Per miliardi di anni il sodio viene lavato via dalle rocce e dai terreni, finendo negli oceani, dove può rimanere per circa 50,106 anni. L’acqua del mare contiene circa 11.000 ppm di sodio. I fiumi contengono solo circa 9 ppm.
L’acqua potabile di solito contiene circa 50 mg/L di sodio. Questo valore è chiaramente più alto per l’acqua minerale. In forma solubile il sodio si presenta sempre come ioni Na+.
In che modo e in che forma il sodio reagisce con l’acqua?
Il sodio elementare reagisce fortemente con l’acqua, secondo il seguente meccanismo di reazione:
2Na(s) + 2H2O → 2NaOH(aq) + H2(g)
Si forma una soluzione incolore, costituita da idrossido di sodio fortemente alcalino (soda caustica) e idrogeno gassoso. Questa è una reazione esotermica. Il sodio metallico viene riscaldato e può incendiarsi e bruciare con una caratteristica fiamma arancione. L’idrogeno gassoso rilasciato durante il processo di combustione reagisce fortemente con l’ossigeno nell’aria.
Un certo numero di composti del sodio non reagiscono così fortemente con l’acqua, ma sono fortemente solubili in acqua.
Solubilità del sodio e dei composti del sodio
Un certo numero di esempi di solubilità in acqua del sodio sono disponibili. Il composto di sodio più familiare è il cloruro di sodio (NaCl), altrimenti noto come sale da cucina. A 20oC la solubilità è di 359 g/L, in altre parole adeguatamente solubile in acqua. La solubilità è quasi indipendente dalla temperatura. Anche il carbonato di sodio (Na2CO3) è adeguatamente solubile in acqua. La solubilità è 220 g/L a 20oC.
Perché il sodio è presente in acqua?
I composti del sodio finiscono naturalmente in acqua. Come è stato menzionato prima, il sodio proviene dalle rocce e dal suolo. Non solo i mari, ma anche i fiumi e i laghi contengono quantità significative di sodio. Le concentrazioni tuttavia sono molto più basse, a seconda delle condizioni geologiche e della contaminazione delle acque reflue.
I composti del sodio servono molti scopi industriali differenti, e possono anche finire nell’acqua delle industrie. Sono applicati in metallurgia e come agente di raffreddamento nei reattori nucleari. Il nitrato di sodio è spesso applicato come fertilizzante sintetico.
Circa il 60% del sodio è utilizzato nelle industrie chimiche, dove è convertito in gas di cloro, idrossido di sodio o carbonato di sodio, e circa il 20% del sodio è utilizzato nelle industrie alimentari come conservante o agente aromatizzante. Il resto è applicato per esempio come salamoia in inverno. L’idrossido di sodio può essere applicato per prevenire l’intasamento dei tubi di scarico, e il carbonato di sodio è applicato nella purificazione dell’acqua per neutralizzare gli acidi. L’idrogenocarbonato di sodio è un costituente della polvere di supporto, e viene applicato nelle industrie tessili e del cuoio e nella produzione di saponi e detergenti. Nei detergenti sanitari l’elemento è presente come ipoclorito di sodio.
Utilizzando il sodio metallico, si possono estrarre berillio, torio, titanio e zirconio. Nelle luci dei lampioni una piccola parte di sodio è spesso presente nelle luci al neon, facendole usare meno elettricità.
L’isotopo radioattivo 24Na è applicato nella ricerca medica.
Quali sono gli effetti ambientali del sodio nell’acqua?
Al sodio è attribuita la classe di pericolo 2 dell’acqua, in altre parole è un rischio quando è presente nell’acqua. Il cloruro di sodio tuttavia non è un rischio ed è attribuito alla classe di pericolo per l’acqua 1.
Il sodio è un minerale dietetico per gli animali. Le piante tuttavia non contengono quasi nessun sodio. Il valore LC50 per i pesci d’oro è 157 mg/L. L’ipoclorito di sodio dai detergenti sanitari può contribuire alla formazione di idrocarburi clorurati, e può quindi caricare pesantemente le acque reflue.
Solo un isotopo del sodio si presenta naturalmente, cioè lo stabile 23Na. Ci sono 13 isotopi instabili del sodio, che sono leggermente radioattivi.
Quali sono gli effetti sulla salute del sodio nell’acqua?
Il sodio è presente nel corpo umano in quantità di circa 100 g. È un minerale dietetico, parzialmente responsabile delle funzioni nervose. Il siero del sangue contiene 3,3 g/L di sodio. Regola i fluidi extracellulari, l’equilibrio acido-base e il potenziale di membrana, in parte insieme al potassio. Questo provoca un aumento della pressione sanguigna, arteriosclerosi, edema, iperosmolarità, confusione e aumento del rischio di infezione da un’eccessiva assunzione di Na+. La carenza di sodio può portare a disidratazione, convulsioni, paralisi muscolare, diminuzione della crescita e intorpidimento generale.
Generalmente, gli esseri umani richiedono circa 300 mg di cloruro di sodio al giorno per garantire un livello di sodio equilibrato. Le persone che hanno diarrea o altri effetti sulla salute che aumentano il fabbisogno di sale hanno bisogno di una quantità di sodio più alta del solito. L’assunzione adulta di sale da cucina è in media di 9 g al giorno, che si traduce in circa 4 g di sodio. Alle persone con malattie cardiache e renali si raccomanda una dieta povera di sodio.
La soluzione di sale da cucina veniva applicata come provocatore di vomito nei vecchi tempi. La soda caustica può influenzare profondamente i tessuti.
Quali tecnologie di purificazione dell’acqua possono essere applicate per rimuovere il sodio dall’acqua?
Per rimuovere il cloruro di sodio dall’acqua, si può applicare l’osmosi inversa, l’elettrodialisi, le tecniche di distillazione o lo scambio ionico. L’osmosi inversa è la più economica considerando i requisiti di energia e di denaro.
Il sodio è applicato nella purificazione dell’acqua. Può funzionare come contro-ione di calcio e magnesio negli addolcitori d’acqua. La soda caustica e il sodio per carbonato sono applicati per neutralizzare gli acidi. Il bisolfito di sodio (NaHSO3) è applicato come riduttore per prodotti chimici fortemente ossidanti, il solfuro di sodio (Na2S) per la precipitazione dei metalli complessati.
La letteratura e gli altri elementi e la loro interazione con l’acqua