدسبار.
تحويالقشرة الأرضيةعلى الصوديوم بنسبة 2.36% من تركيبها، ممّا يجعله سادس أكثر العناصروفرة في القشرة الأرضية،والخامس من حيث ترتيب الفلزات بعدالألومنيوموالحديدوالكالسيوم، وبنسبة مقاربةللمغنسيوم، ولكن قبلالبوتاسيوم.من أكثر المعادن الحاوية على الصوديوم انتشاراً كلّ منالألبيت(NaAlSi3O8فلدسبار الصوديوم)والأوليغوكلاسNa,Ca)Al(Si,Al)3O8)؛ كما يوجد أيضاً بكمّيّات كبيرة نسبياً فيالقباب الملحيةعلى شكلهاليت(ملح الصخر). يوجد الصوديوم في الطبيعة أيضاً على شكلنترات الصوديوم(يعرف باسم ملح بيتر تشيلي) NaNO3، وهو أحد المصادر الطبيعية القليلة لمعادنالنترات، والتي تنتشر في المناطق القاحلة مثل صحراءأتاكامافيتشيلي؛ بالإضافة إلى ذلك تعدّ مكامنالنطرونNa2CO3· 10 H2O من المصادر المهمّة للصوديوم.
يحتلّ الصوديوم المرتبة 14 من حيث وفرة العناصر في الكون؛وذلك بنسبة مقاربةللكالسيوموالنيكل. يتمّ التعرّف على الصوديوم في العديد منالأجرام السماوية(من ضمنهاالشمس) وكذلك فيالوسط بين النجميعن طريقالخطّ الطيفيD المميّز. على الرغم من ارتفاع درجة حرارة تبخّره، إلاّ أنّ وفرته في الغلاف الجوّي لكوكبعطاردمكّنت من كشفه بواسطة مسبارمارينر 10. كما تمكّن علماء الفلك أثناء رصدهممذنب هيل-بوبسنة 1997 من ملاحظة أنّذيل المذنبيتكوّن من الصوديوم.
يُنتج حوالي 100 ألف طنّ من الصوديوم الفلزّي سنويّاً، ويستخدم جلّ الإنتاج في تطبيقات اختصاصية.يعود تاريخ إنتاج الصوديوم بشكل تجاري إلى أواخر القرن التاسع عشر،وذلك بواسطةالاختزال الكربوحراريلمركّبكربونات الصوديوم(النطرون) عند درجات حرارة تفوق 1100 °س، وذلك كخطوة أولى فيعملية ديفيللإنتاجالألومنيوم:
إلّا أنّ هذه الطريقة لم تعد تستخدم للحصول على الصوديوم وذلك بعد تطويرعملية هول-هيرولإنتاج الألومنيوم، والتي استغنت عن إنتاج الصوديوم كخطوة مرحلية. كما تمّ الاستغناء بسبب الكلفة المرتفعة عنعملية كاستنر، والتي طُوّرت سنة 1886،بالاعتماد على التحليل الكهربائيلهيدروكسيد الصوديوم.
يُنتج الصوديوم حالياً بشكل تجاري منالتحليل الكهربائيلمصهوركلوريد الصوديوم، اعتماداً على عملية حازت على براءة اختراع سنة 1924.تتمّ العملية فيخلية داونز، والتي يمزج فيها ملح كلوريد الصوديوم معكلوريد الكالسيوم(40% NaCl و60% CaCl2) للحصول علىنظام أصهريمن أجل تخفيضنقطة الانصهاردون 700 °س، واختير الكالسيوم لأنه أقلّكهرإيجابيةمن الصوديوم، فلا يترسّب علىالمهبط.لإنتاج كيلوغرام واحد من الصوديوم يتمّ استهلاك 10 كيلوواط ساعي من التيّار أثناء التحليل الكهربائي، وحوالي 12كيلوواط ساعيفي العملية ككلّ.تتكوّن خلايا التحليل الكهربائي الأسطوانية منمصعدمنالغرافيتفي المنتصف، يحيط بهمهبطمنالحديد، بالإضافة إلى وجود قفص على شكل جرس لسحب أبخرةالكلورأثناء العملية. يُجمّع الصوديوم المتشكّل على المهبط، ويُسحب بواسطة أنبوب صاعد من الخلية ومبرّد خارجها. يتشكّل الكالسيوم أيضاً كناتج ثانوي للعملية على شكل بلّورات، والذي يعاد مرة أخرى إلى مزيجالصهارة.
نظراً للفاعلية الكيميائية الكبيرة لفلز الصوديوم، فهناك صعوبات تقنية ترافق تخزينه ونقله، ممّا أدّى إلى محدودية انتشار إنتاجه. فالفلزّ يجب أن يحفظ إمّا في جوّ منغاز خاملأو فيزيت معدنيلامائيلتجنّب تشكّل طبقة سطحية منأكسيد الصوديومأوفوق أكسيد الصوديوم.
هناك عشروننظيرمكتشف للصوديوم، تتراوح كتلها الذرّية منNa إلىNa،إلّا أنّه فقط يوجد نظير واحدمستقر، وهو صوديوم-23Na، بالتالي فالصوديومعنصر أحادي النويدة. يتشكّل النظيرNa فيعملية احتراق الكربونفي النجوم باندماج ذرّتيكربون، والذي يتطلّب درجات حرارة تتجاوز 600ميغاكلفن، ونجم له ثلاثكتل شمسيةعلى الأقلّ.
للصوديوم نظيرانمشعَّانذَوا أصلٍ كوني، واللذان يتشكّلان منتشظية الأشعة الكونيةوهما: صوديوم-22Na، الذي لهعمر نصفمقداره 2.6 سنة، وصوديوم-24Na، الذي عمر النصف له يبلغ 15 ساعة.أمّا باقي نظائر الصوديوم فعمر النصف لها أقلّ من دقيقة واحدة.يُستخدم نظيرا الصوديومNa وNa فيالطب النوويكمواد اقتفاء.
اكتشفمصاوغان نووريانللصوديوم، أطولهما عمراً هوNa (عمر النصف حوالي 20.2 ميلي ثانية. يؤدّي التعرّض للإشعاع النووي في الحالات الحرجة إلى تحويل بعض من ذرّات النظير المستقرّNa في الدمّ إلىNa، ويمكن معرفة مدى جرعة التعرض للإشعاع النيوتروني بحساب نسبة تركيز النظيرNa إلىNa.
يكون الصوديوم فيالظروف القياسية من الضغط ودرجة الحرارةعلى شكل فلزّ طري فضّي اللون، والذي يتّحد معأكسجينالهواء ليشكّل طبقة رمادية اللون من الأكسيد. للحيلولة دون ذلك يتمّ عادةً غمس الصوديوم الفلزي فيزيت معدنيأو أحد مشتقّات النفط، أو أن يحفظ في جوّ منغاز خامل. يمكن قطع فلز الصوديوم بسهولة بالسكّين، فله قيمة صلادة تبلغ 0.5 حسبمقياس موس.وهو ناقل جيّدللكهرباءوللحرارة، وذلك بسبب سهولة التخلّص من الإلكترون الوحيد الموجود فيغلاف التكافؤ، بالتالي يؤدّي هذاالتشكيل الإلكترونيللصوديوم إلى ضعفالرابطة الفلزية. بسبب قلّةالوزن الذرّيوكبرنصف قطر ذرّةالصوديوم نسبياً، فإنّه يصنّف منالفلزّات الخفيفة، وهو ثالث أقلّ الفلزّاتكثافة(0.968 غ/سم)بعدالليثيوموالبوتاسيوم، والتي هي الوحيدة القادرة من بين الفلزات على العوم على سطح الماء.يقع الصوديوم في العديد من خواصه بين الليثيوم والبوتاسيوم، فلهنقطة انصهار(97.82 °س) أخفض من الليثيوم (180.54 °س)، إلّا أنّها أعلى منالبوتاسيوم(63.6 °س)؛ وكذلك الأمر بالنسبة فينقطة الغليان(883 °س)والحرارة النوعية.
يتبلور الصوديوم كما هو الحال مع باقي الفلزّات القلوية وفقنظام بلوري مكعّبمركزي الجسم، لهزمرة فراغيةIm3mمع وجودوحدتي صيغةلكلّوحدة خلية. عند درجات حرارة أدنى من 51 كلفن تتغيّرالبنية البلّوريةإلى نظامتعبئة متراصّةسداسية، تبلغ قيمةثابت الشبكة البلوريةلهاa= 376 pm وc= 615pm.تتغيّر خواص الصوديوم الظاهرية بشكل كبير عند ضغوط مرتفعة؛ فعند ضغط مقداره 1.5ميغاباريتغيّر اللون إلى الأسود، وعند ضغط 1.9 ميغابار يصبح ذا لون أحمر شفاف، وعند 3 ميغابار يصبح الصوديوم ذا هيئة صلبة شفافة صافية، وتكون جميع هذهالمتآصلاتعازلة وذات صفةإلكتريدية.
يتكوّنبخارالصوديوم، وهو ذو لون أصفر إلى أرجواني، من ذرّات فلزّية منفردة، ومنثنائياتلها الشكل Na2، والأخيرة تكون بنسبة 16% عند نقطة الغليان.يشكّل الصوديوم معالبوتاسيومضمن مجال عريض من التراكيز مزائج سائلة، حيث يظهرالمخطّط الطوريعند الدرجة 7 °س
(وهي نقطة انصهار لا متطابقةPeritectic) التركيب Na2K، أمّاالنقطة الأصهريةفهي عند − 12.6 °س، بوجود تركيز من البوتاسيوم مقداره 77% (كسر كتلي).
يشكّل الصوديومسبائكاًمع العديد من الفلزّات مثلالبوتاسيوموالكالسيوموالرصاص، بالإضافة إلى عناصر المجموعتينالحادية عشرةوالثانية عشرة. يستطيع الصوديوم أن يشكّل مع البوتاسيوم سبيكةNaK، وتتراوح نسبة البوتاسيوم في تركيبها من 40–90% وهي سائلة فيدرجة الحرارة المعتدلة، وتتميّز بأنّ لها خواص موصلية حرارية وكهربائية ممتازة. تعدّ سبائك صوديوم-كالسيوم منتجات ثانوية أثناء إنتاج الصوديوم من عملية التحليل الكهربائي بوجود المزيج الملحي من NaCl-CaCl2، على الرغم من أنّ الكالسيوميمتزجبشكل جزئي فقط مع الصوديوم.
في الحالة السائلة يمتزج الصوديوم مع الرصاص بشكل كامل. هناك العديد من الوسائل التي تمكّن من صنع سبائك صوديوم-رصاص، من بينها الصهر المشترك، وأخرى تتمثّل بترسيب الصوديوم كهربائياً علىمهابطمصهورة مصنوعة من الرصاص. من الأمثلة على تركيبات سبائك صوديوم-رصاص كل من NaPb3وNaPb وNa9Pb4وNa5Pb2وNa15Pb4.
من الممكن أيضاً الحصول على سبائك للصوديوم معالذهبNaAu2والفضةNaAg2. كذلك الأمر مع عناصرالزنكNaZn13والكادميومNaCd2والزئبق، والعنصر الأخير يشكل ما يسمىملغمة صوديوم: NaHg وNaHg4وNaHg2وNa3Hg2وNa3Hg.
يظهرالتشكيل الإلكترونيللصوديوم وجود 11 إلكترون فيالغلاف الإلكتروني، وهو يزيد بذلك بإلكترون واحد عن التشكيل الإلكتروني عالي الاستقرارللغاز النبيلالمجاور وهوالنيون. لهذا السبب، ولانخفاض قيمةطاقة التأيّن الأولى(495.8 كيلوجول/مول)، فإنّ ذرّات الصوديوم تميل لفقدان الإلكترون الأخير الموجود فيغلاف التكافؤولتشكيلكاتيون(أيون موجب الشحنة)Na، وذلك بشكل أكبر من اكتساب إلكترون آخر ليصبح سالب الشحنة.لذلك فالصوديوم يميل إلى تشكيلمركّبات أيونية، يكون للصوديوم فيهارقم تكافؤمقداره +1 (طاقة التأيّن الثانية لها قيمة مرتفعة جدّاً نسبيّاً: 4562 كيلوجول/مول).يكون الصوديوم في مركّباته الكيميائية مرتبطاًأيونياًإلىالأنيوناتالأخرى، ويصنّف أيون الصوديوم منأحماض لويسالقاسية.
إنّ الصوديوم أكثر نشاطاً كيميائياً منالليثيوم، لكنّه أقلّ منالبوتاسيوم.فهو يتفاعل بسهولة مع العديد من العناصر وبعض المركّبات، ويكون تفاعله عنيفاً معاللافلزّاتمثلالكلوروالكبريت، حيث يترافق ذلك مع لهب أصفر. يعدّ الصوديوم الفلزّي منالمختزلاتالقويّة، إذ يتطلّب اختزال أيونات الصوديومجهداًمقداره −2.71 فولت،على الرغم من أنّ جهد الاختزال لكلّ من البوتاسيوم والليثيوم ذو قيم سالبة أكبر.
يعدّ تفاعل الصوديوم مع الأكسجين حالة خاصة، إذ أنّ التفاعل بينهما مرهون بوجود الرطوبة، فبغياب الماء لا يتفاعل الصوديوم مع الأكسجين عند درجة حرارة الغرفة، وحتّى عند التسخين لا يتمّ التفاعل بشكل مباشر بينهما، كما يمكن صهر الصوديوم بجوّ من الأكسجين خالٍ من الماء بشكل تامّ دون حدوث تفاعل أيضاً. يتغيّر الأمر تماماً عند وجود الماء (الرطوبة)، فحينئذ يحترق الصوديوم بسهولة ليشكّلبيروكسيد الصوديوم:
يتفاعل الصوديوم مثل باقي الفلزات القلوية مع الماء بتفاعل عنيفناشر للحرارة، حيث يتشكّلهيدروكسيد الصوديوموينطلق غازالهيدروجين. بيّنت صور ملتقطة بسرعات فائقة أنّ تفاعل الفلزّات القلوية مع الماء يحدث بشكل أقرب ما يكونلانفجار كولوم.
يتفاعل الصوديوم بشكل عنيف أيضاً معالكحولات، ولكن بشكل أخفّ من تفاعله مع الماء، ليشكّلالألكوكسيداتالموافقة، وغالباً مع انصهار الفلز بسببحرارة التفاعل. يكون تفاعل الصوديوم عنيفاً أيضاً مع المذيبات العضوية الكلورية مثلثنائي كلورو الميثانوالكلوروفورمورباعي كلوريد الكربون.
يميل الصوديوم إلى تشكيل مركّبات كيميائيةمنحلّةمثل أملاحالهاليداتوالكبريتاتوالنتراتوالكربوناتوالكربوكسيلات. تكونالأنواع الكيميائيةالمائية الرئيسية على شكل المعقّد:[Na(H2O)n] أثناء عمليةالإماهة، حيثn= 4–8، مع العلم أنّ قيمةn= 6 حُدّدت بواسطة بياناتحيود الأشعة السينيةوالمحاكاة الحاسوبية.للصوديوم انحلالية أقلّ فيالمذيبات العضوية، فعلى سبيل المثال ينحلّ فقط 0.35 غ/ل من كلوريد الصوديوم فيالإيثانول.
كما هو الحال مع باقي الفلزات القلوية فإنّ الصوديوم ينحلّ فيالأمونياوبعضالأميناتالأخرى ليعطي محاليل ملوّنة غامقة، والتي يعود تلوّنها إلى الإلكترونات الحرّة التي يمنحها الصوديوم إلى المحلول. بالتالي فالمحلول موصل للكهرباء، وعندتمديدهيكون ذامغناطيسية مسايرة.
يؤدّي تبخير هذه المحاليل إلى ترك طبقة رقيقة (فيلم) لامعة من الصوديوم الفلزّي. تحوي هذه المحاليل علىمعقدات تناسقيةمن النمط(Na(NH3)6)، حيث تُعاكَس الشحنة الموجبة بشكل مساوٍ عن طريقالإلكتريدات(الإلكترونات كأنيونات). يمكن استخدامالإيثرات التاجية،كحفّازات انتقال طوري؛كما تسمح مركّباتكريبتاندبعزل هذه المعقّدات كمواد صلبة بلّورية، إذ أنّ الصوديوم يشكّل معقّدات معها أيضاً ومعربيطاتأخرى.على سبيل المثال، فإنّ لمركّبإيثر 15-تاج-5ألفة عالية تجاه الصوديوم، لأنّ حجم التجويف للمركّب يتراوح بين 1.7–2.2أنغستروم(Å)، وهو مقدار كافٍ لينحشر أيون صوديوم داخله.إنّ الكريبتاندات، مثلها مثل الإيثرات التاجيةوحاملات الأيونالأخرى، ذات ألفة عالية تجاه أيون الصوديوم، بحيث يمكن في النهاية الحصول على مشتقّات منالقلويداتNa (ناتريدNatride: أنيون صوديوم)،بواسطة إضافة مركّبات الكريبتاند إلى محاليل من الصوديوم في الأمونيا عن طريقتفاعل عدم تناسب.
تعدالمركّبات الكيميائيةللصوديوم ذات أهمّيّة كبيرة، وذلك على مرّ التاريخ وخاصّة في المجال التجاري والصناعي، حيث كان لها استخدام مركزي خاصّ في صناعات مختلفة، منها صناعةالزجاجوالورقوالصابونوالنسيج.
يعدّكلوريد الصوديوم(ملح الطعامأو NaCl)، هو أكثر مركّبات الصوديوم اللاعضوية شيوعاً، وذلك معكربونات الصوديوم(رماد الصودا Na2CO3)وبيكربونات الصوديوم(صودا الخبز NaHCO3)وهيدروكسيد الصوديوم(الصودا الكاوية NaOH)ونترات الصوديوم(نتر الصودا NaNO3)، وكذلك أملاحفوسفات الصوديومالثنائية والثلاثية، بالإضافة إلىثيوكبريتات الصوديومNa2S2O3·5H2OوالبورقNa2B4O7·10H2O.
أشهرهاليداتالصوديوم هو مركبكلوريد الصوديومNaCl المتوفّر بكثرة، ويعدّ المصدر الأساسي للحصول على الصوديوم في الطبيعة. أمّا باقي الهاليدات فهي مركّبات ثابتة ومعروفة، وهي:فلوريد الصوديومNaF،وبروميد الصوديومNaBr،ويوديد الصوديومNaI.
للصوديوم مركّبين ينتميان إلىالهيدريداتوهماهيدريد الصوديومNaH،وبورهيدريد الصوديومNaBH4، واللذان يستخدمان فيالاصطناع العضويكمختزلات.
يرتبط الصوديوم مع الأكسجين ليشكّل عدّةأكاسيدأشهرها:أكسيد الصوديومNa2O،وبيروكسيد الصوديومNa2O2،وفوق أكسيد الصوديومNaO2. تستخدم أكاسيد الصوديوم المختلفة في صناعة الزجاج والورق والنسيج. يعدّهيدروكسيد الصوديومNaOH منالقلوياتالشائعة، حيث يستخدممحلولهبشكل كبير في الصناعة.
يعطي الصوديوم معكبريتيد الهيدروجينملحين وهما:كبريتيد الصوديومNa2Sوبيكبريتيد الصوديومNaHS، واللذان يستخدمان في تعدين الفلزّات الثقيلة. يستخدمكبريتات الصوديومNa2SO4في صناعة الورق، أمّابيكبريتات الصوديومفيستخدم في منتجات التنظيف. من مركّبات الصوديوم الكبريتية أيضاً مركبثيوكبريتات الصوديومالذي يستخدم في التصوير الضوئي.
يصنّف مركباكربونات الصوديومNa2CO3وبيكربونات الصوديومNaHCO3على أنّهما أملاح صوديوميةلحمض الكربونيك، وهي واسعة الانتشار والاستخدام على الصعيدين المنزلي والصناعي، وذلك بالإضافة إلىنترات الصوديومNaNO3ومركّباتفوسفات الصوديومالمختلفة.
إنّ أغلب منتجاتالصابونهي أملاح صوديومللأحماض الدهنية، حيث تمتاز هذه المنتجات بأنّ لها قوام صلب متماسك، وذلك بالمقارنة مع نظيراتها من أملاح البوتاسيوم، والتي تدخل في تركيب الصابون السائل.
جرى تحضير العديد منمركّبات الصوديوم العضوية، وبسبب استقطاب الرابطة الكيميائية بين C-Na فإنّ هذه المركّبات تعدّ كمصدرللكربانيونات. من بين هذه المركّباتحلقي بنتاديينيد الصوديومNaC5H5وتريتيل الصوديوم C6H5)3CNa).
بسبب كبر حجم وضعف القوة المستقطبة للكاتيونNa فإنّه يستطيع أن يثبّت الأنيوناتالعطريةالجذريةالكبيرة القابلة للاستقطاب، مثلما هو الحال فينفثالينيد الصوديوم[•Na[C10H8، وهومختزلقويّ جدّاً.
عند إجراءاختبار اللهبيعطي الصوديوم ومركّباته لوناً أصفر مميّز،وذلك بسبب أنّالإلكتروناتفيالمدار الذري3s تتهيّج وتثار بسبب امتصاص الحرارة وتقفز إلى المدار 3p، وعند عودتها إلى المدار 3s تصدر طاقة على شكلفوتونلهطول موجةعند 589.3نانومتر، ويرمز له الخطّ D فيخطوط فراونهوفر. يؤدّيالتآثر المغزلي المداريللإلكترونات إلى انفصام الخط D إلى خطّين D1وD2، كما تسبّبالبنى فائقة الدقةفي المدارات إلى الحصول على خطوط ضعيفة أخرى.
من النادر حدوث عمليةترسيبلأملاح الصوديوم، لأنّ لهاألفة كيميائيةعالية تجاهالماء، باستثناء ملحبزموتات الصوديومNaBiO3.كما أنّه من الممكن إجراء ترسيب للصوديوم باستخدامملح مزدوجصوديومي من الكبريتات والبزموت 3Na2SO4*2Bi2(SO4)3*2H2O.
يمكن تحديد المحتوى الصوديومي في المواد بالمعالجة مع كمّيّة فائضة منأسيتات يورانيل الزنك؛ حيث يترسّبسداسي الهيدراتUO2)2ZnNa(CH3CO2)·6H2O)ويحدد وزنه. لا يتداخل السيزيوم والروبيديوم في تفاعل الكشف هذا، ولكن التداخلات تحدث مع عنصري البوتاسيوم والليثيوم.كما يمكن أن يتمّ الكشف بالترسيب باستخدامأسيتات يورانيل الصوديوم والمغنسيومحيث يعطي راسب أصفر من NaMg(UO2)3(CH3COO)9·9 H2O؛ أو باستخدامسداسي هيدروكسي إثمدات الصوديوم[Na[Sb(OH)6الذي يعطي راسب عديم اللون.
تحدّد التراكيز الضئيلة من الصوديوم بواسطةمطيافية الامتصاص الذري،أو بإجراءمعايرة بمقياس الجهدباستخدامأقطاب انتقائية لأيوناتالصوديوم.
للصوديوم دور حيويّ مهمّ فيجسم الإنسان، فهو منالعناصر الغذائيةالضروريةالتي تلعب أدواراً متنوّعة في العديد من العمليّات الفسيولوجية مثلضغط الدموحموضة(pH) الوسط في الجسم، بالإضافة إلى تنظيم التوازن المائي داخل وخارج الخلايا. يوجد الصوديوم في الجسم على شكل أيوناتNa، وهي منالكهارل(الإلكتروليتات) المهمّة في أداءالعصبونات؛ وهي السائدة فيالسائل خارج الخلوي،حيث تقوم بضبطالضغط التناضحي(الإسموزي) بين الخلايا وخارجها عن طريقمضخّة الصوديوم والبوتاسيوم(Na/K-ATPase)، وهوإنزيممسؤول عن النقل الفعّال للأيونات عبرالقنواتالمخصّصة.
يقومنظام الرينين-أنجيوتنسينبتنظيم كمّيّة السوائل وبالتالي تركيز الصوديوم في الجسم، وتلعبالكليةالدور الرئيسي في ذلك.عند انخفاض ضغط الدم وتركيز الصوديوم، فإنّ الجسم يستجيب بإفرازالرينين، والذي بدوره يسبّب إفرازالألدوستيرونوالأنجيوتنسين، إلى أن يصبح تركيز الصوديوم طبيعياً، فينخفض إفراز الرينين.كما يلعب هرمونفازوبرسينوالببتيد الأذيني المدرّ للصوديومدوراً في عملية التنظيم هذه.
يقع تركيز الصوديوم الطبيعي فيمصل الدمبين حوالي 135–145 ميلي مول/لِتر. توصف الحالات في الطبّ التي ترافق حدوث ارتفاع غير عادي من الصوديوم في الدم باسمفرط صوديوم الدم، والذي يترافق بانكماش الخلايا؛ بالمقابل فإنّ الانخفاض غير العادي يسمىنقص صوديوم الدم، والذي يترافق بازدياد حجم الخلايا. قد يعود سبب هذه الحالات المرضية إلى عوامل وراثية أو تقدّم العمر أو الحالات المطوّلة منالإقياءأوالإسهال.
لا تتوزّع أيونات الصوديومNa في أجسام الكائنات الحية بانتظام، فهي متفاوتة بين داخلالخلاياوخارجها، ممّا يؤدّي في النهاية إلى التأثير علىالجهد الغشائيفيها. يعدّ الجهد الغشائي وتدرّج تراكيز الأيونات من العوامل المؤثّرة على أداء الخلايا، وفي هذا السياق تلعبمضخّة الصوديوم والبوتاسيومدوراً مهمّاً في ذلك، حيث تُدخل البوتاسيوم وتُخرج الصوديوم بعملية مستهلكة للطاقة.
لأيونات الصوديومNa دور مهمّ في تشكيل ونقل الإثارات الحسّية فيالعصبونات، فعندالتشابك العصبي(وكذلك عندالمشابك العصبية العضليةأيضاً) توجد هناكمستقبلات بروتينية عبر غشائيةمحدّدة، والتي بعد تحفيزها منالنواقل العصبيةالمفرَزة من الخليّة العصبية المجاورة تقوم بفتح المجال لعبور أيونات الصوديوم. عند مرور تيّار من أيونات الصوديوم يحدث هناك تغيّر موضعي في الجهد الغشائي للخليّة، حيث يصبح الكمون الداخلي أقل سلبيّة من الكمون الخارجي، ويحدث ما يسمى بعمليةإزالة الاستقطاب، والتي تتكرّر على طولالمحور العصبيبفتح وإغلاقللقنوات الأيونية، ممّا يؤدّي إلى حدوثجهد الفعل.
يمثّلكلوريد الصوديومالمصدر الرئيسي للصوديوم في النظام الغذائي للإنسان، حيث يستخدمكملح للطعام، بالإضافة إلى استخداماته المختلفة في وسائل حفظ المأكولات المختلفة مثلالتخليلوالتقديد، كما يستخدم بشكل كبير فيالمأكولات سهلة التحضير.
بالإضافة إلى المصادر الطبيعية للصوديوم، فإنّ الجسم يحصل عليه منالإضافات الغذائيةمثلأحادي غلوتامات الصوديوم(E621)ونتريت الصوديوم(E250)وبنزوات الصوديوم(E211) وصوديومالسكارينوبيكربونات الصوديوم(صودا الخَبْز -ذرور الخبز).
في جسم إنسان متوسّط وزنه 70 كغ يوجد حوالي 100 غ من أيونات الصوديوم.إنّ الحدّ الأدنى المتطلّب فسيولوجياً من الصوديوم هو 500 ميليغرام في اليوم وسطيّاً،وحدّدته الجمعية الألمانية للتغذية بمقدار 550 مغ/اليوم للبالغين، وحوالي 460 مغ/اليوم للأطفال بين عمر السابعة والعاشرة.هناك توصيات من عدّة منظّمات لضبط الكمّيّة الأعظمية من الصوديوم في الغذاء، حيث حدّدتهمنظّمة الصحّة العالميةبمقدار 2 غ/اليوم،في حين أنّ الأكاديمية الوطنية الأمريكية للطبّ حدّدتالكمّيّة الغذائية المرجعيةمن الصوديوم بمقدار 2.3 غ يومياً كحدّ أعظمي.بيّنت الدراسات أنّ تقليل كمّيّات الصوديوم المتناولة إلى 2 غ في اليوم يسهم في تخفيضضغط الدمبمقدار 2 - 4ميليمتر زئبقي؛ممّا يؤدّي إلى نسبة حالات أقل منارتفاع ضغط الدمتتراوح ما بين 9 - 17 %؛مع العلم أنّ ارتفاع ضغط الدم يسبّب 7.6 مليون حالة وفاة مبكّرة سنويّاً حول العالم.بملاحظة أنّ ملح الطعام يحوي على 39.3% من تركيبه على صوديوم،بالتالي فإنّ الحدّ الأعظمي المذكور آنفاً من 2.3 غ صوديوم يكافئ حوالي 6 غ من الملح في اليوم (ملعقة شايتقريباً).مع العلم أنّجمعية القلب الأمريكيةتوصي بأن تكون كمّيّة الصوديوم في الغذاء حوالي 1.5 غ يومياً؛ وهي الكمّيّة الموصى بها منإدارة الغذاء والدواء الأمريكيةللمصابين بفرط الضغط أو أعراضه.هناك الكثير ممّن يتناولون كمّيّات من الصوديوم أكبر بكثير من التي يحتاجون إليها،ممّا يعرّضهم للخطر، لذا يجب مراقبة تركيز الصوديوم بإجراء ما يسمى اختبار الصوديوم لعينة من الدم،أو منالبول؛إذ بيّنت دراسة أنّ المستويات المرتفعة من الصوديوم في البول (حوالي 7 غ في اليوم) عند المصابين بارتفاع الضغط يمكن أن يعرّضهملأزمات قلبيةويرفع من نسبة حدوث الوفاة.
في النباتات ذاتالتمثيل الضوئي رباعي الكربونفإنّ الصوديوم يعدّ منالمغذيات الأصغريةالتي لها دور ثانوي ولكن مهمّ؛ حيث تسهم في عمليةالاستقلاب، وخاصّة في إعادة توليدفوسفوإينول حمض البيروفيكواصطناعالكلوروفيل.كما يحلّ الصوديوم مكان البوتاسيوم في بعض النباتات الأخرى، كما هو الحال معالنباتات الملحية، حيث يقوم بالإبقاء علىضغط الامتلاءويساعد في فتح وإغلاقالثغور النباتية،
يسبّب ارتفاع تركيز الصوديوم في التربة إلى الحدّ والتقليل من استهلاك الماء في النبات عبرجهد الماء، والذي يؤدّي بدوره إلىالذبول.كما أنّ ارتفاع تركيز الصوديوم فيالسيتوبلازميمكن أن يسبّب تثبيط الإنزيمات، والذي بدوره يؤدّي إلىالنخروشحوب الأوراق.كردّ فعل، تقوم بعض النباتات بتطوير آلية للحدّ من استجلاب الصوديوم في الجذور النباتية، أو بتخزينه فيالفجوات العصارية، أو بالحدّ من نقل الملح من الجذور إلى الأوراق.تسمّى هذه النباتات التي تقوم بذلك أنّهاكارهة للصوديوم، ومن أمثلتهاالفاصولياء الشائعةوالذرة.
هناك طلب كبير على مركّبات الصوديوم في الصناعة، وخاصّة أملاح الكلوريد والهيدروكسيد والكربونات لاستخداماتها المتنوّعة، وذلك بشكل أكبر من الطلب على الصوديوم الفلزّي بحدّ ذاته. يستخدم الصوديوم مع البوتاسيوم على شكل أيون في العديد من الأدوية والمستحضرات الصيدلانية لتحسينالتوافر الحيوي؛ على الرغم من أفضليّة أيون البوتاسيوم في حالات عدّة، إلّا أنّ الصوديوم هو الذي يتم اختياره لانخفاض سعره ووزنه الذرّي.يدخل الصوديوم في تركيببطارية أيونات الصوديوم، التي تعد من البدائل المحتملة لبطاربات أيونات الليثيوم. يستخدم الصوديوم بشكل مباشر في تحضير مركّبات الصوديوم قليلة الانتشار في الطبيعة، والتي لا يمكن تحضيرها من كلوريد الصوديوم، وذات التطبيقات الخاصة مثلبيروكسيد الصوديوموأميد الصوديوموسيانيد الصوديوموهيدريد الصوديوموبورهيدريد الصوديوموأزيد الصوديوم؛ بالإضافة إلى تحضيرصبغة النيلةومركّبثلاثي فينيل الفوسفين.
كان الصوديوم مستخدماً لوقت طويل في إنتاجرباعي إيثيل الرصاصمنكلورو الإيثان، والذي كان يمزج في الماضي بكثرة معوقود السياراتكمانع للخبطفيمحركات الاحتراق الداخلي؛ قبل أن يمنع لأسباب صحّية وبيئية في أغلب دول العالم، ممّا أدّى إلى انخفاض إنتاج الصوديوم عالميّاً منذ سبعينات القرن العشرين.
يستخدم الصوديوم فيتحفيزبلمرة3،1-بوتاديينوالإيزوبرين، وفي إنتاجالمطّاط الاصطناعي.كان يطلق على المطّاط الاصطناعي المنتَج باستخدام الصوديوم كحفّاز اسمبونا Buna، وكان من أوائل أنواع المطّاط الاصطناعي المنتج في العالم.
يستخدم الصوديوم السائل في تبريدالمفاعلات النوويةلقدرته العالية على نقل الحرارة.فللصوديومناقلية حراريةتبلغ 140 واط/م.كلفن، وهي قيمة تفوق التيللفولاذ(الصلب، 58 واط/م.كلفن)، كما أنّه سهل الانصهار وذو نقطة غليان مرتفعة نسبيّاً ممّا يمكّن من العمل في المفاعلات تحت ضغوط عادية غير مرتفعة.كما أنّ لهمقطع تصادمصغير مع النيوترونات،ممّا يجعله جيّداً للاستخدامكمادة تبريدللمفاعلات النووية مثلمفاعل الاستنسال السريع،والتي لا يستخدم الماء للتبريد فيها لتجنّب كبحالنيوترونات.
لكن من مساوئ استخدام الصوديوم في تبريد المفاعلات النووية هو عدم شفافيّته (اعتامه)، ممّا يعيق إصلاح الأعطال بصرياً، بالإضافة إلى خطر وقوع حوادث انفجارية.كما يمكن أن يتكوّنالنظير صوديوم-24عبرتنشيط النيوترونأثناء التشغيل، ممّا قد يشكّل خطر إشعاع بسيط؛فالنشاط الإشعاعييتوقّف بعد عدّة أيام من إزالته من المفاعل.عندما تكون هناك الحاجة لإيقاف وإعادة تشغيل المفاعل لعدّة مرات، فإنّه من الأفضل استخدامسبيكة صوديوم-بوتاسيومNaK للتبريد، إذ أنّها سائلة عند درجة حرارة الغرفة، بالتالي لا تتصلّب مادة التبريد في الأنابيب؛ولكن بالمقابل يُخشى منتلقائية اشتعالالبوتاسيوم، ممّا يستدعي اتخاذ إجراءات احترازية إضافية.
من التطبيقات الحرارية للصوديوم أيضاً استخدامه فيالصمّامات القَفَّازةفي محرّكات الاحتراق الداخلي عالية الأداء؛ إذ أنّ ساق الصمام تكون مملوءةً جزئياً بالصوديوم وتعملكأنبوب حراريلتبريد الصمّام.
لإنارة الشوارع يستخدم أحياناًمصابيح بخار الصوديوم، والتي تتميّز بلونها الأصفر البرتقالي، والذي يتشكّل عند تعريض بخار الصوديوم إلىتفريغ كهربائي.
يتميّز الصوديوم بأنّه منالمختزلاتالقويّة، ولذلك يستخدم فيتعدينبعض الفلزّات التي لا يمكناختزالهابالكربونمثلالتيتانيوموالزركونيوموالتانتالومواليورانيوموالألومنيوموالمغنسيوم، لأنّ هذه الفلزات تشكّلكربيداتثابتة حرارياً صعبة التفكك. كما يمكن استخدامالبوتاسيوملهذا الغرض أيضاً.
في المجال المخبري يستخدم الصوديوم كمختزل مهمّ فيالاصطناع العضوي،مثلاختزال بيرتشوتفاعل ازدواج البيناكول.يستخدم ناتج إذابة الصوديوم في الأمونيا لاختزالالألكايناتإلىألكيناتالمفروقة(ترانس).
بسبب القابلية المرتفعة للتفاعل حتى مع آثار من الماء، يمكن أن يستخدم سلك مضغوط من الصوديومكمجفّفللمذيبات العضويةمثلثنائي إيثيل الإيثروالتولوين. بالمقابل لا يمكن استخدام هذه الطريقة لتجفيفالكحولاتأو المذيباتالهالوجينية(مثلثنائي كلورو الميثان) لأنّ الصوديوم يتفاعل معها. يمكن استخدامNaKلغرض التجفيف أيضاً، حيث تبدي ميّزات نوعية في هذا المجال. يعطي ناتج عملية التجفيف بالصوديوم (أو NaK) لوناً شديد الزرقة مع مركّببنزوفينون.
عند التماس مع الماء يشكّل الصوديوم غازالهيدروجينالقابل للاشتعال، بالإضافة إلى محلولهيدروكسيد الصوديومالأكّال.بالتالي فإن ابتلاع الصوديوم وتماسّه مع الجلد أو العين أوالأغشية المخاطيةيسبّب حروقاً شديدة.ينفجر الصوديوم بشكل تلقائي بوجودالمؤكسدات.
إنّمطافئ الحريقذات الأساس المائي غير مناسبة لإطفاء حرائق الصوديوم، فهي تعمل بالعكس على تسريعها، كما ينبغي تجنّب استعمال مطافئ ذات أساس منثنائي أكسيد الكربونوبرومو كلورو ثنائي فلورو الميثان(هالون 1211) أيضاً.يستخدم لإطفاء حرائق الفلزّات مطافئ من الصنف D (بودرة جافّة)، والتي يعتمد بعضها مثلاً (Lith-X) على مسحوق منالغرافيتوالرملومثبّط لهبفوسفاتي عضوي.
تُكافَح حرائق الصوديوم في المفاعلات النووية بعزل الصوديوم عن الأكسجين بإحاطة أنابيب الصوديومبغاز خامل.أمّا حرائق الصوديوم ذات النمط البِرَكي فتكافَح بأسلوب مختلف يعتمد على تجميع الصوديوم المتسرّب وسَوقِه إلى خزّانات استرجاع لعزله عن الأكسجين.