Sodio
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Sodio. Elemento químico de símbolo Na (del latínnatrium) con número atómico 11 que fue aislado por sir Humphry Davy en 1807. Es un metal alcalino blandountuosode color plateadomuy abundante en la naturalezaencontrándose en la sal marina y el mineral halita. Es muy reactivoarde con llama amarillase oxida en presencia de oxígeno y reacciona violentamente con el agua. Está presente en grandes cantidades en el océano en forma iónica. También es un componente de muchos minerales y un elemento esencial para la vida.
Sumario
Historia
El sodio (del italiano soda"sosa") conocido en diversos compuestosfue aislado en 1807 por sir Humphry Davy por medio de la electrólisis de la sosa cáustica. En la Europa medieval se empleaba como remedio para las jaquecas un compuesto de sodio denominado sodanum. El símbolo del sodio (Na) proviene de natrón (o natriumdel griego nítron)nombre que recibía antiguamente el carbonato sódico.
Características
Al igual que otros metales alcalinosel sodio es un metal blandoligero y de color plateado que no se encuentra libre en la naturaleza. El sodio flota en el agua descomponiéndoladesprendiendo hidrógeno y formando un hidróxido. En las condiciones apropiadas reacciona espontáneamente en el agua. Normalmente no arde en contacto con el aire por debajo de 40 °C.
Usos
El sodio metálico se emplea en síntesis orgánica como agente reductor. Es además componente del cloruro de sodio necesario para la vida. Otros usos son:
- En aleaciones antifricción (oro).
- En la fabricación de desodorantes (en combinación con ácidos grasos).
- En la purificación de metales fundidos.
- La aleación Na Kes un material empleado para la transferencia de calor además de desecante para disolventes orgánicos y como reductor. A temperatura ambiente es líquida. El sodio también se emplea como refrigerante.
- Aleado con plomo se emplea en la fabricación de aditivos antidetonantes para las gasolinas.
- Se emplea también en la fabricación de células fotoeléctricas.
- Iluminación mediante lámparas de vapor de sodio.
- Los óxidos Na2O generados por combustión controlada con oxígeno se utilizan para intercambiar el dióxido de carbono por oxígeno y regenerar así el aire en espacios cerrados (p. ej. en submarinos).
- El sodio metálico también se emplea en los laboratorios en la desecación de disolventes.
Compuestos
Los compuestos de sodio de mayor importancia industrial son:
- Sal común (NaCl)su uso sirve para dar sabor a alimentos y se libera diluido en agua cuando el cuerpo humano lo libera por la termorregulación del cuerpo.
- Carbonato de sodio (Na2CO3).
- Bicarbonato de sodio (NaHCO3).
- Hidróxido de sodio (NaOH)más conocido como sosa o soda cáusticaes una base muy fuerte y corrosiva usada en productos destinados a la limpieza de desagües y al desengrase de hornosasí como a la fabricación de jabones debido a la saponificación de los ácidos grasos. Cuando se disuelve en agua produce una reacción muy exotérmica (-42,9 kJ/mol). Su poder corrosivo hace de la sosa cáustica un compuesto letal para los tejidos vivos y los compuestos orgánicose incluso puede atacar al vidrio en caso de que el contacto sea permanente. En presencia del dióxido de carbono atmosférico produce carbonato de sodiopor lo que sus soluciones son poco estables.
- Nitrato de sodio (NaNO3).
- Tiosulfato de sodio (Na2S2O3 • 5H2O).
- Bórax (Na2B4O7 • 10H2O).
- Yoduro de sodio (NaI)
- Eritorbato de sodio (C6H7NaO6)utilizado en carnes de todo tipo y bebidas no alcohólicas como preservante. Mutágeno para el ser humano y letal para algunos ecosistemas acuáticos.
- Tripolifosfato de sodio (Na5P3O10)componente fundamental de los jabonesde detergentes y de productos diferentes para dulcificar las aguas duras. Usado también en alimentos. Tumorígeno en estudios en ratas.
Funciones
El catión sodio (Na+) tiene un papel fundamental en el metabolismo celularpor ejemploen la transmisión del impulso nervioso (mediante el mecanismo de bomba de sodio-potasio). Mantiene el volumen y la osmolaridad. Participaademás del impulso nerviosoen la contracción muscularel equilibrio ácido-base y la absorción de nutrientes por las células.
La concentración plasmática de sodio esen condiciones normalesde 135-145 mmol/L. El aumento de sodio en la sangre se conoce como hipernatremia y su disminución como hiponatremia. Como el catión (ion positivo) predominante del líquido extracelular de los fluidos animales y en humanosel sodio regula el tamaño de este compartimiento así como el volumen del plasma. Estos fluidoscomo el plasma sanguíneo y fluidos extracelulares en otros tejidos bañan las células y realizan funciones de transporte de nutrientes y sustancias de desecho en el organismo. Aunque el sistema para mantener el óptimo balance de sal y agua en el cuerpo es complejouna de las principales maneras que el organismo mantiene este balance es a través de osmoreceptores ubicados en el hipotálamoy su acción posterior sobre la hipófisis para la producción de vasopresina. Cuando los niveles de sodio en la sangre aumentanlos receptores de la sed (osmoreceptores) estimulan la sensación de sed. Cuando los niveles en la sangre de sodio son bajosla excreción de sodio a través de la orina disminuye.
La pérdida relativa de agua podría causar que las concentraciones de sodio lleguen a ser más altas de lo normaluna condición conocida como hipernatremiaque resulta en una sed extraordinaria. Contrariamenteun exceso de agua corporal por mayor ingesta resultará en menor concentración de sodio en el plasmaconocido como hiponatremiauna condición captada por el hipotálamo a través de sus osmoreceptorescausando una disminución de la secreción de la hormona vasopresina de la glándula pituitaria posterior o hipófisis; esto conduce a una pérdida de agua a través de la orinalo cual actúa para restaurar las concentraciones de sodio en el plasma hasta niveles normales.
Personas severamente deshidratadascomo las rescatadas del océano o en situaciones de supervivencia en desiertosusualmente tienen altas concentraciones de sodio sanguíneo. Esto debe ser cuidadosamente y lentamente retornado a la normalidadya que una corrección demasiado rápida de la hipernatremia puede resultar en daño cerebral con edema celularya que el agua se mueve rápidamente hacia el interior de las células con un alto contenido osmolar.
Debido a que el sistema osmoreceptor/hipotálamoordinariamente trabaja bien sea para causar la ingesta de líquidos o la eliminación del mismo (orina)para restaurar las concentraciones de sodio a lo normaleste sistema puede ser usado en el tratamiento médico para regular el contenido del fluido corporal totalprincipalmente para controlar el contenido de sodio corporal. Por estocuando una droga potencialmente diurética es suministrada puede causar que los riñones excreten sodioel efecto es acompañado por una excreción de agua corporal. Esto sucede porque el riñón es incapaz de retener eficientemente agua mientras excreta grandes cantidades de sodio. Adicionalmentedespués de la excreción de sodioel sistema osmoreceptor puede captar bajas concentraciones de sodio en la sangre y luego dirigir las perdidas urinarias de agua para corregir la hiponatremia.
Además de esta función importanteel sodio juega un importante papel en diversos procesos fisiológicos del organismo humano. Las células animales excitablespor ejemplopermiten la entrada de sodio a su interior para causar la despolarización de la membrana celular. Un ejemplo de esto es la señal de transducción en el sistema nervioso central del humanoel cual depende del movimiento del sodio a través de la membrana celular en todos los nervios. Algunas neurotoxinas potentescomo las batracotoxinasincrementan la permeabilidad del sodio en la membrana celular de células nerviosas y muscularescausando una masiva e irreversible despolarización de las membranaslo cual trae consecuencias potencialmente fatales al organismo. Sin embargolas drogas con efectos más pequeños sobre el movimiento de sodio en los nervios pueden tener diversos efectos farmacológicos como efectos antidepresivosentre otros.
Abundancia
El sodio es relativamente abundante en las estrellasdetectándose su presencia a través de la línea D del espectro solarsituada aproximadamente en el amarillo. La corteza terrestre contiene aproximadamente un 2,6 % de sodiolo que lo convierte en el sexto elemento más abundantey el más abundante de los metales alcalinos.
Actualmente se obtiene por electrólisis de cloruro sódico fundido (proceso Downs)procedimiento más económico que el anteriormente usadola electrólisis del hidróxido de sodio (proceso Castner-Kellner). Es el metal alcalino más barato. Hoy en día se produce principalmente por las compañías Métaux Spéciauxen Pomblière St MarcelFranciay por Chemoursen Niagara FallsEstados Unidos.
El compuesto más abundante de sodio es el cloruro sódico o sal comúnaunque también se encuentra presente en diversos minerales como halita y zeolitasetc.
Papel biológico
El catión sodio (Na+) tiene un papel fundamental en el metabolismo celularpor ejemploen la transmisión del impulso nervioso (mediante el mecanismo de bomba de sodio-potasio). Mantiene el volumen y la osmolaridad. Participaademás del impulso nerviosoen la contracción muscularel equilibrio ácido-base y la absorción de nutrientes por las membranas. La concentración plasmática de sodio es en condiciones normales de 137-145 mmol/L. El aumento de sodio en la sangre se conoce como hipernatremia y su disminución hiponatremia.
Precauciones
En forma metálica el sodio es explosivo en agua y con muchos otros elementos. El metal debe manipularse siempre cuidadosamente y almacenarse en atmósfera inertegeneralmente de argón evitando el contacto con el agua y otras sustancias con las que el sodio reaccionacomo el oxígeno:
2Na + 2H2O ----------> 2NaOH + H2(g)+ Energía
La explosión del sodio con el agua es debida a la generación de hidrógeno en ésta y con la consecuente energía liberada por la reacción exergónica se pueden producir explosiones del hidrógeno generado. Por lo tanto se debe tener mucho cuidadotrabajar con precaución y con los elementos necesarios para protegerse de sus reacciones químicas.
Bibliografías
- GreenwoodNorman N.; EarnshawAlan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
- MeijaJuris; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265–91.
- Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compoundsin LideD. R.ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
- WeastRobert (1984). CRCHandbook of Chemistry and Physics. Boca RatonFlorida: Chemical Rubber Company Publishing. pp. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
- SchumannWalter (2008). Minerals of the World (2da ed.). Sterling. p. 28. ISBN 978-1-4027-5339-8.
- Lawrie Ryan; Roger Norris (2014). Cambridge International AS and A Level Chemistry Coursebook (ed. ilustrada). Cambridge University Press2014. p. 36. ISBN 978-1-107-63845-7.
- AtkinsPeter W.; de PaulaJulio (2002). Physical Chemistry (7ma ed.). W. H. Freeman. ISBN 978-0-7167-3539-7.
- CowanJames A. (1997). Inorganic Biochemistry: An Introduction. Wiley-VCH. p. 7. ISBN 978-0-471-18895-7.
- HollemanA. F.; WibergE.; WibergN. (2001). Inorganic Chemistry. Academic Press. ISBN 978-0-12-352651-9.