Sodyum Metali Ve önemli Bileşiklerinin özellikleri
Sodyum metali ve önemli bileşiklerinin özellikleri
Sodyum bileşikleri yüzyıllardan beri insanlar tarafından kullanılmıştır ve sodyum, belki de, bilinen maddelerin en eskisidir. Eski metinlerde söze dilen sodyum karbonat 2000 yıl önce, o zamanın kimyacıları tarafından incelenmişti. İbraniler, sodyum karbonatın mikrop kırıcı özelliklerini bularak yara pansumanlarında, ateş “düşürmede” kullanmış ve bileşiğe, İbranici “köpüren” anl..... gelen neler adını vermişlerdi.
Daha sonra, Yunanlılar sodyum karbonata natrium adını verdiler. Bu terim sodyum nitratlar içinde kullanılır. Sonra da bu iki tuz arasında bir ayrım yapıldı; natrium sözcüğü nitratlara saklandı, natron sözcüğü ise karbonatlara verildi. Simyacılar, bu son addan elementin simgesi olan Na’ yı türettiler.
Araplar da sodyum karbonatı kullandılar ve bu tuz yönünden zengin olan kafi dedikleri deniz bitkilerinden (Salikorniya) sabun ve cam ürettiler. “Kali” adı “alkali metaller” (sodyum, potasyum, lityum, rubidyum ve sezyumu kapsayan elementler grubu) deyiminin kökeni oldu
Ortaçağ’ da sodyum karbonata latince solida sözcüğünden türetilen “soda” adı verildi. Bu ad, tuzundan elemente aktarıldı; bundan da sodyum sözcüğü çıktı.
1790’da İngiliz kimyacısı Sir Humphry Davy, oksitini (Na2O) karbonla ısıtarak önce metal sodyumu elde etti. Sonra 1807’de, erimiş sodyum hidroksitten, elektroliz yoluyla elementi üretti.
Sodyum, çok sayıda bileşikler üretmesine karşılık, güçlü tepkinliği nedeniyle, hiçbir zaman serbest halde bulunmaz. En iyi bilinen bileşiği sodyum klorür, denizlerde ve denizden uzak göllerde büyük oranlarda bulunur.Sözgelimi Utah’daki Büyük Tuz Gölü (Great Salt Lake) çok fazla tuz kapsadığında, yüzdürme yeteneği tatlı sudan çok daha yüksektir. Ticari önemi olan kaya tuzu yatakları çok eski göl ve denizlerin buharlaşması sonucu oluşmuştur.
Denizlerde bulunan tuzların yüzde 30’u sodyum tuzlarıdır. Şili kıyılarındaki nitrat yatakları ve Asya ile Afrika’daki karbonat yatakları, bu önemli bileşiklerin verimli kaynaklarıdır.
En önemli sodyum mineralleri: Kriyolit (Grönland’ da zengin kaynakları olan bir sodyum–alüminyum flüorür), boraks (sodyum tetraborat ) ve sodyum sülfattır (Na2SO4).
Fizyolojik bakımdan, sodyum klorür yaşam için gereklidir; çünkü insan bedenindeki elektrolit dengesinin düzgünlüğünü sağlar.
METAL SODYUMUN HAZIRLANMASI
Sanayide elementsel sodyumun hazırlanması Davy’nin yönteminden çok farklı değildir:Erimiş sodyum hidroksitin elektirolizi. Buna benzer bir işlem, erimiş sodyum klorür ile yürütülür.
Başlıca hazırlama yöntemi, sodyum hidroksitin elektrolizidir. Bileşiği erime noktasını düşürmek için sodyum hidroksite sodyum flüorür ve kalsiyum klorür katılır. Bu karışımla erime 600 C ’ ta oluşur ve erimiş kütle, grafit bir anot ile demir bir katotla elektrolizlenir. Erimiş sodyum, erimiş kütlenin üstünde yüzdüğünden, kolayca ayrılabilir.Çok katışıksız sodyum, metalin vakum içinde damıtılmasıyla elde edilir.
KİMYASAL VE FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Sodyum gümüşsü bir metaldir; ama havada çok çabuk yükseltgendiğinden, bu haliyle çok seyrek görülür. Tepkinliği nedeniyle, havayla temas etmeyecek şekilde saklanmalıdır. (söz gelimi yağ altında). Yükseltilmiş sıcaklıklarda sodyum, morumsu bir gaz açığa çıkarır ve koyu sarı bir alevle yanar.
Metal sodyum, su ile temas ettiği zaman çok büyük bir hızla tepkir ve suyu ayrıştırarak sodyum hidroksit ve hidrojen oluşturur:
2Na + 2Na2O ------- 2NaOH + H2
Alkolle de şiddetle tepkir ve sodyum alkolat ile hidrojen verir.
2Na + 2ROH -------- 2RONa + H2
Tüm tepkimelerde sodyum +1 değerliklidir. Bu 1A Grubu elementlerine özgü bir niteliktir.Metal sodyum, yaygın bir biçimde indirgen olarak kullanılır ve bu konuda çok etkilidir. Bu yüzden, tepkimenin şiddetini düşürmek için, çoğunlukla civa ile malgama yapılır.Bir çok organik bireşimde de, bu malgamadan yararlanılır.
SODYUM PEROKSİT
Bu güçlü yükseltgen (Na O ) sodyumun oksijen akımında ısıtılmasıyla hazırlanır.Bu bileşiğin kullanma alanlarından biri hidrojen peroksitin yapımıdır. Öte yandan, yükseltgen özellikleri nedeniyle, kumaşların ağartılmasında da kullanılmaya elverişlidir. Sodyum peroksit, karbon dioksiti soğurduğundan, havanın arıtılmasında da kullanılır. Arıtma tepkimesinin ürünlerinden biri de oksijendir:
2Na2O2 + 2CO2 ------- 2Na2CO3 + O2
Sodyum hidroksit (NaOH) sanayi açısından çok önemli bir bileşiktir. Sodyum klorür çözeltisinin elektroliziyle ya da sodyum karbonatın, kalsiyum hidroksitle işlem görmesi sonucu hazırlanır.
Elektroliz tepkimesinde, üstüne sodyumun bir malgama olarak toplanacağı bir civa katot gereklidir. Sonra, bu malgama, arı suda ayrıştırılır.Sonuçta, derişme oranı yüzde 60 dolaylarında olan arı sodyum hidroksit elde edilir:
NaHg4 + nHg + H2O ------- H2 + NaOH + (n+4) Hg
Sodyum karbonat ile kalsiyum klorür arasındaki tepkime yalın bir ornatmadıır; ama elde edilen sodyum hidroksit pek katışıksız değildir:
Na2CO3 + Ca (OH)2 -------- 2NaOH + CaCO3
Daha az çözünür olan kalsiyum karbonat çökelir ve suda kostik çözeltisi süzülür.
Sodyum hidroksit beyaz, telsi görünümde yarı saydam bir katıdır; arı olmayan biçiminde, evlerde kullanılan kül suyu olarak bilinir.Havadaki suyu kolayca soğurarak sıvınır. Bu bileşik, suda kolayca çözünerek oldukça büyük bir oranda ısı açığa çıkarır.Sodyum hidroksit çözeltileri camı kolayca etkiler, ama gümüş, nikel ve demir, bu aşındırma özelliğine karşı koyar.İnsan derisiyle temas ettiğinde ciddi yanıklar oluşturan sodyum hidroksit, bu nedenle, en az sülfürik asit kadar tehlikeli olarak düşünülmelidir.
Çözümleyici kimyada kullanılmasının yanı sıra, sodyum hidroksit, büyük oranlarda sabun yapımı ile kâğıt, kumaş ve boya yapımında da kullanılır.
SODYUM KLORÜR
Sodyum klorür (NaCI), bildiğimiz sofra tuzudur ve sodyum bileşiklerinden en iyi bilineni, en yaygın kullanılanıdır.Kaya tuzu yatakları halinde bulunuyorsa, öteki metallerin elde edildiği yolla çıkarılır ve doğrudan saf bileşik olarak kullanılabilir.
Deniz suyundan tuzun özütlenmesi, iklime göre değişik yollarla yapılır.Soğuk ülkelerde tuz yüklü su, büyük tavalarda donmaya bırakılır.Tatlı su tuzlu sudan daha yüksek ısıda donduğundan, oluşan buz tabakası alınır. Geri kalan çözelti yeniden donmaya bırakılır. Böylece, tuz biraz daha derişir.En sonunda, derişik çözelti, özel kazanlarda buharlaştırılır.
Daha sıcak iklimlerde, deniz suyu, güneş ısısını alan tavalarda ya da tuzlalarda buharlaşmaya bırakılır.Su buharlaştıkça, tuz daha çok derişir ve sıvı, daha az çözünür tuzlaların toplandığı başka havuzlara aktarılır. Sodyum klorür suda çok çözünür olduğundan, en son o çözünür ve son ürün çok arı bir madde olur.
Sodyum klorürün çözünürlüğü sıcak ve soğuk suda hemen hemen aynıdır. Bu nedenle, yalnız derişme ile billurlaşır. Sodyum klorür billurları, kübik billur sisteminin üyesidir. Çoğunlukla saydam ile yarı saydam arası olmakla birlikte, kapsamlarındaki metal katışıkları nedeniyle, hafifçe renklide olabilirler.
Herhangi bir sodyum bileşiği, sodyum klorürden hazırlanabilir. Bu nedenle, söz konusu tuz, sanayide en gerekli ham maddelerden biridir. Aynı zamanda, insanların beslenmesinde de temel maddelerden biridir ve besin maddeleri ile derilerin saklanmasında, sabun yapımında, cam yapımında ve bir çok başka maddede kullanılır. Sırlama ve mineleme sanatlarında da, sodyum klorürden yararlanılır.
SODYUM SÜLFAT
Bu bileşik (Na2SO4) İspanya, Sibirya, ve İtalya’ daki büyük yataklarda bulunur. Sodyum sülfat , laboratuarlarda iki tuz (sözgelimi magnezyum sülfat ve sodyum klorür gibi) arasında ki değiş-tokuş tepkimesi ile kolayca hazırlanır:
MgSO4 + 2NaCI --------- Na2SO4 + MgCI2
Tıptaki kullanımının yanı sıra, bu bileşikten cam ve boya sanayilerinde de bir ham madde olarak yararlanılır.
SODYUM SÜLFİT VE SODYUM BİSÜLFİT
Sodyum sülfit (Na2SO3), yün ve ipekliler için zayıf bir ağartıcıdır. Fotoğrafçılıkta gümüş tuzlarını çözündürmede de kullanılır.Sodyum bisülfit (NaHSO3) boya yapımında,sepicilikte ve şarabı koruma da işe yarar.
SODYUM KARBONAT
Tüm alkali metal tuzları arasında sodyum karbonat (Na2CO3) sanayi açısından kuşkusuz en önemlisidir. Bu bileşik, belirli deniz bitkilerinde ve bazı kayalarda mineral halinde bulunur. Yatakları Afrika ve Asya’ dadır. Burada, karbonat çoğunlukla çift tuz halinde ki bikarbonatla birlikledir:
Na2CO3 - NaHCO3 - 2H2O
Sanayi düzeyinde sodyum karbonat, daha önceleri Le Blanc işlemiyle üretilirdi.Günümüzde, sanayide ki tüm karbonatlar, daha ucuz ve daha yalın olan Solvay işlemiyle üretilmektedir. Bu işlemde, doymuş sodyum klorür çözeltisi, önce amonyakla, daha sonra da karbon dioksitle işlem görür:
NaCI + NH4HCO3 --------- NH4CI + NaHCO3
Bu tepkimenin ürünleri, sodyumun, karbonatın, karbondioksitin ve suyun açığa çıkarılması için ısıtılır:
2NaHCO3 ---------- Na2CO3 + CO2 + H2O
Serbest kalan karbon dioksit yeniden işlem görür ve bu kez amonyum bikarbonat açığa çıkarılır.
Bu yolla üretilen sodyum karbonata, Solvay sodası denir ve bu bileşik, bir çok maddenin yapımında kullanılır; bunlar arasında sabun ve cam da sayılabilir.
Bilinen sodyum tuzlarının bir başkası da, ahçının pasta mayası olan bikarbonattır. Çok arı olduğu zaman, bikarbonat tıpta, fazla mide asitini yansızlaştırmakta kullanılır; midenin hidroklorik asitiyle zayıf bir baz olarak tepkir:
NaHCO3 + HCI ---------- NaCI + H2O + CO2
Suyla sodyum karbonattan yapılmış bir hamur, ikinci dereceden yanıkların ilk tedavisinde kullanılır. Karbonat iyonları kalsiyum ve magnezyum iyonlarını çökelttiğinden, sodyum bikarbonat, çoğunlukla suyu yumuşatmada da kullanılır. Sodyum karbonatlar bir çok maden suyunun bileşenlerindendir ve natron göllerinin ana tuz bileşenleri arasındadır. Aşağı Mısır,İran ve Çin’de tozlaşma, Meksika,Kolombiya Venezüella’da trona halinde bulunur. Bazı durumlarda sülfatla ve klorürle birleşmiş büyük karbonat yatakları, Kaliforniya, Nevada ve Wyoming’dedir.
