Sodyum, hayvanlar ve bitkiler gibi tüm canlı organizmalar için gerekli olan bir elementtir. Kolayca eriyebilen ve yanabilen beyazımsı bir metaldir. Sodyum, sofra tuzu (sodyum klorür), kabartma tozu (sodyum bikarbonat) ve boraks (disodyum tetraborat) adı verilen bir çamaşır deterjanı güçlendiricisi gibi birçok yaygın ev ürününde bulunur. Periyodik tablodaki sembolü olan Na, Latince “natrium” kelimesinden gelir. Sodyumun “Na” harfiyle temsil edilmesinin nedenlerinden biri de natron’dur. Kuru göl yataklarından çıkarılan bir mineral tuzu (kaya tuzu) olan natron, eski Mısır’da koruyucu olarak, mumyalama işleminde (su emici ve bakteri öldürücü pH kontrol özellikleri sayesinde) yaygın şekilde kullanılmıştır.
Sodyum, , kimyasal elementler arasındaki ilişkileri gösteren bir tablo olan periyodik tabloda üçüncü periyodun, 1. grubunda (1A) bulunan, atom numarası 11 olan bir alkali metaldir, atom kütlesi 22,9898’dir. 1A grubunda bulunan diğer alkali metaller fransiyum (Fr), sezyum (Cs), rubidyum (Rb), potasyum (K) ve lityum (Li) elementleridir. Bu grubun elementleri çok aktiftirler, kolay tepkimeye girerler. Ticari açıdan bakıldığında sodyum, tüm alkali metallerin en önemlisidir. Sodyum, reaktif, düşük erime noktasına sahip, havayla temasından sonra saniyeler içinde kararan yumuşak bir metaldir. Ayrıca su ile şiddetli reaksiyona girer, 20 santigrat derecede katı durumdadır ve bağıl yoğunluğu 0,97’dir. Birçok insan hayatında hiç sodyum metal görmemiştir ve varlığından habersizdir fakat günlük olarak çok sayıda sodyum bileşiği ile karşılaşılmaktadır. Sodyumun en önemli doğal bileşikleri sofra tuzu NaCl, Glauber tuzu (ya da mirabilit) Na2SO4.H2O ve silvanit NaCl•KCl’dir.
Sodyumun Tarihi
Tuz (sodyum klorür, NaCl) ve soda (sodyum karbonat, Na2CO3) tarih öncesi çağlardan beri bilinmektedir; ilki tatlandırıcı ve koruyucu olarak, ikincisi ise cam üretiminde kullanılmıştır. Tuz, deniz suyundan, soda ise Mısır’daki Natron Vadisi’nden ya da bazı bitkilerin külünden elde edilmiştir. Temel bir besin olmasının yanı sıra, insan ve sodyumun hikayesinin, hiyeroglif biçiminde bir sodyum bileşiğinden ilk kez bahsedilmesiyle, Eski Mısır’daki Firavunlar zamanında başladığı söylenir. Bir piktogramı (simgeyi) konuşarak tarif etmek zordur, ancak içi boş bir göz şeklinin üzerinde, yarım dairenin üstünde, hepsinin yanında sola bakan bir akbaba görüntüsü olan dalgalı bir çizgi hayal edilebilir. Bu piktogram ilahi veya saf anlamına gelmektedir ve adı, bugün bilinen şekliyle çamaşır sodası veya sodyum karbonat dekahidratı ifade etmek için kullanılan natron kelimesinin köküdür.
Sodyum elementinin şu anki sembolü olan Na’dan öncesi de vardır. Bir dairenin içindeki iki çizgi sodyumu temsil etmektedir, 19. yüzyılda John Dalton’ın geliştirdiği bir element sembolüdür. Turuncu parıltı, sodyum sokak aydınlatmasının rengine benzer ve uçları sivri “flaş” sembolü, elementin yüksek reaktivitesini yansıtır.
Sodyum, adını elementin etimolojisinin orijinal kaynağı olan İngilizce “soda” kelimesinden almıştır. Aynı zamanda, Ortaçağ Avrupa’sında sodyum karbonat baş ağrısını tedavi etmek için de kullanılmıştır ve bu nedenle Arapça “baş ağrısı” anlamına gelen “suda” kelimesinden gelen “sodanum” kelimesiyle de bağlantılıdır. Bu terminoloji, Sir Humphrey Davy’ye 1807 yılında, bir laboratuarda erimiş kostik soda ya da sodyum hidroksitten (NaOH) elektrik akımı geçirerek elementi ilk kez izole ettiğinde sodyum olarak adlandırması için ilham vermiştir. Bu işlem elektroliz olarak bilinir ve Davy bu yöntemi kullanarak potasyum, kalsiyum, magnezyum ve baryum elementlerini de benzer bir yöntemle izole etmiştir. Tuzun yaygın kullanımına rağmen reaktif olması ve diğer elementlerle hızla birleşmesi nedeniyle 1800’lü yıllarda sodyumun tuzdan elde edilmesinin zor olduğu bilinmektedir. Davy, onu bir metal olarak nitelendirmiştir. Saf sodyum neme maruz kaldığında alev alabileceğinden, onu kuru bir yerde saklamak zorunda kalmıştır.
Ortamdaki Sodyum
Sodyum, aşırı reaktivitesi nedeniyle asla serbest element olarak bulunmaz, doğal olarak sadece bileşikler halinde bulunur. Sodyum, tüm formlarında %2,83 oranında sodyum içeren, dünyadaki (yer kabuğundaki) en bol bulunan altıncı elementtir. Sodyum, klorürden sonra deniz suyunda çözünmüş halde en bol bulunan ikinci elementtir. Doğada bulunan en önemli sodyum tuzları sodyum klorür ( katı formu halit veya kaya tuzu), sodyum karbonat (trona veya soda), sodyum borat (boraks), sodyum nitrat ve sodyum sülfattır. Sodyum tuzları okyanus (ya da deniz) suyunda (%1,05), tuzlu göllerde, alkali göllerde ve mineral kaynak sularında bulunur.
Feldspatlar ve mikalar dahil olmak üzere çeşitli silikat türleri önemli miktarda sodyum içerir. Her ikisi de sodyum minerali olan kriyolit ve feldispat, içerdikleri polimerik anyonlar nedeniyle çözünmezler; feldispat söz konusu olduğunda bu anyonlar polisilikatlardır. Birçok ülkede büyük kaya tuzu yatakları bulunmaktadır ve hem Şili hem de Peru’da sodyum nitrat yatakları vardır. Tuz üretimi yılda yaklaşık 200 milyon tondur; bu büyük miktar esas olarak tuz yataklarından sondaj deliklerinden aşağı su pompalanarak tuzun çözülmesi ve tuzlu suyun yukarı pompalanması yoluyla çıkarılmaktadır. Güneş dahil, yıldızların ve yıldızlararasındaki ortamın spektrumları, hem atomik hem de iyonik formda sodyumun varlığını göstermektedir. Meteoritlerde (göktaşlarında) bulunan silikat malzeme, ortalama olarak her 100 silikon (silisyum) atomuna karşılık yaklaşık 4,6 sodyum atomu içerir.
Sodyum İzotopları
Sodyumun 19 tane izotopu olduğu bilinmektedir. Sodyumun doğal olarak oluşan sadece bir izotopu vardır. Sodyumun tek kararlı (bozunmaya uğramayan) izotopu budur. Bu izotopun çekirdeği 11 proton ve 12 nötron içerir, 23Na sembolüyle gösterilir ve radyoaktif değildir. Bilinen diğer tüm izotoplar radyoaktiftir ve kararsızdır. Radyoaktif izotoplar bozunmaya uğrayarak başka elementlere dönüşür
Sodyumun yapay, radyoaktif izotopları arasındaki Sodyum 22’nin (22Na) yarı ömrü 2,6 yıl, sodyum 24’ün (24Na) yarı ömrü ise 14,957 (yaklaşık 15) saattir. Na-22’nin üretiminde Ne-22 (Neon 22) kullanılır. 24Na, nötron yakalama yoluyla 23Na’dan oluşturulur ve araştırma reaktörlerinde üretilebilir. 24Na,bozunduğunda 24Mg oluşur. Bu izotopların (veya nüklitlerin) ikisi de nükleer tıp alanında kullanılan radyoaktif izleyicilerdir.
Sodyumun Fiziksel Özellikleri
Sodyum, oda sıcaklığı ve basıncında oksijene, havanın nemine maruz kaldığında sodyum oksit oluşturan gümüşi beyaz bir metaldir. Sodyumun atom yapısında 11 elektronu vardır ve elektron konfigürasyonu 1s2 2s2 2p6 3s1’dir. Dış kabuğunda 1 elektron (e-) bulunur. Bu nedenle son derece reaktiftir ve fırsat ortaya çıktığında her zaman diğer elementlerle reaksiyona girmeye hazırdır. Dolayısıyla sodyum, reaksiyona girmesini önlemek için her zaman gazyağı (kerosen) tabakası veya inert gaz içinde saklanır. Yüksek bir elektriksel ve termal iletkenliğe sahip olan sodyum o kadar yumuşak veya dövülgendir ki normal koşullar altında bir bıçak veya neşterle kolayca kesilebilir. Yeni kesilmiş metalik sodyum, havaya maruz kaldığında, sodyum oksit kaplamanın oluşması nedeniyle gümüşi görünümünü kaybeder ve opak gri bir renk alır.
Bir tuzdaki sodyum iyonlarının varlığı alevin rengiyle belirlenebilir. Neredeyse tüm genç kimyagerler bir alev testi yapmıştır ve bu test için sodyum klorür popüler bir seçimdir. Sodyum iyonları alevi parlak turuncu bir renge (sarıya) çevirir çünkü uyarılmış 3s elektronları 3p’den 3s’ye bozunurken bir foton serbest bırakır. Bu fotonun dalga boyu 589,6 nm’dir ve D hattı (çizgisi) ile aynıdır. Sodyum kullanılan lambalar bu nedenle sokakları aydınlatan doğal olmayan sarı ışık üretir.
Sodyum Elde Edilmesi
Sodyum çok reaktif olduğu için doğada asla metal olarak bulunmaz. Sodyum elde etmenin bir yolu, sodyum azidin (sodyum azotür: NaN3) termal ayrışmasıdır. Sodyum karbonatın(Na2CO3) indirgenmesi ile de sodyum elde edilebilir, metalik sodyum elde etmenin bilinen ilk yöntemi budur. Şu anda, sodyum elde etmenin ana yöntemi, tuzlarının (örneğin NaCl ya da sodyum klorür) akılarının elektrolizidir.
Sodyumun Kimyasal Özellikleri ve Tepkimeleri
Doğal haliyle sodyum çok reaktif bir metaldir. Sıvı sodyum havaya maruz kaldığında katı sodyumdan daha reaktiftir. Yaklaşık 125 santigrat derece civarında sıvı sodyum alev alabilir. Kuru bir ortamda yakıldığında, sodyum beyaz bir duman bulutu üretir.
Sodyumun Oksijenle Tepkimesi
Oksijene maruz kaldığında (oksitlendiğinde) turuncu bir alevle yanan ve beyaz bir katıya soğuyan bir sodyum oksit (Na2O) ve sodyum peroksit (Na2O2) kombinasyonu üretir. Sodyumun oksijenle reaksiyonu şu şekilde yazılabilir:
6Na+2O2=Na2O2+2Na2O
Sodyum, sodyum peroksit (Na2O2) ile de reaksiyona girebilir ve sodyum oksit (Na2O) oluşur:
2Na + Na2O2= 2Na2O
Sodyum oksit çok daha az reaktif bir bileşiktir. Herhangi bir kirletici madde varsa oksijenle etkileşimi hızlanabilir. Yüksek basınçta oksijen içeren bir otoklavda (ısıtılmış basınçlı kap),sodyum süperoksit (NaO2) üretmek için metalik sodyum 300 santigrat dereceye ısıtılabilir. Yüksek yüzey alanına sahip sodyum peroksit ve Na2O (baz özelliği gösterir) da süperoksit üretmek için oksitlenebilir.
Sodyumun Suyla Tepkimesi
Sodyum su, su buharı veya nem, kar ve buzla ile hızla reaksiyona girer, bir sodyum hidroksit (NaOH) tabakası oluşur; bu tabaka daha sonra karbondioksiti emerek sodyum bikarbonat oluşturur. Sodyum hidroksitten (baz özelliği gösterir) ile beraber hidrojen de oluşur.
Sodyumun Metallerle Tepkimesi
Metalik sodyumun yüzeyi cıva ile temas ettiğinde, metalin cıva ile alaşımı olan bir amalgam oluşur. Potasyum ile metalik sodyum, NaK formülüne sahip bir alaşım oluşturur. Oldukça agresiftir, havada yanabilir. Alaşımdaki potasyum içeriği sodyuma göre %40 ila %90 arasında değişiyorsa alaşım oda sıcaklığında sıvı kalır. Sodyum-potasyum alaşımı NaK, sıvı potasyum hidroksitin ( KOH’un) erimiş metalik sodyum ile alaşımlanmasıyla elde edilir. Bu reaksiyon 400 ila 450 santigrat derece sıcaklıkta gerçekleştirilir.
Sodyumun Ametallerle Tepkimeleri
Sodyum, metal olmayan maddelerle birçok başka reaksiyona katılabilir:
-Hidrojenle Tepkimesi
100 santigrat derecenin üzerindeki sıcaklıklarda, saf sodyum artan bir oranda hidrojen emer. 350 santigrat dereceyi aşan sıcaklıklarda, sodyum yüksek akış hızında hidrojen gazına maruz bırakılarak saf sodyum hidrür (NaH) oluşturulabilir.
-Karbon ile Tepkimesi
Sodyum karbon ile pek reaksiyona girmez. Sodyum ve karbon arasındaki düşük reaktivite derecesine rağmen, grafit katmanları arasında sodyum kullanılarak katmanlı (tabaka benzeri) malzemeler oluşturulabilir. Karbon monoksit, 625 santigrat derece sıcaklıkta sodyum karbür ve sodyum karbonat üretmek üzere sodyum ile birleşir.
-Sodyumun Azotla Tepkimesi
Metalik sodyum, çok yüksek sıcaklıklarda bile nitrojen ile (azotla) reaksiyona girmez veya bir akkor deşarjla (düşük akımda ve düşük gaz basıncında oluşan yanma deşarjı) çok zayıf bir reaksiyon gerçekleşir. Eğer gerçekleşirse reaksiyon aşağıdaki gibidir.
6Na + N2 = 2Na3N (sodyum nitrit ya da nitrür)
Sodyum, azotla reaksiyona girmese de amonyakla reaksiyona girebilir (amonyum gazı ile tepkimeye girerek ya da sıvı sodyumda çözünerek) ve sodyum amid (NaNH2, sodamit) oluşturabilir. Sıvı amonyak sıklıkla sodyum çözücü olarak kullanılır ve aksi halde ısı gerektiren çeşitli işlemlerin oda sıcaklığında gerçekleşmesine olanak sağlar. Örneğin, sodyum süperoksit (NaO2), oksijenin -77 santigrat derecede sodyum amonyak çözeltilerinden geçirilmesiyle üretilebilir. Amonyak ayrıca arsenik, tellür, antimon, bizmut ve çeşitli diğer düşük erime noktalı metallerle sodyum reaksiyonlarında bir çözücü olarak kullanılır. Sodyum dahil tüm alkali metaller sıvı amonyakta çözünerek parlak mavi çözeltiler oluşturur ve normal sıcaklıklarda sodyum ile amonyak arasında kademeli bir reaksiyon gerçekleşerek sodamid, NaNH2 ve hidrojen oluşur. Bu reaksiyon sodyumun su ile etkileşime girerek NaOH ve hidrojen oluşturmasına benzer. Çeşitli metaller ve metal oksitler, amid ve hidrojen oluşturmak için alkali metal-amonyak çözeltilerinin reaksiyonunu katalize edebilir.
Politetrafloroetilenin (Teflon) yüzeyini diğer malzemelere yapıştırmak üzere hazırlamak için, karartmak amacıyla sodyum-amonyak çözeltileri kullanılır. Güçlü indirgeme özellikleri nedeniyle sodyum-amonyak çözeltileri, Birch indirgemeleri olarak bilinen çeşitli kimyasal işlemlerde etkilidir.
-Kükürtle Tepkimesi
Sodyum, erimiş sülfüre ( kükürde) maruz kaldığında polisülfitler oluşturur.
-Tellür (Te) ve selenyum (Se) ile Tepkimesi
Sodyum, sıvı tellür (yarı metal) ile tellüridler, selenyum (ametal) ile selenidler oluşturur.
-Halojenlerle Tepkimesi
Alkali metaller sıklıkla halojenleri içeren reaksiyonlara girer. Bir halojenin reaktivitesi, atom ağırlığı arttıkça veya küçüldükçe artar veya azalır. Sodyum da bu kalıba uyar. Halojenler (periyodik tablodaki 7A grubu üyeleri: flor, klor, brom, iyot, astatin) ve sodyum buharları reaksiyona girdiği zaman kemilüminesans (kimyasal ışıldama) oluşur.
Sodyumun (Na) klorla (Cl) reaksiyonu sodyum klorür ya da sofra tuzu (NaCl) ile sonuçlanır.
Brom (Br) ile tepkimeye girdiğinde ise sodyum bromür(NaBr ) oluşur.
Sodyumun Halojenürlerle Tepkimesi
Halojenürler, halojenlerin (flor, klor, brom, iyot) bileşikleridir. Sodyumun organik halojenürlerle iki genel reaksiyonu vardır. Bunlardan biri iki organik bileşiğin yoğunlaşmasını gerektirir ve bunlar elimine edildiğinde halojenler oluşur. İkinci tip reaksiyon, bir sodyum organik bileşiği elde etmek için halojenin sodyum ile değiştirilmesini içerir.
Sodyumun Geçiş Metal Oksitlerle Tepkimesi
Grup 4 (IVB) elementlerini (titanyum, zirkonyum ve hafniyum) içerenler hariç, tüm geçiş metali oksitler, sodyum ile muamele edilerek element formlarına indirgenebilir. Birçok metalik halojenür sodyum ile reaksiyona girer, metal tuzdan uzaklaşır ve bir sodyum halojenür oluşur. Örneğin titanyum ve tantal, bu mekanizma kullanılarak üretilen geçiş metalleridir.
Sodyumun Asitlerle Tepkimesi
Sodyum, HCl (hidroklorik asit veya hidrojen klorür) gibi güçlü asitlerle etkileşime girdiğinde tuzlar oluşur. Formülü aşağıdaki gibidir:
2Na + 2HCl = 2NaCl + H2 (sodyum klorür ve hidrojen gazı)
Sodyum, nitrik asit (HNO3)buharları ile 15 santigrat derecede reaksiyona girdiğinde sodyum nitrat (NaNO3)oluşur.
Seyreltilmiş asit, %3-5 ile:
8Na + 10HNO3 = 8NaNO3 + NH4NO3 + 3H2O
%20 konsantrasyonlu asit ile:
11Na + 14HNO3 = 11NaNO3 + NO + N2O + 7H2O
Sodyum, konsantre sülfürik asit (H2SO4) ile ısıtılarak reaksiyona girdiğinde sodyum bisülfat oluşur.
8Na + 8H2SO4= NaHS + 7NaHSO4 (sodyum bisülfat) + 4H2O
Sodyum, asetik asitlerle (CH3COOH) reaksiyona girdiğinde ise sodyum asetat (CH3COONa) ortaya çıkar.
2CH3COOH + 2Na = 2CH3COONa + H2
Not: HCl, H2SO4 ve HNO3 inorganik asitlerdir. CH3COOH ise organik asittir.
Sodyumun Alkollerle Tepkimesi
Sodyumun organik moleküllerle etkileşimleri kapsamlı bir şekilde araştırılmıştır. Susuz alkol varlığında sodyum alkolatları (alkoksitleri) oluşturur. Sodyumun alkollerle reaksiyonu, sodyumun suyla reaksiyonuna benzer, ancak daha yavaştır. Metanol (metil alkol) en reaktif alkoldür, yüksek molekül ağırlıklı alkoller ise giderek daha az reaktiftir. Sodyum fazla miktarda metanol (CH3OH) ile reaksiyona girdiğinde Formülü CH3ON olan sodyum metilat (sodyum metoksit) oluşur. Susuz etil alkol (etanol) ile reaksiyona girdiğinde ise formülü C2H5ONa olan sodyum etilat (sodyum etoksit) adlı alkolat oluşur.
Sodyumun Kullanım Alanları/Uygulamaları
Metalik sodyumun kullanımı son derece sınırlıdır; bunun yerine uygulamaların büyük çoğunluğunu sodyum bileşikleri oluşturur. Her yıl büyük miktarlarda (milyonlarca ton) sodyum klorür, hidroksit ve karbonat gibi çok sayıda bileşik üretilmektedir.
Normal Sofra Tuzu (İyotsuz)
Sodyum, canlı sistemde bulunan çok önemli bir bileşik olan NaCl’nin (sofra tuzunun)bir bileşenidir. İnsan vücudunun sürekli bir sodyum kaynağına ihtiyaç duymasının yanı sıra, bu elementin günlük yaşamda çeşitli başka kullanımları da vardır. Akla gelebilecek hemen her tür yemekte kullanılan inanılmaz derecede çok yönlü bir tatlandırıcı bileşendir. Buzlanmayı önleme ve buz çözme amacıyla kullanılabilen sodyum klorür ya da sofra tuzu, gıda endüstrisindeki gıda ve diğer ürünleri de koruyabilir. Ayrıca kürleme işlemini daha uygulanabilir hale getirmesi açısından da faydalıdır. Etler gibi kürlenmiş ürünler, yüksek konsantrasyonda sodyum klorür kullanılarak korunur. Sodyum klorür (%0,9 oranında NaCl içeren serum fizyolojik olarak) ayrıca çok çeşitli tıbbi operasyonlarda (örneğin yaraların ve burundaki sinüslerin temizlenmesi, dehidrasyon tedavisi) kullanılır.
Sodyum Bikarbonat
Kimyasal adı sodyum bikarbonat (NaHCO3) olan kabartma tozu (karbonat) öncelikle keklerin ve diğer unlu mamullerin yapımında mayalama maddesi (kabartıcı) olarak kullanılır. Fırınlamada veya yemek pişirme sırasında 70 santigrat derecenin üzerinde termal ayrışmaya uğrayarak karbondioksit açığa çıkarır, bu da hamurun kabarmasını sağlar. Sodyum bikarbonat, mutfakla sınırlı olmayan geniş bir uygulama alanına sahiptir. Kabartma tozu ve sirke karıştırıldığında neredeyse her yüzeyde kullanılabilen oldukça etkili bir temizlik maddesi oluşur.
Kişisel Hijyen Ürünleri
Bazı temizlik ürünlerinde de sodyum bulunur. Bunlardan biri çamaşır sodası olarak bilinen sodyum karbonattır. Kimyasal formülü Na2CO3 olan sodyum karbonat (çamaşır sodası) faydalı bir sodyum tuzudur. Sularda bulunan ve sertlik veren iyonların karbonatlar şeklinde çökelmesini sağlar. Bu nedenle suyun yumuşatılması, sabunların köpürmesini sağlayıcı olarak kullanılır. Çamaşırların beyazlatılmasına da yardımcı olur. Diş macunlarına köpük yapıcı ajan olarak ilave edilmektedir.
Günlük olarak temas edilen bir başka yaygın kimyasal da sodyum florürdür. Sodyumun flor ile tepkimeye girmesi sonucu oluşan bir inorganik tuz olan sodyum florür, diş macunu, ağız çalkalama suyu, krem, şampuan gibi hijyen ürünlerinin içeriğinde yer alır. Su arıtma sistemlerinde suyu arıtmak için de sodyum florür kullanılır. Bunlardan başka metalurjide, ahşabın korunması, cam buzlama ve paslanmaz çeliğin asitlemesi (temizleme, paklama) gibi çeşitli endüstrilerde kullanılmaktadır.
Sokak Lambaları, Sabun ve Buzlu Cam
Avizeler gibi güzel aydınlatma armatürleri de sodyumdan yapılır. Ucuz maliyetleri nedeniyle şehirlerde sokak aydınlatmasında sodyum plazma (buhar) lambalar yaygın olarak kullanılmaktadır. Dünyanın hemen her yerinde ayırt edilmelerini sağlayan sarı-turuncu ışıklarıyla kolayca tanınırlar. Lambalardan başka çömlek, sabun, cam ve tekstil boyalarının üretiminde kullanılır.
Titanyum Gibi Metallerin Üretimi
Sodyum çeşitli sektörlerde kullanılmaktadır. Sodyumun metalik halojenürlerle reaksiyona girmesi ile titanyum metalleri üretilir. Potasyum ve zirkonyumun ilgili bileşiklerinden ayrılmasında da kullanılır.
Nükleer Reaktörler
Sodyum metali, bazı nükleer reaktörlerde ısı değiştirici (eşanjör) ve kimya endüstrisinde reaktif olarak kullanılır. Sodyumun nükleer reaktörleri soğutmak için kullanılmasının nedeni ulaşılan yüksek sıcaklıklarda su gibi kaynamayacak olmasıdır. Sodyum ayrıca reaktörün çelik gövdesini korozyona uğratmayacaktır. Sodyumun eşanjör olarak kullanılması bazı sorunlar yaratabilir. Sorunlardan biri nötron ile nükleer özellik kazanabilmesi ve yarılanma ömrünün 15 saat olmasıdır. Diğer sorun, havayla teması halinde sodyumun aktivitesinin yüksekliği nedeniyle soğutulmaya çalışılan reaktörde yanıcı reaksiyon oluşabilmesidir. Bu bir tehlike yaratabilir.
Not: Erime (sıvıya dönüşme) noktası 97,81 santigrat derece olan sodyum elementinin kaynama (gaza dönüşme) noktası 882,9 santigrat derecedir. Su ile kıyaslanırsa çalışma aralığı daha geniştir. Sodyum ısıyı sudan daha iyi iletir.
Diğer Uygulamalar
Son yıllarda adından daha fazla söz ettiren, gelişmekte olan sodyum-iyon pilleri ile kimyasal enerji elektrik enerjisine dönüştürülüp depolanmaktadır. Tarımda kullanılan gübrelerin üretiminde, patlayıcı maddelerin yapımında, borulardaki ya da lavabo giderlerindeki tıkanıklıkları gideren ürünlerde, yapay kauçuk oluşturulmasında, koruyucu olarak çeşitli yapıştırıcı ve tutkal bileşimlerinde ve daha birçok endüstride sodyumlu bileşikler kullanılır.
Sodyumun Sağlık Üzerindeki Etkileri
Sodyum tüm canlılar için gereklidir ve insanlar bunu tarih öncesi çağlardan beri bilmektedir. Sodyum iyonları (Na+) insan vücudundaki hücre dışı sıvının ana katyonudur. Katyonlar, pozitif yüklü iyonlardır. Sodyum iyonu +1 yüklüdür.
Sodyum, insanlarda optimum fiziksel fonksiyon için sıvı dengesinin korunmasında gereklidir. Sodyum, düzgün kas ve sinir fonksiyonu için de gereklidir. Vücutta yaklaşık tuz şeklinde alınan 100 gram sodyum bulunur, ancak sürekli olarak farklı şekillerde sodyum kaybedilir, bu nedenle yerine koyulması gerekir. Ortalama bir insan günde yaklaşık 10 hatta 20 gram tuz tüketir ancak aslında ihtiyaç duyulan miktar 2 veya 3 gramdır. Gerekli miktar konusunda tartışmalar vardır. Bir kişinin her gün tükettiği sodyum miktarı kişiden kişiye ve kültürden kültüre büyük ölçüde değişir. İhtiyaç duyulan sodyumun tamamı, bir ekstra madde eklemeden yiyeceklerden alınabilir çünkü çok sayıda gıda, tuz formundaki sodyumu veya diğer sodyum içeren bileşikleri içerir. Çok fazla tuz (sodyum) kemikler için sağlıksız olabilir, kan basıncını yükseltmeden kalbe ve aorta zarar verebilir. Böbrekler de zarar görebilir çünkü böbrekler sıklıkla kandaki fazla tuzu uzaklaştırmakta zorlanır. Vücut, tuz seviyesindeki artışa tepki olarak su depolar. Bu, damar içindeki sıvı basıncında ve toplam kan hacminde artışa sebep olur. Dolaşımda daha fazla kan olduğunda kalp daha fazla çalışmak zorunda kalır ve kan damarı basıncı artar. Fazla sodyum ayrıca kalp yetmezliğine neden olabilir. Sodyumun terleme de dahil olmak üzere suyla teması, cildi, gözleri, burnu ve boğazı oldukça tahriş eden sodyum hidroksit buharlarının oluşmasına neden olur. Çok şiddetli maruziyetler nefes almada zorluk, öksürük ve kimyasal bronşit ile sonuçlanabilir. Cilde temas etmesi kaşıntı, karıncalanma, termal ve kostik yanıklara, kalıcı hasara neden olabilir. Görme kaybı yaşamamak için gözlerle temasından kaçınılmalıdır.
Sodyum Eksikliği
Kandaki sodyum seviyesinin anormal derecede düşük olması tıbbi olarak hiponatremi olarak adlandırılır. Sodyum birçok işlenmiş yemeğe eklenir ve diğer gıdalarda da doğal olarak bulunur, bu nedenle sodyum eksikliği nadir görülen bir durumdur. Hiponatremi yaşlılarda, özellikle de bakım evlerinde kalanlarda veya vücudun sodyum kaybetmesine neden olan ilaçları kullananlarda (uzun süreli bakım kurumlarında veya hastanelerde olanlar gibi) yaygındır.
Hiponatremi, aşırı terleme, ishal veya kusma nedeniyle, bu sıvılarla birlikte tuz kaybı durumunda ortaya çıkabilir. Potasyum klorür, sodyum klorür ve glikozdan oluşan bir çözelti (rehidrasyon sıvısı) vücudun su seviyesini yerine koymaya yardımcı olabilir. İshal veya diğer sağlık sorunları nedeniyle susuz kalanlar (dehidrasyona uğrayanlar) bu tıbbi prosedürden yararlanabilir. Bu, önemli sayıda hayat kurtaran son derece basit ama kritik bir çözümdür. Kalp yetmezliği ve karaciğer sirozu gibi hastalıklar uygunsuz sıvı birikmesine neden olarak hiponatremiye yol açabilir. Son derece olağan dışı durumlarda, böbrekler fazla suyu atamazsa, hiponatremi sadece çok fazla sıvı tüketilmesinden kaynaklanabilir. Bulantı, kusma, baş ağrıları, zihinsel karışıklık, uyuşukluk, nöbetler ve koma, hiponatreminin olası sonuçlarıdır.
Sodyum Fazlalığı
Hipernatremi, yüksek kan tuzu seviyeleri için kullanılan tıbbi bir terimdir. Bilişsel ve fiziksel bozuklukları olan yaşlılar, yeterince sıvı veya yiyecek tüketmezlerse, yüksek ateş, kusma veya hastalık geçirirse akut dehidrasyona maruz kalabilirler. Diğer faktörler arasında idrar söktürücü ilaçlar (diüretikler) ve aşırı terleme yer alır. Kandaki sodyum seviyesi yükseldiğinde hücreler, tuzu seyreltmek için kana su salgılar. Bu sıvı değişiminin neden olduğu beyinde sıvı birikmesi nedeniyle nöbetler, bilinç kaybı ve hatta ölüm meydana gelebilir. Nefes almada zorluk, akciğerde sıvı birikmesinin yaygın bir belirtisidir. Bulantı, kusma, halsizlik, iştahsızlık, aşırı susama, yönelim bozukluğu ve böbrek yetmezliği hipernatreminin diğer semptomlarından bazılarıdır.
Sodyumun Çevresel Etkileri
Sodyumun toz haline getirilmiş formu suda oldukça patlayıcıdır ve diğer birçok elementle birlikte veya tek başına bir zehirdir.
Ekotoksisite: Tatlı sudaki sivrisinek balıkları için ortalama tolerans seviyesi 125 ppm/96 saat iken belediye (şebeke veya musluk) suyundaki ay balığı (ya da güneşbalığı) için 88 mg/48 saattir.
Çevredeki akıbeti: Bu kimyasal katı halde hareketsizdir ancak nemi kolayca emer. Sodyum hidroksit sıvı hale geldiğinde, toprağa hızla nüfuz edebilir ve potansiyel olarak yeraltı sularını kirletebilir.
Özet
Sodyum, standart sıcaklık ve basınçlarda oksijen ile tepkime vererek toksik olan sodyum oksit oluşturan yumuşak, gümüşi renkte bir alkali metaldir. Hemen hemen her türlü çevresel durumda, yemek, ter ve okyanus dahil olmak üzere çeşitli yerlerde bulunabilir. Adını İngilizce “soda” kelimesinden alan sodyum, günlük yaşamda oldukça faydalı bileşikler içerir. Karbonat, ev tipi sodalı su (çamaşır sodası), sofra tuzu, kabartma tozu, aspirin ve diğer ilaçlar, sabunlar, deterjanlar ve diğer çeşitli maddeler sodyum içeren ürünlere örnektir. Sodyum, bazı organik bileşiklerin sentezi ve esterlerin oluşumu, sodyum plazmalı sokak lambalarının yapımı için gereklidir.
Kaynakça:
https://scienceinfo.com/sodium-na-element-properties/
https://www.lenntech.com/periodic/elements/na.htm
https://melscience.com/TR-en/articles/characteristics-and-properties-sodium/
https://unacademy.com/content/neet-ug/study-material/chemistry/the-uses-of-sodium/
https://periodic-table-of-patents.info/interactive-periodic-table-of-patents/sodium/
https://www.chemlin.org/chemical-elements/sodium-isotopes.php
https://tr.institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/strategische-metalle-2/natrium/
https://evrimagaci.org/sodyum-9879
https://megep.meb.gov.tr/mte_program_modul/moduller_pdf/1%20A%20Grubu%20Elementleri.pdf
Yazar: Müşerref ÖZDAŞ