El sodio es un elemento químico ; su símbolo es Na (del neolatín natrium ) y su número atómico es 11. Es un metal blando, de color blanco plateado y muy reactivo . El sodio es un metal alcalino , que se encuentra en el grupo 1 de la tabla periódica. Su único isótopo estable es el 23 Na. El metal libre no se encuentra en la naturaleza y debe prepararse a partir de compuestos. El sodio es el sexto elemento más abundante en la corteza terrestre y existe en numerosos minerales como los feldespatos , la sodalita y la halita (NaCl). Muchas sales de sodio son muy solubles en agua: los iones de sodio se han lixiviado por la acción del agua de los minerales de la Tierra durante eones, y por lo tanto el sodio y el cloro son los elementos disueltos más comunes por peso en los océanos.
El sodio fue aislado por primera vez por Humphry Davy en 1807 mediante la electrólisis del hidróxido de sodio . Entre muchos otros compuestos útiles del sodio, el hidróxido de sodio ( lejía ) se utiliza en la fabricación de jabón , y el cloruro de sodio ( sal comestible ) es un agente descongelante y un nutriente para los animales, incluidos los humanos.
El sodio es un elemento esencial para todos los animales y algunas plantas. Los iones de sodio son el catión principal en el líquido extracelular (LEC) y, como tal, son el principal contribuyente a la presión osmótica del LEC . [8] Las células animales bombean activamente iones de sodio fuera de las células por medio de la bomba de sodio-potasio , un complejo enzimático incrustado en la membrana celular , para mantener una concentración aproximadamente diez veces mayor de iones de sodio fuera de la célula que en el interior. [9] En las células nerviosas , el flujo repentino de iones de sodio hacia la célula a través de canales de sodio dependientes de voltaje permite la transmisión de un impulso nervioso en un proceso llamado potencial de acción .
El sodio, a temperatura y presión estándar, es un metal blando y plateado que se combina con el oxígeno del aire y forma óxidos de sodio . El sodio a granel suele almacenarse en aceite o en un gas inerte. El sodio metálico se puede cortar fácilmente con un cuchillo. Es un buen conductor de electricidad y calor. Debido a que tiene una masa atómica baja y un radio atómico grande, el sodio es el tercer metal menos denso de todos los metales elementales y es uno de los tres únicos metales que pueden flotar en el agua, los otros dos son el litio y el potasio. [10]
Los puntos de fusión (98 °C) y ebullición (883 °C) del sodio son más bajos que los del litio pero más altos que los de los metales alcalinos más pesados potasio, rubidio y cesio, siguiendo tendencias periódicas a lo largo del grupo. [11] Estas propiedades cambian drásticamente a presiones elevadas: a 1,5 Mbar , el color cambia de metálico plateado a negro; a 1,9 Mbar el material se vuelve transparente con un color rojo; y a 3 Mbar, el sodio es un sólido claro y transparente. Todos estos alótropos de alta presión son aislantes y electruros . [12]
En una prueba de llama , el sodio y sus compuestos brillan de color amarillo [13] porque los electrones 3s excitados del sodio emiten un fotón cuando caen de 3p a 3s; la longitud de onda de este fotón corresponde a la línea D a aproximadamente 589,3 nm. Las interacciones de espín-órbita que involucran al electrón en el orbital 3p dividen la línea D en dos, a 589,0 y 589,6 nm; las estructuras hiperfinas que involucran ambos orbitales causan muchas más líneas. [14]
Se conocen veinte isótopos de sodio, pero sólo el 23 Na es estable. El 23 Na se crea en el proceso de quema de carbono en las estrellas fusionando dos átomos de carbono ; esto requiere temperaturas superiores a 600 megakelvins y una estrella de al menos tres masas solares. [15] Dos isótopos radiactivos y cosmogénicos son el subproducto de la espalación de rayos cósmicos : el 22 Na tiene una vida media de 2,6 años y el 24 Na, una vida media de 15 horas; todos los demás isótopos tienen una vida media de menos de un minuto. [16]
Se han descubierto dos isómeros nucleares , el de mayor duración es el 24m Na, con una vida media de unos 20,2 milisegundos. La radiación neutrónica aguda, como la de un accidente nuclear crítico , convierte parte del 23 Na estable presente en la sangre humana en 24 Na; la dosis de radiación neutrónica de una víctima se puede calcular midiendo la concentración de 24 Na en relación con el 23 Na. [17]
Los átomos de sodio tienen 11 electrones, uno más que la configuración estable del gas noble neón . Las energías de ionización primera y segunda son 495,8 kJ/mol y 4562 kJ/mol, respectivamente. Como resultado, el sodio suele formar compuestos iónicos que involucran al catión Na + . [18]
El sodio metálico es generalmente menos reactivo que el potasio y más reactivo que el litio . [19] El sodio metálico es altamente reductor, con un potencial de reducción estándar para el par Na + /Na de -2,71 voltios, [20] aunque el potasio y el litio tienen potenciales aún más negativos. [21]
Los compuestos de sodio son de inmensa importancia comercial, siendo particularmente centrales para las industrias que producen vidrio , papel , jabón y textiles . [22] Los compuestos de sodio más importantes son la sal de mesa (Na Cl ), carbonato de sodio (Na 2 CO 3 ), bicarbonato de sodio (Na HCO 3 ), soda cáustica (NaOH), nitrato de sodio (Na NO 3 ), fosfatos de di- y tri- sodio , tiosulfato de sodio (Na 2 S 2 O 3 ·5H 2 O) y bórax (Na 2 B 4 O 7 ·10H 2 O). [23] En los compuestos, el sodio generalmente está unido iónicamente al agua y aniones y se considera un ácido de Lewis duro . [24]
La mayoría de los jabones son sales sódicas de ácidos grasos . Los jabones de sodio tienen una temperatura de fusión más alta (y parecen "más duros") que los jabones de potasio. [23]
Al igual que todos los metales alcalinos , el sodio reacciona exotérmicamente con el agua. La reacción produce soda cáustica ( hidróxido de sodio ) y gas hidrógeno inflamable . Cuando se quema en el aire, forma principalmente peróxido de sodio con algo de óxido de sodio . [25]
El sodio tiende a formar compuestos solubles en agua, como haluros , sulfatos , nitratos , carboxilatos y carbonatos . Las principales especies acuosas son los complejos acuosos [Na(H 2 O) n ] + , donde n = 4–8; con n = 6 indicado a partir de datos de difracción de rayos X y simulaciones por computadora. [26]
La precipitación directa de sales de sodio a partir de soluciones acuosas es poco frecuente porque las sales de sodio suelen tener una alta afinidad por el agua. Una excepción es el bismutato de sodio (NaBiO 3 ), [27] que es insoluble en agua fría y se descompone en agua caliente. [28] Debido a la alta solubilidad de sus compuestos, las sales de sodio suelen aislarse como sólidos por evaporación o por precipitación con un antidisolvente orgánico, como el etanol ; por ejemplo, solo 0,35 g/L de cloruro de sodio se disolverán en etanol. [29] Los éteres corona , como el 15-corona-5 , pueden utilizarse como catalizador de transferencia de fase . [30]
El contenido de sodio de las muestras se determina mediante espectrofotometría de absorción atómica o mediante potenciometría utilizando electrodos selectivos de iones. [31]
Al igual que los demás metales alcalinos, el sodio se disuelve en amoníaco y algunas aminas para dar soluciones de colores intensos; la evaporación de estas soluciones deja una película brillante de sodio metálico. Las soluciones contienen el complejo de coordinación [Na(NH 3 ) 6 ] + , con la carga positiva contrarrestada por electrones como aniones ; los criptandos permiten el aislamiento de estos complejos como sólidos cristalinos. El sodio forma complejos con éteres corona, criptandos y otros ligandos. [32]
Por ejemplo, el 15-corona-5 tiene una alta afinidad por el sodio porque el tamaño de la cavidad del 15-corona-5 es de 1,7–2,2 Å, lo que es suficiente para que quepa el ion sodio (1,9 Å). [33] [34] Los criptandos, como los éteres corona y otros ionóforos , también tienen una alta afinidad por el ion sodio; los derivados del álcali Na − se pueden obtener [35] mediante la adición de criptandos a soluciones de sodio en amoníaco mediante desproporción . [36]
Se han preparado muchos compuestos organosódicos. Debido a la alta polaridad de los enlaces C-Na, se comportan como fuentes de carbaniones (sales con aniones orgánicos ). Algunos derivados bien conocidos incluyen ciclopentadienuro de sodio (NaC 5 H 5 ) y tritil sodio ((C 6 H 5 ) 3 CNa). [37] El naftaleno de sodio , Na + [C 10 H 8 •] − , un fuerte agente reductor, se forma al mezclar Na y naftaleno en soluciones etéreas. [38]
El sodio forma aleaciones con muchos metales, como potasio, calcio , plomo y los elementos del grupo 11 y 12. El sodio y el potasio forman KNa 2 y NaK . El NaK es 40–90% potasio y es líquido a temperatura ambiente . Es un excelente conductor térmico y eléctrico. Las aleaciones de sodio-calcio son subproductos de la producción electrolítica de sodio a partir de una mezcla de sales binarias de NaCl-CaCl 2 y una mezcla ternaria NaCl-CaCl 2 -BaCl 2 . El calcio es solo parcialmente miscible con el sodio, y el 1–2% de éste disuelto en el sodio obtenido de dichas mezclas se puede precipitar enfriando a 120 °C y filtrando. [39]
En estado líquido, el sodio es completamente miscible con el plomo. Existen varios métodos para hacer aleaciones de sodio y plomo. Uno es fundirlos juntos y otro es depositar el sodio electrolíticamente sobre cátodos de plomo fundido. NaPb 3 , NaPb, Na 9 Pb 4 , Na 5 Pb 2 y Na 15 Pb 4 son algunas de las aleaciones de sodio y plomo conocidas. El sodio también forma aleaciones con oro (NaAu 2 ) y plata (NaAg 2 ). Se sabe que los metales del grupo 12 ( zinc , cadmio y mercurio ) forman aleaciones con sodio. NaZn 13 y NaCd 2 son aleaciones de zinc y cadmio. El sodio y el mercurio forman NaHg, NaHg 4 , NaHg 2 , Na 3 Hg 2 y Na 3 Hg. [40]
Debido a su importancia para la salud humana, la sal ha sido durante mucho tiempo un producto básico importante. En la Europa medieval, se utilizaba un compuesto de sodio con el nombre latino de sodanum como remedio para el dolor de cabeza . Se cree que el nombre sodio tiene su origen en el árabe suda , que significa dolor de cabeza, ya que las propiedades para aliviar el dolor de cabeza del carbonato de sodio o soda eran bien conocidas en la antigüedad. [41]
Aunque el sodio, a veces llamado soda , había sido reconocido desde hacía mucho tiempo en compuestos, el metal en sí no fue aislado hasta 1807 por Sir Humphry Davy a través de la electrólisis del hidróxido de sodio . [42] [43] En 1809, el físico y químico alemán Ludwig Wilhelm Gilbert propuso los nombres Natronium para el "sodio" de Humphry Davy y Kalium para el "potasio" de Davy. [44]
La abreviatura química del sodio fue publicada por primera vez en 1814 por Jöns Jakob Berzelius en su sistema de símbolos atómicos, [45] [46] y es una abreviatura del nombre neolatino del elemento natrium , que se refiere al natrón egipcio , [41] una sal mineral natural que consiste principalmente en carbonato de sodio hidratado. El natrón históricamente tuvo varios usos industriales y domésticos importantes, eclipsados más tarde por otros compuestos de sodio. [47]
El sodio confiere a las llamas un color amarillo intenso. Ya en 1860, Kirchhoff y Bunsen observaron la alta sensibilidad de una prueba de llama de sodio y afirmaron en Annalen der Physik und Chemie : [48]
En un rincón de nuestra habitación de 60 m3, más alejado del aparato, hicimos explotar 3 mg de clorato de sodio con azúcar de leche mientras observábamos la llama no luminosa delante de la rendija. Después de un rato, brilló de un amarillo brillante y mostró una fuerte línea de sodio que desapareció solo después de 10 minutos. A partir del peso de la sal de sodio y el volumen de aire en la habitación, calculamos fácilmente que una parte en peso de aire no podría contener más de 1/20 millonésima parte en peso de sodio.
La corteza terrestre contiene un 2,27% de sodio, lo que lo convierte en el sexto elemento más abundante en la Tierra y el cuarto metal más abundante, detrás del aluminio , el hierro , el calcio y el magnesio y por delante del potasio. [49] La abundancia oceánica estimada del sodio es de 10,8 gramos por litro. [50] Debido a su alta reactividad, nunca se encuentra como elemento puro. Se encuentra en muchos minerales, algunos muy solubles, como la halita y el natrón , otros mucho menos solubles, como el anfíbol y la zeolita . La insolubilidad de ciertos minerales de sodio como la criolita y el feldespato surge de sus aniones poliméricos, que en el caso del feldespato es un polisilicato. En el universo, el sodio es el decimoquinto elemento más abundante con una abundancia de 20.000 partes por mil millones, [51] lo que hace que el sodio sea el 0,002% de los átomos totales del universo.
El sodio atómico tiene una muy fuerteLínea espectral en la parte amarilla-naranja del espectro (la misma línea que se usa en las farolas de vapor de sodio ). Esta aparece como una línea de absorción en muchos tipos de estrellas, incluido el Sol . La línea fue estudiada por primera vez en 1814 por Joseph von Fraunhofer durante su investigación de las líneas en el espectro solar, ahora conocidas como líneas de Fraunhofer . Fraunhofer la llamó línea "D", aunque ahora se sabe que en realidad es un grupo de líneas muy espaciadas divididas por una estructura fina e hiperfina . [52]
La fuerza de la línea D permite su detección en muchos otros entornos astronómicos. En las estrellas, se observa en cualquiera cuya superficie sea lo suficientemente fría como para que el sodio exista en forma atómica (en lugar de ionizada). Esto corresponde a estrellas de tipo F y más frías. Muchas otras estrellas parecen tener una línea de absorción de sodio, pero en realidad está causada por el gas en el medio interestelar en primer plano . Las dos pueden distinguirse mediante espectroscopia de alta resolución, porque las líneas interestelares son mucho más estrechas que las ensanchadas por la rotación estelar . [53]
También se ha detectado sodio en numerosos entornos del Sistema Solar , incluidas las exosferas de Mercurio [54] y la Luna [55] , así como en muchos otros cuerpos. Algunos cometas tienen una cola de sodio [56] , que se detectó por primera vez en las observaciones del cometa Hale–Bopp en 1997. [57] Incluso se ha detectado sodio en las atmósferas de algunos planetas extrasolares mediante espectroscopia de tránsito [58] .
El sodio metálico, que se emplea en aplicaciones bastante especializadas, produce anualmente unas 100.000 toneladas. [22] El sodio metálico se produjo por primera vez de forma comercial a finales del siglo XIX [39] mediante la reducción carbotérmica del carbonato de sodio a 1100 °C, como primer paso del proceso Deville para la producción de aluminio: [59] [60] [61]
La gran demanda de aluminio creó la necesidad de producir sodio. La introducción del proceso Hall-Héroult para la producción de aluminio mediante la electrolisis de un baño de sal fundida puso fin a la necesidad de grandes cantidades de sodio. En 1886 se desarrolló un proceso relacionado basado en la reducción del hidróxido de sodio. [59]
El sodio ahora se produce comercialmente a través de la electrólisis del cloruro de sodio fundido (sal común), basándose en un proceso patentado en 1924. [62] [63] Esto se hace en una celda Downs en la que el NaCl se mezcla con cloruro de calcio para reducir el punto de fusión por debajo de 700 °C. [64] Como el calcio es menos electropositivo que el sodio, no se depositará calcio en el cátodo. [65] Este método es menos costoso que el proceso Castner anterior (la electrólisis del hidróxido de sodio ). [66] Si se requiere sodio de alta pureza, se puede destilar una o varias veces.
El mercado del sodio es volátil debido a la dificultad de su almacenamiento y transporte; debe almacenarse bajo una atmósfera de gas inerte seco o aceite mineral anhidro para evitar la formación de una capa superficial de óxido de sodio o superóxido de sodio . [67]
Aunque el sodio metálico tiene algunos usos importantes, las principales aplicaciones para el sodio utilizan compuestos; millones de toneladas de cloruro de sodio , hidróxido y carbonato se producen anualmente. El cloruro de sodio se utiliza ampliamente para anticongelante y descongelante y como conservante; ejemplos de los usos del bicarbonato de sodio incluyen la cocción, como agente leudante y el chorro de soda . Junto con el potasio, a muchos medicamentos importantes se les agrega sodio para mejorar su biodisponibilidad ; aunque el potasio es el mejor ion en la mayoría de los casos, se elige el sodio por su menor precio y peso atómico. [68] El hidruro de sodio se utiliza como base para varias reacciones (como la reacción aldólica ) en química orgánica.
El sodio metálico se utiliza principalmente para la producción de borohidruro de sodio , azida de sodio , índigo y trifenilfosfina . Un uso que alguna vez fue común fue la fabricación de tetraetilo de plomo y titanio metálico; debido al abandono del TEL y a los nuevos métodos de producción de titanio, la producción de sodio disminuyó después de 1970. [22] El sodio también se utiliza como metal de aleación, agente anticalcáreo [69] y como agente reductor de metales cuando otros materiales son ineficaces.
Nótese que el elemento libre no se utiliza como agente de incrustación, los iones en el agua se intercambian por iones de sodio. Las lámparas de plasma de sodio ("vapor") se utilizan a menudo para el alumbrado público en las ciudades, arrojando una luz que va del amarillo anaranjado al melocotón a medida que aumenta la presión. [70] Por sí solo o con potasio , el sodio es un desecante ; da una coloración azul intensa con benzofenona cuando el desecante está seco. [71]
En la síntesis orgánica , el sodio se utiliza en varias reacciones, como la reducción de Birch , y la prueba de fusión de sodio se lleva a cabo para analizar cualitativamente los compuestos. [72] El sodio reacciona con alcoholes y da alcóxidos , y cuando el sodio se disuelve en una solución de amoníaco, se puede utilizar para reducir alquinos a trans- alquenos . [73] [74] Los láseres que emiten luz en la línea D del sodio se utilizan para crear estrellas guía láser artificiales que ayudan en la óptica adaptativa para telescopios de luz visible terrestres. [75]
El sodio líquido se utiliza como fluido de transferencia de calor en reactores rápidos refrigerados por sodio [77] porque tiene la alta conductividad térmica y la baja sección transversal de absorción de neutrones requeridas para lograr un alto flujo de neutrones en el reactor. [78] El alto punto de ebullición del sodio permite que el reactor funcione a presión ambiental (normal), [78] pero las desventajas incluyen su opacidad, que dificulta el mantenimiento visual, y sus propiedades fuertemente reductoras. El sodio explotará en contacto con el agua, aunque solo arderá suavemente en el aire. [79]
El bombardeo de neutrones durante el funcionamiento puede producir sodio-24 radiactivo , lo que supone un ligero riesgo de radiación; la radiactividad cesa a los pocos días de retirarlo del reactor. [80] Si es necesario apagar un reactor con frecuencia, se utiliza NaK . Como el NaK es un líquido a temperatura ambiente, el refrigerante no se solidifica en las tuberías. [81]
En este caso, la piroforicidad del potasio requiere precauciones adicionales para prevenir y detectar fugas. [82] Otra aplicación de transferencia de calor son las válvulas de asiento en motores de combustión interna de alto rendimiento; los vástagos de las válvulas están parcialmente llenos de sodio y funcionan como un tubo de calor para enfriar las válvulas. [83]
En los seres humanos, el sodio es un mineral esencial que regula el volumen sanguíneo , la presión arterial, el equilibrio osmótico y el pH . Se estima que el requerimiento fisiológico mínimo de sodio oscila entre unos 120 miligramos por día en los recién nacidos y 500 miligramos por día a partir de los 10 años de edad. [84]
El cloruro de sodio , también conocido como sal comestible o sal de mesa [85] (fórmula química NaCl ), es la principal fuente de sodio ( Na ) en la dieta, y se utiliza como condimento y conservante en productos como conservas encurtidas y cecina ; para los estadounidenses, la mayor parte del cloruro de sodio proviene de alimentos procesados . [86] Otras fuentes de sodio son su presencia natural en los alimentos y aditivos alimentarios como el glutamato monosódico (GMS), el nitrito de sodio , la sacarina de sodio, el bicarbonato de sodio y el benzoato de sodio . [87]
El Instituto de Medicina de Estados Unidos ha establecido su nivel máximo tolerable de ingesta de sodio en 2,3 gramos por día, [88] pero la persona promedio en los Estados Unidos consume 3,4 gramos por día. [89] La Asociación Estadounidense del Corazón recomienda no más de 1,5 g de sodio por día. [90]
El Comité de Revisión de la Ingesta Dietética de Referencia para el Sodio y el Potasio, que forma parte de las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina, ha determinado que no hay suficiente evidencia de estudios de investigación para establecer valores de Requerimiento Promedio Estimado (EAR) y de Ingesta Dietética Recomendada (RDA) para el sodio. Como resultado, el comité ha establecido en su lugar los niveles de Ingesta Adecuada (IA), de la siguiente manera. La IA de sodio para bebés de 0 a 6 meses se establece en 110 mg/día, de 7 a 12 meses: 370 mg/día; para niños de 1 a 3 años: 800 mg/día, de 4 a 8 años: 1000 mg/día; para adolescentes: 9 a 13 años: 1200 mg/día, de 14 a 18 años: 1500 mg/día; para adultos independientemente de su edad o sexo: 1500 mg/día. [91]
El cloruro de sodio ( NaCl ) contiene aproximadamente el 39,34 % de sodio elemental ( Na ) de la masa total. Esto significa que1 gramo de cloruro de sodio contiene aproximadamente393,4 mg de sodio elemental. [92]
Por ejemplo, para saber cuánto cloruro de sodio contiene 1500 mg de sodio elemental (el valor de 1500 mg de sodio es la ingesta adecuada (IA) para un adulto), podemos utilizar la proporción:
Resolviendo x nos da la cantidad de cloruro de sodio que contiene 1500 mg de sodio elemental:
Esto significa que 3812,91 mg de cloruro de sodio contienen 1500 mg de sodio elemental. [92]
El consumo elevado de sodio es perjudicial para la salud y puede provocar alteraciones en el rendimiento mecánico del corazón. [93] El consumo elevado de sodio también se asocia con enfermedad renal crónica , hipertensión arterial , enfermedades cardiovasculares y accidentes cerebrovasculares . [93]
Existe una fuerte correlación entre una mayor ingesta de sodio y una presión arterial más alta. [94] Los estudios han descubierto que reducir la ingesta de sodio en 2 g por día tiende a reducir la presión arterial sistólica en aproximadamente dos a cuatro mmHg. [95] Se ha estimado que tal disminución en la ingesta de sodio conduciría a un 9-17% menos de casos de hipertensión . [95]
La hipertensión causa 7,6 millones de muertes prematuras en todo el mundo cada año. [96] Dado que la sal comestible contiene aproximadamente un 39,3% de sodio [97] —el resto es cloro y trazas de sustancias químicas; por lo tanto, 2,3 g de sodio equivalen aproximadamente a 5,9 g, o 5,3 ml, de sal—aproximadamente una cucharadita estadounidense . [98] [99]
Una revisión científica encontró que las personas con o sin hipertensión que excretaban menos de 3 gramos de sodio por día en su orina (y por lo tanto estaban ingiriendo menos de 3 g/d) tenían un mayor riesgo de muerte, accidente cerebrovascular o ataque cardíaco que aquellos que excretaban de 4 a 5 gramos por día. [100] Los niveles de 7 g por día o más en personas con hipertensión se asociaron con mayor mortalidad y eventos cardiovasculares, pero no se encontró que esto fuera cierto para las personas sin hipertensión . [100] La FDA de EE. UU. establece que los adultos con hipertensión y prehipertensión deben reducir la ingesta diaria de sodio a 1,5 g. [99]
El sistema renina-angiotensina regula la cantidad de líquido y la concentración de sodio en el cuerpo. La reducción de la presión arterial y la concentración de sodio en el riñón dan como resultado la producción de renina , que a su vez produce aldosterona y angiotensina , que estimula la reabsorción de sodio de regreso al torrente sanguíneo. Cuando la concentración de sodio aumenta, la producción de renina disminuye y la concentración de sodio vuelve a la normalidad. [101] El ion sodio (Na + ) es un electrolito importante en la función neuronal y en la osmorregulación entre las células y el líquido extracelular . Esto se logra en todos los animales mediante Na + /K + -ATPasa , un transportador activo que bombea iones contra el gradiente, y canales de sodio/potasio. [102] La diferencia en la concentración de iones extracelulares e intracelulares, mantenida por la bomba de sodio-potasio, produce señales eléctricas en forma de potenciales de acción que apoyan la contracción del músculo cardíaco y promueven la comunicación a larga distancia entre neuronas. [9] El sodio es el ion metálico más prevalente en el líquido extracelular. [103]
En los seres humanos, los niveles anormalmente bajos o altos de sodio en la sangre se reconocen en medicina como hiponatremia e hipernatremia . Estas afecciones pueden ser causadas por factores genéticos, envejecimiento o vómitos o diarrea prolongados. [104]
En las plantas C4 , el sodio es un micronutriente que ayuda al metabolismo, específicamente en la regeneración del fosfoenolpiruvato y la síntesis de clorofila . [105] En otras, sustituye al potasio en varias funciones, como mantener la presión de turgencia y ayudar en la apertura y cierre de los estomas . [106] El exceso de sodio en el suelo puede limitar la absorción de agua al disminuir el potencial hídrico , lo que puede provocar el marchitamiento de la planta; las concentraciones excesivas en el citoplasma pueden provocar la inhibición enzimática, que a su vez causa necrosis y clorosis. [107]
En respuesta, algunas plantas han desarrollado mecanismos para limitar la absorción de sodio en las raíces, almacenarlo en vacuolas celulares y restringir el transporte de sal desde las raíces hasta las hojas. [108] El exceso de sodio también puede almacenarse en el tejido vegetal viejo, lo que limita el daño al nuevo crecimiento. Las halófitas se han adaptado para poder prosperar en entornos ricos en sodio. [108]
El sodio forma hidrógeno inflamable e hidróxido de sodio cáustico al entrar en contacto con el agua; [111] la ingestión y el contacto con la humedad en la piel, los ojos o las membranas mucosas pueden causar quemaduras graves. [112] [113] El sodio explota espontáneamente en presencia de agua debido a la formación de hidrógeno (altamente explosivo) e hidróxido de sodio (que se disuelve en el agua, liberando más superficie). Sin embargo, el sodio expuesto al aire y encendido o que alcanza la autoignición (se informa que ocurre cuando un charco de sodio fundido alcanza aproximadamente 290 °C, 554 °F) [114] muestra un incendio relativamente leve.
En el caso de piezas masivas (no fundidas) de sodio, la reacción con el oxígeno finalmente se vuelve lenta debido a la formación de una capa protectora. [115] Los extintores a base de agua aceleran los incendios de sodio. Los basados en dióxido de carbono y bromoclorodifluorometano no deben usarse en incendios de sodio. [113] Los incendios de metales son de clase D , pero no todos los extintores de clase D son efectivos cuando se usan para extinguir incendios de sodio. Un agente extintor efectivo para incendios de sodio es Met-LX. [113] Otros agentes efectivos incluyen Lith-X, que tiene polvo de grafito y un retardante de llama organofosforado , y arena seca. [116]
Los incendios de sodio se previenen en los reactores nucleares aislándolo del oxígeno con tuberías circundantes que contienen gas inerte. [117] Los incendios de sodio de tipo charco se previenen utilizando diversas medidas de diseño llamadas sistemas de bandejas colectoras. Recogen el sodio que se filtra en un tanque de recuperación de fugas donde se aísla del oxígeno. [117]
Los incendios de sodio líquido son más peligrosos de manejar que los incendios de sodio sólido, en particular si no se tiene suficiente experiencia en el manejo seguro del sodio fundido. En un informe técnico para la Administración de Incendios de los Estados Unidos , [112] RJ Gordon escribe (énfasis en el original)
El sodio fundido es extremadamente peligroso porque es mucho más reactivo que una masa sólida. En forma líquida, cada átomo de sodio es libre y móvil para combinarse instantáneamente con cualquier átomo de oxígeno disponible u otro oxidante, y cualquier subproducto gaseoso se creará como una burbuja de gas en rápida expansión dentro de la masa fundida. Incluso una cantidad mínima de agua puede crear este tipo de reacción. Cualquier cantidad de agua introducida en un charco de sodio fundido es probable que cause una explosión violenta dentro de la masa líquida, liberando el hidrógeno como un gas en rápida expansión y haciendo que el sodio fundido salga del recipiente.
Cuando el sodio fundido está involucrado en un incendio, la combustión ocurre en la superficie del líquido. Se puede utilizar un gas inerte, como nitrógeno o argón, para formar una capa inerte sobre el charco de sodio líquido en llamas, pero el gas debe aplicarse con mucho cuidado y mantenerse sobre la superficie. A excepción del carbonato de sodio, la mayoría de los agentes en polvo que se utilizan para extinguir incendios pequeños en piezas sólidas o charcos poco profundos se hundirán hasta el fondo de una masa fundida de sodio en llamas; el sodio flotará hasta la superficie y continuará ardiendo. Si el sodio en llamas está en un recipiente, puede ser posible extinguir el incendio colocando una tapa en el recipiente para excluir el oxígeno.
