Sodium – Propriétés – Prix – Applications – Production

À propos du Sodium

Le sodium est un métal mou, blanc argenté et hautement réactif. Le sodium est un métal alcalin, appartenant au groupe 1 du tableau périodique, car il possède un seul électron dans sa coque externe qu’il donne facilement, créant un atome chargé positivement, le cation Na+.

Résumé

Élément	Sodium
Numéro atomique	11
Catégorie d’élément	Métal alcalin
Phase à STP	Solide
Densité	0,968g/cm3
Résistance à la traction ultime	N / A
Limite d’élasticité	N / A
Module de Young	10 GPa
Échelle de Mohs	0,4
Dureté Brinell	0,69 MPa
Dureté Vickers	N / A
Point de fusion	97,8°C
Point d’ébullition	883°C
Conductivité thermique	141W/mK
Coefficient de dilatation thermique	71 µm/mK
Chaleur spécifique	1,23 J/g·K
Température de fusion	2 598 kJ/mol
Chaleur de vaporisation	96,96 kJ/mol
Résistivité électrique [nanoohmmètre]	47,7
Susceptibilité magnétique	+16e-6cm^3/mol

Applications du Sodium

Le sodium métallique est principalement utilisé pour la production de borohydrure de sodium, d’azoture de sodium, d’indigo et de triphénylphosphine. Une utilisation autrefois courante était la fabrication de tétraéthylplomb et de titane métallique; en raison de l’abandon du TEL et des nouvelles méthodes de production de titane. Un courant électrique et de la vapeur de sodium se combinent pour former une lueur jaunâtre. Ce principe est utilisé pour la fabrication des lampes à vapeur de sodium. Le sodium est parfois utilisé comme agent d’échange de chaleur dans les centrales nucléaires. Le sodium liquide est scellé dans des tuyaux entourant le cœur du réacteur. La chaleur générée est absorbée par le sodium et forcée à travers les tuyaux dans un échangeur de chaleur qui peut être utilisé pour générer de l’électricité.

 

Production et prix du Sodium

Les prix des matières premières changent quotidiennement. Ils dépendent principalement de l’offre, de la demande et des prix de l’énergie. En 2019, les prix du Sodium pur se situaient autour de 70 $/kg.

Utilisé uniquement dans des applications plutôt spécialisées, seulement environ 100 000 tonnes de sodium métallique sont produites annuellement. Le sodium est maintenant produit commercialement par électrolyse du chlorure de sodium fondu, basé sur un procédé breveté en 1924. Cela se fait dans une cellule Downs dans laquelle le NaCl est mélangé avec du chlorure de calcium pour abaisser le point de fusion en dessous de 700 ° C.

Source : www.luciteria.com

Propriétés mécaniques du Sodium

Force du Sodium

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence.

Voir aussi: Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime du Sodium

La résistance à la traction ultime du sodium est N/A.

Limite d’élasticité du Sodium

La limite d’élasticité du sodium  est N/A.

Module de Young du Sodium

Le module de Young du sodium est de 10 GPa.

Dureté du sodium

En science des matériaux, la dureté est la capacité à résister à  l’indentation de surface (déformation plastique localisée) et  aux rayures. Le test de dureté Brinell est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un pénétrateur sphérique dur est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

La dureté Brinell du sodium est d’environ 0,69 MPa.

La méthode d’essai de dureté Vickers a été développée par Robert L. Smith et George E. Sandland chez Vickers Ltd comme alternative à la méthode Brinell pour mesurer la dureté des matériaux. La méthode d’essai de dureté Vickers peut également être utilisée comme méthode d’essai de microdureté, qui est principalement utilisée pour les petites pièces, les sections minces ou les travaux en profondeur.

La dureté Vickers du sodium est d’environ N/A.

La dureté à la rayure est la mesure de la résistance d’un échantillon à la déformation plastique permanente due au frottement d’un objet pointu. L’échelle la plus courante pour ce test qualitatif est l’échelle de Mohs, qui est utilisée en minéralogie. L’ échelle de Mohs de dureté minérale est basée sur la capacité d’un échantillon naturel de minéral à rayer visiblement un autre minéral.

Le sodium a une dureté d’environ 0,4.

Voir aussi: Dureté des matériaux

Sodium – Structure cristalline

Une structure cristalline possible du sodium est la structure cubique centrée.

Dans les métaux et dans de nombreux autres solides, les atomes sont disposés en réseaux réguliers appelés cristaux. Un réseau cristallin est un motif répétitif de points mathématiques qui s’étend dans tout l’espace. Les forces de la liaison chimique provoquent cette répétition. C’est ce motif répété qui contrôle les propriétés telles que la résistance, la ductilité, la densité, la conductivité (propriété de conduire ou de transmettre la chaleur, l’électricité, etc.) et la forme. Il existe 14 types généraux de ces modèles connus sous le nom de réseaux de Bravais.

Voir aussi: Structure cristalline des matériaux

Structure cristalline du Sodium

Propriétés thermiques du Sodium

Sodium – Point de fusion et point d’ébullition

Le point de fusion du sodium est de 97,8°C.

Le point d’ébullition du sodium est de 883°C.

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard.

Sodium – Conductivité thermique

La conductivité thermique du sodium est de 141 W/(m·K).

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la conductivité thermique, k (ou λ), mesurée en W/mK. C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par conduction. Notez que la loi de Fourier s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

Coefficient de dilatation thermique du Sodium

Le coefficient de dilatation thermique linéaire du sodium est  de 71 µm/(m·K)

La dilatation thermique est généralement la tendance de la matière à changer ses dimensions en réponse à un changement de température. Il est généralement exprimé sous la forme d’un changement fractionnaire de longueur ou de volume par unité de changement de température.

Sodium – Chaleur spécifique, chaleur latente de fusion, chaleur latente de vaporisation

La chaleur spécifique du sodium est de 1,23 J/g K.

La capacité calorifique est une propriété extensive de la matière, c’est-à-dire qu’elle est proportionnelle à la taille du système. La capacité thermique C a l’unité d’énergie par degré ou d’énergie par kelvin. Lors de l’expression du même phénomène en tant que propriété intensive, la capacité thermique est divisée par la quantité de substance, de masse ou de volume, ainsi la quantité est indépendante de la taille ou de l’étendue de l’échantillon.

La chaleur latente de fusion du sodium est de 2,598 kJ/mol.

La chaleur latente de vaporisation du sodium est de 96,96 kJ/mol.

La chaleur latente est la quantité de chaleur ajoutée ou retirée d’une substance pour produire un changement de phase. Cette énergie décompose les forces attractives intermoléculaires, et doit également fournir l’énergie nécessaire pour dilater le gaz (le pΔV travail). Lorsque la chaleur latente est ajoutée, aucun changement de température ne se produit. L’enthalpie de vaporisation est fonction de la pression à laquelle cette transformation a lieu.

Sodium – Résistivité électrique – Susceptibilité magnétique

La propriété électrique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ électrique appliqué. L’une des principales caractéristiques des matériaux est leur capacité (ou leur incapacité) à conduire le courant électrique. En effet, les matériaux sont classés selon cette propriété, c’est-à-dire qu’ils sont divisés en conducteurs, semi-conducteurs et non-conducteurs.

Voir aussi: Propriétés électriques

La propriété magnétique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ magnétique appliqué. Les propriétés magnétiques macroscopiques d’un matériau sont une conséquence des interactions entre un champ magnétique extérieur et les moments dipolaires magnétiques des atomes qui le constituent. Différents matériaux réagissent différemment  à l’application du champ magnétique.

Voir aussi: Propriétés magnétiques

Résistivité électrique du Sodium

La résistivité électrique du sodium est de 47,7 nΩ⋅m.

La conductivité électrique et son inverse, la résistivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la manière dont le sodium conduit le flux de courant électrique. La conductivité électrique ou conductance spécifique est l’inverse de la résistivité électrique.

Susceptibilité magnétique du Sodium

La susceptibilité magnétique du sodium est de +16e-6 cm^3/mol.

En électromagnétisme, la susceptibilité magnétique est la mesure de l’aimantation d’une substance. La susceptibilité magnétique est un facteur de proportionnalité sans dimension qui indique le degré d’aimantation du sodium en réponse à un champ magnétique appliqué.