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+.
Le sodium métallique est principalement utilisé pour la production de borohydrure de sodium, d’azoture de sodium, d’indigo et de triphénylphosphine. Employés uniquement dans des applications plutôt spécialisées, seuls environ 100 000 tonnes de sodium métallique sont produites annuellement. Le sodium est maintenant produit commercialement par électrolyse du chlorure de sodium fondu.
Protons et neutrons dans le Sodium
Le sodium est un élément chimique de numéro atomique 11, ce qui signifie qu’il y a 11 protons dans son noyau. Le nombre total de protons dans le noyau est appelé le numéro atomique de l’atome et reçoit le symbole Z. La charge électrique totale du noyau est donc +Ze, où e (charge élémentaire) vaut 1 602 x 10-19 coulombs.
Le nombre total de neutrons dans le noyau d’un atome est appelé le nombre de neutrons de l’atome et reçoit le symbole N. Le nombre de neutrons plus le numéro atomique est égal au nombre de masse atomique: N+Z=A . La différence entre le nombre de neutrons et le numéro atomique est appelée excès de neutrons: D = N – Z = A – 2Z.
Pour les éléments stables, il existe généralement une variété d’isotopes stables. Les isotopes sont des nucléides qui ont le même numéro atomique et sont donc le même élément, mais diffèrent par le nombre de neutrons. Les nombres de masse des isotopes typiques du sodium sont de 23.
Principaux isotopes du Sodium
Son seul isotope stable est le 23Na. Deux isotopes cosmogéniques radioactifs sont le sous-produit de la spallation des rayons cosmiques: le 22Na a une demi-vie de 2,6 ans et le 24Na, une demi-vie de 15 heures; tous les autres isotopes ont une demi-vie inférieure à une minute.
Le sodium-23 est composé de 11 protons, 12 neutrons et 11 électrons. L’exposition aiguë aux rayonnements neutroniques (par exemple, suite à un accident de criticité nucléaire) convertit une partie du 23Na stable dans le plasma sanguin humain en 24
Na. En mesurant la concentration de cet isotope, la dose de rayonnement neutronique à la victime peut être calculée.
Le sodium-22 est composé de 11 protons, 11 neutrons et 11 électrons. L’odium-22 est un isotope radioactif du sodium, subissant une émission de positons vers 22Ne avec une demi-vie de 2,605 ans. Il est également couramment utilisé comme source de positrons dans la spectroscopie d’annihilation de positrons.
Le sodium-24 est composé de 11 protons, 12 neutrons et 11 électrons. Le sodium-24 est l’un des isotopes les plus importants. Il est radioactif et créé à partir de sodium 23 commun par bombardement de neutrons. Son activité représente donc l’essentiel de l’activité des fluides de refroidissement du réacteur lorsque le réacteur est à pleine puissance.
Isotopes instables typiques
| Isotope | Demi-vie | Mode de décomposition | Produit |
| 22Na | 2602 a | désintégration des positrons | 22Ne |
| 24Na | 14 h 96 | désintégration bêta | 24Mg |
Électrons et configuration électronique
Le nombre d’électrons dans un atome électriquement neutre est le même que le nombre de protons dans le noyau. Par conséquent, le nombre d’électrons dans l’atome neutre de sodium est de 11. Chaque électron est influencé par les champs électriques produits par la charge nucléaire positive et les autres (Z – 1) électrons négatifs de l’atome.
Le nombre d’électrons et leur disposition étant responsables du comportement chimique des atomes, le numéro atomique identifie les différents éléments chimiques. La configuration de ces électrons découle des principes de la mécanique quantique. Le nombre d’électrons dans les couches d’électrons de chaque élément, en particulier la couche de valence la plus externe, est le principal facteur déterminant son comportement de liaison chimique. Dans le tableau périodique, les éléments sont classés par ordre croissant de numéro atomique Z.
La configuration électronique du sodium est [Ne] 3s1.
Les états d’oxydation possibles sont -1; +1.
Les atomes de sodium ont 11 électrons, un de plus que la configuration stable du néon gaz noble. Le sodium forme généralement des composés ioniques impliquant le cation Na+. Le sodium est généralement assez réactif avec l’air, et la réactivité est fonction de l’humidité relative ou de la teneur en vapeur d’eau de l’air. La corrosion du sodium solide par l’oxygène est également accélérée par la présence de petites quantités d’impuretés dans le sodium. Dans l’air ordinaire, le sodium métallique réagit pour former un film d’hydroxyde de sodium, qui peut rapidement absorber le dioxyde de carbone de l’air, formant du bicarbonate de sodium.
Le sodium métallique peut être facilement coupé avec un couteau et est un bon conducteur d’électricité et de chaleur car il n’a qu’un seul électron dans sa couche de valence, ce qui entraîne une liaison métallique faible et des électrons libres, qui transportent de l’énergie.
Composé de Sodium le plus courant
Le sel est principalement du chlorure de sodium, le composé ionique de formule NaCl, représentant des proportions égales de sodium et de chlore. Le sel de mer et le sel fraîchement extrait (dont une grande partie est du sel de mer des mers préhistoriques) contiennent également de petites quantités d’oligo-éléments (qui, dans ces petites quantités, sont généralement bons pour la santé des plantes et des animaux.
Un proton est l’une des particules subatomiques qui composent la matière. Dans l’univers, les protons sont abondants, constituant environ la moitié de toute la matière visible. Il a une charge électrique positive (+1e) et une masse au repos égale à 1,67262 × 10−27 kg ( 938,272 MeV/c2) — légèrement plus léger que celui du neutron mais près de 1836 fois supérieur à celui de l’électron. Le proton a un rayon carré moyen d’environ 0,87 × 10−15 m, ou 0,87 fm, et c’est un spin – ½ fermion.
Les protons existent dans les noyaux des atomes typiques, avec leurs homologues neutres, les neutrons. Les neutrons et les protons, communément appelés nucléons, sont liés ensemble dans le noyau atomique, où ils représentent 99,9 % de la masse de l’atome. Les recherches en physique des particules de haute énergie au XXe siècle ont révélé que ni le neutron ni le proton ne sont le plus petit élément constitutif de la matière.
Le tableau périodique est un affichage tabulaire des éléments chimiques organisés en fonction de leurs numéros atomiques, de leurs configurations électroniques et de leurs propriétés chimiques. La configuration électronique est la distribution des électrons d’un atome ou d’une molécule (ou d’une autre structure physique) dans des orbitales atomiques ou moléculaires. La connaissance de la configuration électronique des différents atomes est utile pour comprendre la structure du tableau périodique des éléments.
Chaque solide, liquide, gaz et plasma est composé d’atomes neutres ou ionisés. Les propriétés chimiques de l’atome sont déterminées par le nombre de protons, en fait, par le nombre et la disposition des électrons. La configuration de ces électrons découle des principes de la mécanique quantique. Le nombre d’électrons dans les couches d’électrons de chaque élément, en particulier la couche de valence la plus externe, est le principal facteur déterminant son comportement de liaison chimique. Dans le tableau périodique, les éléments sont classés par ordre croissant de numéro atomique Z.
C’est le principe d’exclusion de Pauli qui exige que les électrons d’un atome occupent différents niveaux d’énergie au lieu qu’ils se condensent tous dans l’état fondamental. L’ordre des électrons dans l’état fondamental des atomes multiélectrons commence par l’état d’énergie le plus bas (état fondamental) et se déplace progressivement de là vers le haut de l’échelle d’énergie jusqu’à ce que chacun des électrons de l’atome se soit vu attribuer un ensemble unique de nombres quantiques. Ce fait a des implications essentielles pour la construction du tableau périodique des éléments.
Les deux premières colonnes sur le côté gauche du tableau périodique sont celles où les sous-couches s sont occupées. Pour cette raison, les deux premières lignes du tableau périodique sont étiquetées le bloc s. De même, le bloc p sont les six colonnes les plus à droite du tableau périodique, le bloc d est les 10 colonnes du milieu du tableau périodique, tandis que le bloc f est la section de 14 colonnes qui est normalement représentée comme détachée du corps principal. du tableau périodique. Il pourrait faire partie du corps principal, mais alors le tableau périodique serait plutôt long et encombrant.
Pour les atomes avec de nombreux électrons, cette notation peut devenir longue et donc une notation abrégée est utilisée. La configuration électronique peut être visualisée comme les électrons de cœur, équivalents au gaz noble de la période précédente, et les électrons de valence (par exemple [Xe] 6s2 pour le baryum).
États d’oxydation
Les états d’oxydation sont généralement représentés par des nombres entiers qui peuvent être positifs, nuls ou négatifs. La plupart des éléments ont plus d’un état d’oxydation possible. Par exemple, le carbone a neuf états d’oxydation entiers possibles de -4 à +4.
La définition actuelle de l’état d’oxydation du livre d’or IUPAC est:
« L’état d’oxydation d’un atome est la charge de cet atome après approximation ionique de ses liaisons hétéronucléaires… »
et le terme nombre d’oxydation est presque synonyme. Un élément qui n’est combiné à aucun autre élément différent a un état d’oxydation de 0. L’état d’oxydation 0 se produit pour tous les éléments – c’est simplement l’élément sous sa forme élémentaire. Un atome d’un élément dans un composé aura un état d’oxydation positif s’il a eu des électrons retirés. De même, l’ajout d’électrons entraîne un état d’oxydation négatif. Nous avons également distingué les états d’oxydation possibles et communs de chaque élément. Par exemple, le silicium a neuf états d’oxydation entiers possibles de -4 à +4, mais seuls -4, 0 et +4 sont des états d’oxydation communs.
Résumé
| Élément | Sodium |
| Nombre de protons | 11 |
| Nombre de neutrons (isotopes typiques) | 23 |
| Nombre d’électrons | 11 |
| Configuration électronique | [Ne] 3s1 |
| États d’oxydation | -1; +1 |
Source : www.luciteria.com
Autres propriétés du Sodium
