Da solo, è esplosivo. Combinato con il cloro, è il sale da cucina.
Questo è il sodio per te – un elemento selvaggio e lanoso che reagisce facilmente e si mescola con altri elementi per fare alcune delle sostanze più comuni nella vita quotidiana. Oltre al sale da cucina (NaCl), il sodio si trova nel bicarbonato di sodio (NaHCO3), nel perossido di sodio (Na2O2) e nel borace, o borato di sodio (Na2B4O7-10H2O). È fondamentale per il controllo della pressione sanguigna e il funzionamento del sistema nervoso.
Ma cominciamo con le esplosioni.
Ka-boom
Miscelato con l’acqua, il sodio reagisce in modo spettacolare. La combinazione produce idrossido di sodio, idrogeno gassoso e calore (il termine tecnico per queste reazioni che creano calore è esotermico). Il calore è così intenso che incendia l’idrogeno gassoso, creando un’esplosione impressionante. Gli scienziati hanno persino catturato questa reazione in un video ad alta velocità, catturando l’esplosione e spiegando perché la reazione avviene così rapidamente. Si scopre che quando l’acqua e il sodio si combinano per la prima volta, il sodio rilascia elettroni – particelle caricate negativamente – lasciando l’elemento in uno stato di carica positiva, hanno riferito i ricercatori sulla rivista Nature Chemistry nel gennaio 2015. Tutte quelle cariche positive si respingono a vicenda, strappando il sodio e creando più superficie per una reazione ancora più grande: ka-boom.
Solo i fatti
Secondo il Jefferson National Linear Accelerator Laboratory, le proprietà del sodio sono:
- Numero atomico (numero di protoni nel nucleo): 11
- Simbolo atomico (sulla tavola periodica degli elementi): Na
- Peso atomico (massa media dell’atomo): 22,98976928
- Densità: 0,97 grammi per centimetro cubo
- Fase a temperatura ambiente: Solido
- Punto di fusione: 208,04 gradi Fahrenheit (97,80 gradi Celsius)
- Punto di ebollizione: 1,621 F (883 C)
- Numero di isotopi (atomi dello stesso elemento con un diverso numero di neutroni): 21; 1 stabile
- Isotopi più comuni: Na-23 (100 per cento di abbondanza naturale)
Metallo reattivo
Il sodio è un metallo alcalino, che si trova sul lato più a sinistra della tavola periodica con i suoi compatrioti: litio, potassio, rubidio, cesio e francio. Ciò che tutti questi metalli alcalini hanno in comune è un singolo elettrone nel loro guscio più esterno. Gli atomi condividono elettroni con altri atomi per legarsi, e un singolo elettrone che penzola fuori sul bordo è semplicemente troppo allettante per lasciarselo sfuggire, molecolarmente parlando. Di conseguenza, il sodio e gli altri metalli alcalini sono così reattivi che non si trovano mai da soli in natura. Sono sempre legati ad almeno un altro elemento per formare dei composti.
I composti contenenti sodio sono stati conosciuti e usati fin dai tempi antichi. Gli antichi egizi, per esempio, usavano una sostanza chiamata natron per imballare le mummie e i loro organi, asciugando la carne e conservandola. Il natron è una miscela di carbonato di sodio (carbonato di sodio) e bicarbonato di sodio che si trova in natura.
Il merito della scoperta del sodio puro, tuttavia, va al chimico inglese Humphry Davy, che ha usato l’elettrolisi per isolare l’elemento dall’idrossido di sodio, secondo la Royal Society of Chemistry.
Il sodio metallico puro fa quel divertente trucco del flash-bang in acqua, ma i suoi usi pratici sono limitati. Alcuni reattori nucleari usano il sodio liquido come refrigerante. Secondo Hitachi, che produce alcuni di questi reattori, l’uso di un metallo come refrigerante è una caratteristica di sicurezza aggiunta, poiché il sodio conduce e dissipa facilmente il calore in eccesso.
Per lo più, però, il sodio è usato come parte di uno dei composti che crea così facilmente. Il borace è usato nei detergenti e nei cosmetici; il bicarbonato di sodio, o bicarbonato di sodio, è usato per far lievitare il pane e altri prodotti da forno; il nitrito di sodio è usato per conservare il cibo, in particolare i salumi.
Nel corpo, il sodio aiuta a regolare i livelli di acqua, rendendolo cruciale per mantenere la pressione sanguigna. Gli esseri umani non hanno bisogno di molto, però. Secondo l’American Heart Association (AHA), gli adulti dovrebbero consumare circa 1.500 milligrammi al giorno. La maggior parte degli americani assume 3.400 milligrammi al giorno. (Una recente ricerca ha sollevato domande sulla quantità appropriata di sale nella dieta, con uno studio dell’agosto 2014 che ha scoperto che un consumo moderato può ridurre il rischio di problemi cardiovascolari.)
Chi lo sapeva?
- Il sodio è il sesto elemento più abbondante sulla Terra, secondo il Jefferson Lab.
- Vi siete mai chiesti qual è la differenza tra il sale kosher e il normale sale da cucina? I grani contengono circa la metà del sodio, tanto per cominciare. Il sale kosher manca anche di iodio aggiunto.
- L’overdose di sale è reale. Nel 2013, i medici hanno riportato il caso di un uomo di 19 anni che è andato in coma dopo aver bevuto una bottiglia di salsa di soia. L’eccesso di sodio nel sangue ha fatto sì che l’acqua si spostasse dal cervello al flusso sanguigno, causando convulsioni e poi l’incoscienza. Con il trattamento di emergenza, l’uomo è sopravvissuto senza effetti collaterali duraturi.
- Il natron usato una volta nella mummificazione ha effetti naturali. Il lago Natron in Tanzania è alcalino, o basico, a causa dei depositi naturali di carbonato di sodio. Gli animali morti che si lavano sulle rive del lago sono spesso conservati da questo carbonato di sodio, come documentato in un inquietante progetto fotografico del 2013.
- Il sodio è un componente del MSG, o glutammato monosodico. Contiene sodio e acido glutammico.
- I lampioni gialli devono spesso il loro colore al sodio. Le lampade al sodio usano una miscela di gas neon e sodio solido per ottenere la loro tonalità dorata. Sono state inventate nel 1920, secondo l’Edison Tech Center.
Ricerca attuale
Un umile (ed economico) composto di sodio potrebbe affrontare un grande compito: fermare il riscaldamento globale.
Il carbonato di sodio, conosciuto colloquialmente come soda o soda da bucato, è un comune addolcitore d’acqua che viene facilmente prodotto dal calcare o dal sale da cucina. Ora, i ricercatori hanno preso questa polvere bianca e l’hanno incapsulata in piccole palline che assomigliano al caviale. Le capsule assorbono l’anidride carbonica, il che significa che potrebbero essere usate per “pulire” il gas serra dalle emissioni delle centrali elettriche a combustibile fossile.
“La CO2 passa dentro e viene assorbita dal nucleo” della capsula, ha detto il ricercatore dello studio John Vericella, un ingegnere del Lawrence Livermore National Laboratory.
L’umanità produce un incredibile 10 gigatoni di anidride carbonica ogni anno, un peso che supera l’intera massa della razza umana più tutti i cereali coltivati sul pianeta ogni anno, ha detto Vericella a Live Science. La CO2 intrappola il calore nell’atmosfera, causando il riscaldamento del globo.
Un modo per migliorare il problema è quello di catturare il carbonio quando esce dalla combustione dei combustibili fossili – prima che colpisca l’atmosfera. Attualmente, molte centrali elettriche usano composti contenenti azoto chiamati ammine, spruzzati su enormi torri di lavaggio in rete d’acciaio, che catturano la CO2 dai gas di scarico delle centrali. Queste ammine hanno però degli svantaggi, ha detto Vericella. Alcune sfuggono nell’atmosfera e diventano una fonte di inquinamento; le ammine inoltre corrodono le torri di rete d’acciaio che sostengono il processo di cattura del carbonio.
Ecco dove entrano in gioco le capsule di carbonato di sodio. Le piccole sfere sono fatte di un guscio polimerico permeabile, che permette alla CO2 di passare attraverso. All’interno c’è un nucleo di soluzione di carbonato di sodio, che ha proprietà termodinamiche che lo rendono un buon assorbitore di anidride carbonica, ha detto Vericella.
Il carbonato di sodio è noto da tempo per essere un buon assorbitore di CO2, ha detto Vericella, ma è più lento delle soluzioni amminiche. Con l’incapsulamento, però, la superficie di assorbimento aumenta, fino a 100 volte quella di una normale torre a rete d’acciaio con soluzione di ammina. Di conseguenza, la reazione accelera.
Una volta che le capsule assorbono il massimo di anidride carbonica, vengono riscaldate e la CO2 viene rimossa per essere sequestrata. Le capsule possono poi essere riutilizzate.
“In tutti questi sistemi, bisogna riutilizzare il materiale perché la scala del problema è così grande”, ha detto Vericella.
I ricercatori hanno riportato i loro risultati il 5 febbraio 2015 nella rivista Nature Communications. Il prossimo passo, ha detto Vericella, è quello di scalare. Finora, hanno testato le microcapsule in quantità da provetta. Ce ne vorranno molte di più per affrontare il problema globale delle emissioni di CO2.
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