Compuestos de sodio

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Los átomos de sodio tienen 11 electrones, uno más que la configuración estable del gas noble neón. Como resultado, el sodio suele formar compuestos iónicos que involucran al catión Na+. El sodio es un metal alcalino reactivo y es mucho más estable en compuestos iónicos. También puede formar compuestos intermetálicos y compuestos organosódicos. Los compuestos de sodio suelen ser solubles en agua.

Sodio metálico

El sodio metálico es generalmente menos reactivo que el potasio y más reactivo que el litio. El sodio metálico es altamente reductor, con un potencial de reducción estándar para el par Na+/Na de -2,71 voltios, aunque el potasio y el litio tienen potenciales aún más negativos. Las propiedades térmicas, fluídicas, químicas y nucleares del sodio metálico fundido han hecho que sea uno de los principales refrigerantes de elección para el reactor reproductor rápido. Estos reactores nucleares se consideran un paso crucial para la producción de energía limpia.

Sal y óxidos

La estructura del cloruro de sodio, mostrando coordinación octaedral alrededor de Na+ and Cl− centros. Este marco se desintegra cuando se disuelve en agua y se asemeja cuando el agua se evapora.

Los compuestos de sodio tienen una enorme importancia comercial, siendo especialmente importantes para las industrias que producen vidrio, papel, jabón y textiles. Los compuestos de sodio más importantes son la sal de mesa (NaCl), el carbonato de sodio (Na2CO3), el bicarbonato de sodio (NaHCO3), la sosa cáustica (NaOH), el nitrato de sodio (NaNO3), los fosfatos di y trisódicos, el tiosulfato de sodio (Na2S2O3·5H2O) y el bórax (Na2B4O7·10H2O). En los compuestos, el sodio suele estar unido iónicamente al agua y a los aniones y se lo considera un ácido de Lewis duro.

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. Los óxidos mixtos que contienen sodio son catalizadores y fotocatalizadores prometedores. El ion de sodio intercalado fotoquímicamente mejora la actividad fotoelectrocatalítica del WO3.

Al igual que todos los metales alcalinos, el sodio reacciona exotérmicamente con el agua. La reacción produce soda 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.

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 acuosos [Na(H2O)n]+, donde n = 4–8; con n = 6 indicado a partir de datos de difracción de rayos X y simulaciones por computadora.

La precipitación directa de sales de sodio a partir de soluciones acuosas es poco frecuente porque las sales de sodio suelen tener una gran afinidad por el agua. Una excepción es el bismutato de sodio (NaBiO3). Debido a la alta solubilidad de sus compuestos, las sales de sodio suelen aislarse 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. Los éteres corona, como el 15-corona-5, pueden utilizarse como catalizador de transferencia de fase.

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

Electrides y sodides

Al igual que los demás metales alcalinos, el sodio se disuelve en amoníaco y algunas aminas para dar soluciones de colores intensos; la evaporación de estas soluciones deja una película brillante de sodio metálico. Las soluciones contienen el complejo de coordinación (Na(NH3)6)+, con la carga positiva contrarrestada 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.

Por ejemplo, el 15-corona-5 tiene una alta afinidad por el sodio porque el tamaño de la cavidad del 15-corona-5 es de 1,7–2,2 Å, lo que es suficiente para que quepa el ion sodio (1,9 Å). Los criptandos, como los éteres corona y otros ionóforos, también tienen una alta afinidad por el ion sodio; los derivados del álcali Na− se pueden obtener mediante la adición de criptandos a soluciones de sodio en amoníaco mediante desproporción.

Compuestos organosodiums

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

Se han preparado muchos compuestos organosódicos que, debido a la alta polaridad de los enlaces C-Na, se comportan como fuentes de carbaniones (sales con aniones orgánicos). Algunos derivados conocidos son el ciclopentadienuro de sodio (NaC5H5) y el tritilo de sodio ((C6H5)3CNa). El naftaleno de sodio, Na+[C10H8•]−, un fuerte agente reductor, se forma al mezclar Na y naftaleno en soluciones etéreas.

Compuestos intermetálicos

El sodio forma aleaciones con muchos metales, como el potasio, el calcio, el plomo y los elementos del grupo 11 y 12. El sodio y el potasio forman KNa2 y NaK. El NaK es un 40-90% potasio y es líquido a temperatura ambiente. Es un excelente conductor térmico y eléctrico. Las aleaciones de sodio-calcio son subproductos de la producción electrolítica de sodio a partir de una mezcla de sales binarias de NaCl-CaCl2 y una mezcla ternaria NaCl-CaCl2-BaCl2. El calcio es sólo parcialmente miscible con el sodio, y el 1-2% del mismo disuelto en el sodio obtenido de dichas mezclas se puede precipitar enfriándolo a 120 °C y filtrándolo.

En estado líquido, el sodio es completamente miscible con el plomo. Existen varios métodos para hacer aleaciones de sodio y plomo. Uno es fundirlos juntos y otro es depositar el sodio electrolíticamente sobre cátodos de plomo fundido. NaPb3, NaPb, Na9Pb4, Na5Pb2 y Na15Pb4 son algunas de las aleaciones de sodio y plomo conocidas. El sodio también forma aleaciones con oro (NaAu2) y plata (NaAg2). Se sabe que los metales del grupo 12 (zinc, cadmio y mercurio) forman aleaciones con sodio. NaZn13 y NaCd2 son aleaciones de zinc y cadmio. El sodio y el mercurio forman NaHg, NaHg4, NaHg2, Na3Hg2 y Na3Hg.

Véase también

  • Compuestos de litio
  • Compuestos de magnesio

Referencias

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