SODIUM

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Propriétés physiques et chimiques

Propriétés physiques

Le sodium reflète dans ses propriétés physiques les traits caractéristiques de la famille des métaux alcalins. Il s'agit d'un métal mou, blanc et brillant lorsque sa surface n'est pas altérée. Il cristallise dans le système cubique centré, avec une maille de côté a = 0,428 20 nm à 20 0C.

Ses constantes physiques principales sont rassemblées dans le tableau.

Sodium : constantes physiques

Tableau : Sodium : constantes physiques

Principales constantes physiques du sodium. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Un étrange phénomène

Des physiciens du laboratoire de géophysique de l'institut Carnegie à Washington (États-Unis) ont découvert en 2005 un étrange phénomène concernant la température de fusion du sodium lorsque varie la pression à laquelle ce dernier est soumis. La fusion d'un solide apparaît lorsque l'agitation thermique des atomes prédomine sur les forces de liaisons interatomiques. Lorsqu'on soumet un solide à une pression, les effets de cette agitation sont en général amoindris et la température de fusion a donc tendance à croître. Une exception notable est l'eau pour laquelle la température de fusion diminue légèrement au-dessus d'une certaine valeur de la pression. Mais l'étude du sodium, qui est pourtant considéré comme un des métaux les plus simples puisqu'il n'a qu'un électron sur sa couche de valence, révèle un comportement encore plus étrange. À pression normale, le solide fond vers 371 K et cette température de fusion augmente d'abord avec la pression, jusqu'à 1 000 K environ sous 30 GPa (30 milliards de Pascal, soit environ 300 000 fois la pression atmosphérique normale). Elle diminue ensuite considérablement, atteignant 300 K (soit une température ambiante d'environ 27 0C fort supportable) vers 118 GPa. Ce liquide est alors plus dense que le solide usuel. De plus, des structures cristallines complexes apparaissent dans la phase solide à haute pression. Il se pourrait bien que le sodium, comme un certain nombre d'autres alcalins, ait à très haute pression des propriétés plastiques, mécaniques ou électriques surprenantes qu'il serait important de mettre à jour.

Propriétés chimiques

Action sur les métaux

Le sodium s'allie difficilement ou ne s'allie pas aux métaux de transition. Il donne avec divers métaux du sous-groupe b (Zn, Cd, Hg, Tl, Sn) des composés intermétalliques peu fusibles. Son amalgame n'est liquide à la température ambiante que pour de faibles teneurs en sodium.

Enfin, ce métal forme avec les autres alcalins des alliages fusibles comme l'eutectique Na-K à 22,8 p. 100 de sodium, qui fond à — 12,3 0C.

Réactions avec les éléments non métalliques

En raison du caractère très électropositif du sodium, les réactions, souvent fort vives, conduisent à des combinaisons ioniques contenant le cation incolore Na+. L'oxydation se produit à l'air dès la température ambiante ; vers 350 0C, il y a combustion vive avec formation du peroxyde Na2O2, hydrolysable en soude NaOH et peroxyde H2O2. Le superoxyde NaO2 est plus difficile à préparer que pour les alcalins lourds. L'oxyde normal Na2O (enthalpie de formation ΔH = — 418 kJ) que l'on obtient par oxydation ménagée est fortement basique ; il se combine aux oxydes acides pour donner des sels ou des oxydes ternaires.

L'hydrogène se fixe réversiblement sur le métal fondu pour donner l'hydrure blanc NaH de type ionique, très réducteur.

Les halogènes réagissent avec un grand dégagement de chaleur en donnant les halogénures NaX cristallisés dans le système cubique type NaCl où le cation Na+ possède un entourage octaédrique d'anions Cl et réciproquement. Ces sels peuvent s'associer à de très nombreux halogénures pour former des sels doubles ou complexes.

Le soufre forme le sulfure Na2S incolore, soluble dans l'eau, et, s'il est en excès, des polysulfures Na2Sn (n = 2, 3, 4, 5) colorés en jaune ou orangé.

Le sodium ne réagit avec le carbone pour donner le carbure Na2C2 qu'aux températures très élevées ; il décarbure plus facilement l'acier. Au-dessus de 1 000 0C, les carbones fixent le sodium par adsorption ou sous forme de composés lamellaires d'insertion, qui sont comparables à ceux du potassium.

Action sur les composés

Le sodium agit principalement comme réducteur, mais par des mécanismes divers (décomposition, substitution, addition).

L'eau est violemment décomposée dès la température ambiante avec libération d'hydrogène et formation de l'hydroxyde NaOH, base forte, fusible à 328 0C, sans déshydratation. La réaction des alcools qui conduit aux alcoolates RONa est moins vive.

De nombreux oxydes sont réduits ; le verre et la silice sont attaqués au-dessus de 300 0C. La plupart des halogénures sont également réduits à l'état métallique.

L'ammoniac liquide dissout le sodium en donnant des solutions, de couleur bleue ou bronze suivant la concentration, qui contiennent le cation Na+ et des électrons à l'état solvaté. Très réductrices, elles évoluent avec libération d'hydrogène et formation d'amidure NaNH2, solide incolore capable de réagir à l'état fondu avec le carbone pour donner le cyanure NaCN.

L'acétylène donne les monoacétylure et diacétylure Na+C ≡ CH et Na+C ≡ CNa+ (carbure) ; les alcynes donnent un dérivé monosubstitué Na+C ≡ C—R ; tous ces dérivés sont fortement ioniques.

Des composés organométalliques incolores à caractères covalents, du type RNa, et ioniques colorés, tels C6H5CH2Na+ et ϕ3CNa+, se forment par action du sodium sur les dérivés halogénés correspondants.

Le dioxyde de soufre s'additionne sur le sodium pour former le dithionite (hydrosulfite) Na2S2O4, sel soluble très réducteur.

Sels de sodium

À côté des composés ci-dessus décrits, dont beaucoup sont détruits par l'eau (hydrure, amidure, composés organométalliques, etc.) et sont préparés à partir du métal, il existe de très nombreux sels solubles dans l'eau. Le cation Na+ a un rayon intermédiaire entre ceux des ions Li+ et K+. Aussi les sels de sodium sont-ils moins hydratés et moins hygroscopiques que les sels de lithium, mais plus que les sels de potassium qui cristallisent souvent anhydres. À température ambiante, ils ne forment de solutions solides ni avec les uns ni avec les autres.

Caractères analytiques

Peu d'anions permettent de précipiter les cations Na+ : il existe cependant un acétate triple d'uranyle, de sodium et de magnésium peu soluble, qui permet le dosage quantitatif du métal par gravimétrie (méthode de Blanchettière).

On caractérise plus couramment le sodium par photométrie d'émission (flamme, arc ou étincelle) ou spectroscopie d'absorption atom [...]

1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 8 pages

Médias de l’article

Sodium : constantes physiques

Sodium : constantes physiques
Crédits : Encyclopædia Universalis France

tableau

Cellule Downs

Cellule Downs
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Afficher les 2 médias de l'article


Écrit par :

  • : ingénieur, directeur du marketing de Métaux spéciaux S.A.
  • : professeur à l'Institut, université de Paris-I
  • : docteur ès sciences, maître assistant à l'Institut national polytechnique de Nancy
  • : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

Classification

Autres références

«  SODIUM  » est également traité dans :

BOROPHÈNE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 986 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Vers des piles à borophène ? »  : […] Les modèles théoriques actuels prévoient que le borophène pourrait avoir une conductivité électrique exceptionnellement élevée, surpassant celle du graphène. La synthèse du borophène ouvre la voie à une étude expérimentale approfondie de ses propriétés, et sans doute à de nombreux développements technologiques. Une première application possible du borophène pourrait concerner les piles à base de […] Lire la suite

GLUTAMATE DE SODIUM

  • Écrit par 
  • Geneviève DI COSTANZO
  •  • 162 mots

Sel monosodique monohydraté de l'acide L(+) glutamique. Il augmente la saveur de nombreux aliments, les hydrolysats protéiques entre autres. Cette propriété, découverte en 1908 par le Japonais Ikeda Kikunae (1864-1936), le fait employer depuis lors comme arôme, en particulier dans des préparations pour bouillons de viande. La non-toxicité de cet édulcorant est contestée. Fréquemment utilisé dans l […] Lire la suite

MÉTAUX - Métaux alcalins

  • Écrit par 
  • Jean PERROTEY
  •  • 3 045 mots
  •  • 4 médias

Les métaux alcalins – lithium, sodium, potassium, rubidium, césium et francium – constituent les éléments de la première colonne du tableau de classification périodique . Ils doivent leur nom à la propriété qu'ils ont de donner avec l'eau des bases fortes, ou « alcalis ». Cette famille chimique est particulièrement homogène ; les propriétés des différents métaux varient peu de l'un à l'autre, et […] Lire la suite

NUCLÉAIRE - Réacteurs nucléaires

  • Écrit par 
  • Jean BUSSAC, 
  • Frank CARRÉ, 
  • Robert DAUTRAY, 
  • Jules HOROWITZ, 
  • Jean TEILLAC
  •  • 12 403 mots
  •  • 10 médias

Dans le chapitre « Réacteurs surgénérateurs à neutrons rapides »  : […] Les réacteurs à neutrons rapides, qui se distinguent des précédents par l'absence de modérateur, ne fonctionnent qu'avec un combustible dont la teneur en matière fissile est supérieure à 15 p. 100. Pour les neutrons rapides, la faiblesse des captures parasites et le meilleur rendement en neutrons (η) du plutonium 239 permettent à ces réacteurs d'être surgénérateurs avec le cycle 238 U- 239 Pu (fa […] Lire la suite

NUCLÉAIRE - Applications civiles

  • Écrit par 
  • Pierre BACHER
  •  • 6 690 mots
  •  • 9 médias

Dans le chapitre « Technologies non éprouvées mais disposant d'une expérience industrielle importante »  : […] Deux filières de réacteurs ont été développées jusqu'au stade de réacteurs électrogènes de puissance, mais sans jamais atteindre le stade véritablement commercial : les réacteurs à neutrons thermiques à haute température (H.T.R.) refroidis par de l'hélium et les réacteurs à neutrons rapides (R.N.R.) refroidis par un métal fondu. En ce qui concerne la première filière, deux H.T.R. de 250 à 300 MW o […] Lire la suite

ORGANOMÉTALLIQUES COMPOSÉS

  • Écrit par 
  • Jacques METZGER, 
  • Charles PRÉVOST
  •  • 4 236 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Organo-alcalins »  : […] Les dérivés sodés se préparent généralement par action du sodium sur les organomercuriques : Ces composés sont très oxydables et s'hydratent instantanément en soude et en hydrocarbure. Ils se comportent comme l'anion R - et attaquent en particulier les éthers halohydriques par un processus SN 2  : Les organolithiens résultent de l'action du métal sur un dérivé chloré : Leur réactivité est interm […] Lire la suite

POMPAGE OPTIQUE

  • Écrit par 
  • Alfred KASTLER
  •  • 4 288 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « États quantiques du sodium »  : […] Pour analyser le mécanisme du pompage optique, on va considérer l'exemple d'un atome alcalin, celui du sodium, en faisant abstraction de la complication de structure hyperfine qui est due à l'existence du spin et du moment magnétique nucléaire du 23 Na. Cette simplification est justifiée dans le cas où le champ magnétique appliqué est suffisamment fort pour produire des intervalles Zeeman qui sont […] Lire la suite

SALICYLATE DE SOUDE

  • Écrit par 
  • Philippe COURRIÈRE
  •  • 59 mots

Sel de sodium de l'acide salicylique, également dénommé salicylate sodique. Obtenu par action de l'acide salicylique sur du bicarbonate de sodium, il se présente sous forme de cristaux incolores et inodores. Il est utilisé comme analgésique et antipyrétique, et employé pour le traitement des affections rhumatismales. […] Lire la suite

SOLS - Diversité des sols

  • Écrit par 
  • Georges AUBERT, 
  • Denis BAIZE, 
  • Mireille DOSSO, 
  • Marcel JAMAGNE
  •  • 4 526 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Processus des milieux intertropicaux »  : […] La fersiallitisation est liée à des conditions climatiques à fort contraste saisonnier, méditerranéennes voire subtropicales. En milieu aéré et bien drainant, l'hydrolyse provoque une importante libération de fer. Les argiles qui se forment dans de telles conditions correspondent, tout comme en milieu tempéré, au processus de bisiallitisation. Celui-ci génère des argiles de type 2/1, c'est-à-dire […] Lire la suite

STOCKAGE DE L'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE

  • Écrit par 
  • Dominique LARCHER, 
  • Mathieu MORCRETTE, 
  • Patrice SIMON
  •  • 10 870 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre « Stockage électrochimique pour les applications stationnaires »  : […] Pour les applications stationnaires, on retrouve certaines des technologies décrites ci-dessus, mais les critères de sélection pour le stockage de masse des énergies renouvelables ou l’électrification de quartiers d’habitations sont différents. Les notions de densités d’énergie (Wh/kg ou Wh/L) sont moins essentielles du fait, dans la majorité des cas, de l’absence de contrainte en masse ou en volu […] Lire la suite

Voir aussi

Les derniers événements

12-17 août 2015 Chine. Catastrophe industrielle à Tianjin.

sodium hautement toxique. Selon un bilan officiel, l’accident fait cent quatorze morts, plus de sept cents blessés et quelque soixante-dix disparus. Les entrepôts dévastés avaient été construits à moins d’un kilomètre de zones d’habitation et contenaient beaucoup trop de produits dangereux, en violation des normes de sécurité. À partir du 17, des  […] Lire la suite

29 juin 1992 France. Ajournement du redémarrage de Superphénix

sodium. Le 24, le Parti socialiste, qui négocie des accords politiques avec les formations écologistes, avait pris position contre le redémarrage de Superphénix. E.D.F. exploite la centrale aux côtés de partenaires italien et allemand.  […] Lire la suite

3-26 avril 1987 France. Relance du débat sur la sécurité nucléaire après une fuite à Superphénix

sodium non radioactif est détectée dans le « barillet » (sas de transition des combustibles) du réacteur surgénérateur Superphénix de Creys-Malville (Isère). Le 10, après une semaine d'investigations délicates, les experts annoncent de « longues et coûteuses » réparations. Les 25 et 26, des manifestations marquent un peu partout en Europe le premier […] Lire la suite

Pour citer l’article

Luc AUFFRET, Albert HÉROLD, André METROT, Bernard PIRE, « SODIUM », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 02 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/sodium/