Sodyum (simgesi Na, atom numarası 11, atom ağırlığı 23,0), ALKALİ METALLER'den biridir. Gümüş beyazı renklidir; havada hızla donuklaşır. Karanlıkta görülen yeşil bir fosforesans (Bk. LÜMİNESANS) yayar. Bir metal olarak çok hafiftir (yoğunluğu 0,93 gr/cm!)ve suda yüzer. Suyla tepkimeye girerek sodyum hidroksit (kostik soda) ve hidrojen verir:
2Na + 2H2Oà2NaOH + H2
sodyum +suàsodyum+hidrojen
metalihidroksit
Sodyum metali, ilk olarak Sir Humphry DAVY'nin erimiş kostik sodanın (sodyum hidroksit) elektrolizini başardığı 1807 yılında yalıtıldı. Oysa bileşiklerinden ikisi, eski çağlardan beri bilinir. Bunlardan sodyum klorür (sofra tuzu, Bk. TUZ ÜRETİMİ), yaşamsal önem taşımasının yanı sıra, besinleri korumak ve tat vermek için çok eski çağlardan bu yana kullanılır. Öteki önemli bileşiğiyse, sodyum karbonat ya da sodadır. Sodyum karbonat doğada natron minerali olarak bulunur. Ayrıca, deniz kıyısında yetişen bitki küllerinin suyla işleme sokulmasıyla, çözelti biçiminde de elde edilmiştir. Kara ya da derin deniz bitkilerinin aynı yolla işlenmesiyle, «bitkisel alkali» ya da «potas» adı verilen benzer bir bileşik elde edilir. Bu bileşik,potasyum karbonattır (K2COi).
Sofra tuzu (NaCl), soda (Na2CO>), boraks (sodyum tetraborat, Na2B,0,) ve Şili güherçilesi (sodyum nitrat, NaNOs) yataklarının yanı sıra, sodyum, genellikle alüminosilikat biçiminde, birçok kayada da yeralır.
Üretimi: Sodyumun, ilk olarak Davy tarafından, ELEKTROLİZ yoluyla elde edildiğini söylemiştik. Ama eski ticari üretim yöntemlerinde, büyük miktarlardaelektrik enerjisinin ekonomik olarak elde edilememesi nedeniyle, bu teknikten yararlanılmadı. 1880 yıllarında sodyum, Castner tarafından geliştirilen bir yöntemle üretildi. Kostik soda ve zift biçiminde karbonun gözenekli demir varlığında 1 000°C'a ısıtılmasına dayanan Castner yönteminde, kostik soda, karbon tarafından metal sodyuma indirgeniyordu (Bk. YÜKSELTGENME VE İNDİRGENME). 1890 yıllarında elektrik üretim teknolojisinin ilerlemesi, Castner'ın Davy'nin özgün yöntemine dönmesine yolaçtı. Castner, elektrolit olarak kostik soda kullandı ve sodayı, erime sıcaklığının 10°C kadar üstünde tutarak, bir elektroliz hücresi geliştirdi. Kostik sodanın 318°C olan erime sıcaklığı, sodyum klorür ve sodyum karbonat katılarak 300°C'ın altına indirilir. Sodyum, hücrenin dibine kadar batırılmış bir demir çubuk olan katot (eksi elektrot) üstünde oluşur. Açığa çıkan sodyum, yoğunluğunun düşük olması nedeniyle, erimiş sodyum hidroksit yüzeyine toplanır ve bir kepçeyle alınır. Hidroksil iyonları, demir katodu halka biçiminde saran nikel anota. (artı elektrot) gider ve orada su ile oksijene dönüşürler. Su, elektrolit içinde çözünür, ya elektrolizlenir ya da yeni oluşmuş sodyuma giderek onunla tepkimeye girer. Her iki durumda da sodyumla birlikte hidrojen de oluşur ve hücrenin verimi yarıya düşer. Anot ile katot arasına bir nikel kafes yerleştirilerek, sodyumun anot bölgesine yayınması engellenir. Tersi, tehlikeli (patlayıcı) bir karışımın oluşmasına yolaçabilir.
Klorür elektrolizi yoluyla sodyum üretimi.. Castner yönteminden çeşitli bakımlardan üstündür. Sodyum klorür, kaya tuzu yataklarından ya da deniz suyunun buharlaştırılması yoluyla kolayca elde edilebilir. Oysa Castner yönteminde kullanılan sodyum hidroksidin, tuzlu su elektroliziyle hazırlanması gerekir. Ayrıca, sodyum klorürün elektrolizinde hücrede su oluşmadığı için, en üst kuramsal verim % 100'dür; ne hidrojen, ne de oksijen oluşur ve anotta toplanan klor, değerli bir yan üründür. Bütün bu üstünlüklere karşılık, arı sodyum klorür 805°C'ta erir. Bu sıcaklıkta hem sodyum metali buharlaşır (877C'ta kaynar), hem de sodyumun erimiş elektrolitteki çözünürlüğü, yöntemi kullanışsız kılacak oranda büyüktür. Bu sorunların ikiside, sodyum karbonat katma yoluyla elektrolitin erime noktasının 600cC'ın altına düşürülmesiyle giderilir. Sodyum normal olarak, sodyum klorürden Downs hücresinde üretilir. Castner hücresine benzeyen Downs hücresinde anot, karbondan yapılmış ve ortaya yerleştirilmiştir; sodyum, anodu çevreleyen demirden yapılmış katot üstünde oluşur. Downs hücresi, Castner hücresinin iki katı büyük akım şiddetiyle, ama onunkinin yarısı kadar bir gerilimle çalışır. Dolayısıyle, yöntemde kullanılan toplam enerji de daha fazla değildir. Sodyum klorürün kolay elde edilmesi ve yan ürün olarak klor vermesi, Downs yönteminin yaygın biçimde kullanılmasını sağlamıştır.
Kullanım alanları: Sodyumun başlıca kullanım alanı, sodyum bileşiklerinin üretimidir. Sodyum peroksit (NatOı), sodyum metali üstünden 300cC'ta kuru hava geçirilerek elde edilir; hem kumaşların ağartılmasında kullanılır, hem de unun beyazlatılmasında gerekli olan benzoil peroksit (CtH,COO)ı gibi öteki ağartıcıların yapımında işe yarar. Sodyum siyanür (NaCN), büyük miktarlarda ALTIN üretiminde, çeliklerin yüzey sertleştirmesinde ve ELEKTROLİZLE KAPLAMA banyolarında kullanılır; iki aşamada hazırlanır. Önce sodyum metalinin 350°C'ta amonyak içinde ısıtılmasıyla, sodyum amit (NaNHt) elde edilir. Bu bileşik, boyarmadde endüstrisinde ve PATLAYICILAR'dan biri olan kurşun azotür (PblNth) üretiminde kullanılır. İkinci aşamada sodyum amit, akkor halde odun kömürüyle tepkimeye sokularak, sodyum siyanür elde edilir.
Sodyum, deterjanlarda kullanılan sodyum alkil sülfatların yapımında da önemli yer tutar. Ayrıca, motor yakıtlarına vuruntuyu önlemek için katılan tetraetil kurşun (Pb[CıHs]J, bir sodyumkurşun alaşımının etilklorürletCıHiCl) tepkimeye girmesiyle elde edilir; sodyum metali, alüminyumsilisyum alaşımlarına % 0,1'den az oranlarda katılır.
Sıvı sodyum, yüksek ısı iletkenliği ve kapasitesi nedeniyle, bazı içten yanmalı motor valflarının üretiminde kullanılır. Valf gövdesi, valf başında kalan ısıyı alan sodyumla doldurulur. Sodyumun erime noktası, potasyum katılarak uygun bir biçimde düşürülebilir: % 23 sodyum, % 77 potasyum içeren alaşımın erime noktası —12cC'tır. Başka bir deyişle, bu alaşım, oda sıcaklığında, cıva gibi sıvıdır. Bu tür alaşımlar, yüksek sıcaklık termometrelerinde kullanılabilir.
Sodyumdan, elektrik enerjisi aktarımında iletken olarak da yararlanılır. İletkenliğinin hacim bakımından bakırın üçte biri kadar olmasına karşılık, ağırlık açısından bakırdan yaklaşık üç kez daha iyidir. Ayrıca sodyum, bakırdan ucuzdur.
Bazı sokak lambalarında, sodyum buharlarıyla doldurulmuş DEŞARJ TÜPÜ kullanılır. Sodyum atomundaki elektronlar, yüksek gerilim yardımıyla uyarılmış enerji düzeylerine çıkarlar ve temel enerji düzeylerine geri dönerlerken monokromatik (tekrenkli) ışık yayarlar. Tüplerin içine neon gazı doldurulduğunda, ısınma sonucu kırmızı ışık yayılır.


Kaynak:4-cilt:6

Nüve Forum » kütüphane » Bilim ve Teknoloji » Araçlar ve Gereçler »