Voir la source de Sodium

{{Infobox Élément/Sodium}}

Le '''sodium''' est l'[[élément chimique]] de [[numéro atomique]] 11, de symbole Na (du [[latin]] ''natrium''). Il fait partie du [[Groupe 1 du tableau périodique|premier groupe]] du [[tableau périodique des éléments|tableau périodique]] et plus particulièrement des [[métal alcalin|métaux alcalins]]. Sur Terre et dans les autres corps telluriques il est généralement lié à d'autres éléments au sein de nombreux [[minéral|minéraux]]. Il est abondant dans l'[[eau de mer]] (avec une [[concentration (chimie)|teneur]] d'environ {{unité|10,8 g/kg}}), sous la forme d'[[ion]]s libres. Le [[sel alimentaire|sel de cuisine]], qui provient directement ou indirectement de l'eau de mer, est constitué de [[chlorure de sodium]].

Dans les [[conditions normales de température et de pression]], le [[corps simple]] est un [[métal]] mou, de couleur argentée. Très réactif, il s'oxyde rapidement au contact de l'[[air]] et réagit violemment avec l'[[eau]].

== Histoire ==
Le sodium est depuis longtemps reconnu dans les composés, mais il ne fut pas isolé avant [[1807]], lorsque Sir [[Humphry Davy]] réalisa l'[[électrolyse]] de la [[Hydroxyde de sodium|soude caustique]]. Pendant le [[Moyen Âge]], un composé du sodium avec le nom latin de ''sodanum'' était utilisé pour le traitement des maux de tête. Le symbole du sodium, Na, vient du nom latin d'un composé du sodium appelé ''natrium'', qui lui-même vient du [[grec ancien|grec]] {{grec ancien|νίτρον|nítron}}, un carbonate de sodium naturel (le [[natron]]). En allemand, en danois, en norvégien ou en néerlandais, sodium se dit ''natrium''.

== Isotopes ==
{{article détaillé|Isotopes du sodium}}

Le sodium possède 22 isotopes connus, avec un [[nombre de masse]] variant entre 18 et 37. Seul le [[Isotopes du sodium|sodium 23]] ({{23}}Na) est stable, ce qui fait du sodium un [[élément monoisotopique]]. À part {{22}}Na et {{24}}Na, isotopes radioactifs cosmogéniques de [[demi-vie]]s {{unité|2.604|ans}} et {{unité|14.96|heures}}, les [[radioisotope]]s du sodium ont tous une demi-vie inférieure à une minute, voire une seconde pour la majorité d'entre eux. En pratique, seul {{23}}Na est trouvé dans la nature et le sodium est donc considéré comme un [[élément mononucléidique]].

== Caractéristiques notables ==
=== Caractéristiques chimiques ===
[[Fichier:Nametal.JPG.jpg|vignette|gauche|Sodium métallique.|alt=Plusieurs blocs gris légèrement brillants de sodium.]]
Comme les autres [[métal alcalin|métaux alcalins]], le sodium a un aspect doux, blanc argenté, légèrement rosé. C'est un élément très réactif ; en particulier il s'oxyde lentement à l'air humide et réagit violemment avec l'[[eau]] : il libère une grande quantité d'[[hydrogène]] et produit une explosion, ce qui force à le conserver dans le [[pétrole]] ou sous une atmosphère inerte d'[[Diazote|azote]] ou d'[[argon]].
Le sodium est léger, flotte sur l'eau et la décompose en libérant du [[dihydrogène]] et en formant de la [[Hydroxyde de sodium|soude]] ([[hydroxyde]] de sodium) :
[[Fichier:Sodium and Water.png|vignette|gauche|Réaction du sodium avec l'eau.|alt=Vue d'une réaction violente du sodium et de l'eau conduisant à la rupture du récipient contenant la réaction et à la combustion de l'hydrogène produit.]]
:Na + [[eau|{{H2O}}]] → [[ion sodium|Na{{exp|+}}]] + [[hydroxyde|OH{{exp|−}}]] + <math>\tfrac 12</math> [[dihydrogène|H{{ind|2}}]]

La chaleur dégagée par la réaction exothermique de décomposition de l'eau suffit généralement, en présence d'[[Dioxygène|oxygène]], à faire détoner l'hydrogène produit.

Sa température de fusion relativement basse, aux alentours de {{tmp|97.81|°C}}, le rend facile à manipuler, stocker et transporter (en citernes par exemple, dans lesquelles on le solidifie pour le refondre à l'arrivée), à condition d'être très vigilant à bien le laisser toujours sous atmosphère inerte et à l'abri de l'eau ou de l'humidité, en raison de sa grande réactivité.

Ce métal brûle dans l'air avec une [[flamme (combustion)|flamme]] jaune (mais il ne s'enflamme qu'à des températures supérieures à {{unité|388|[[kelvin|K]]}}, soit {{tmp|115|°C}}).
[[Fichier:Sodium_Raies_Spectrales.png|vignette|gauche|[[Raie spectrale|Raies spectrales]] du sodium.|alt=Graphique présentant les raies spectrales du sodium.]]
Le [[Spectre électromagnétique|spectre]] du sodium possède la particularité de présenter un [[doublet du sodium|doublet spectral]] très brillant dans le jaune. Ces deux raies, localisées à {{unité|589,00|et=589,59|[[nanomètre|nm]]}} sont généralement notées respectivement D2 et D1. Leur interférence est responsable d'un phénomène de [[Battement (physique)|battement]] en intensité.

À mesure que la pression augmente, le sodium devient isolant et prend l’aspect d’un matériau noir, puis celui d’un matériau translucide rouge avant de finalement devenir transparent sous une pression de {{unité|200|[[Pascal (unité)|gigapascals]]}}<ref>Laurent Sacco, [http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/physique-1/d/sous-pression-le-sodium-metallique-devient-transparent_18584/ ''Sous pression, le sodium métallique devient transparent !''], futura-sciences, 17 mars 2009.</ref>.

=== Caractéristiques physiques ===
* C'est un excellent conducteur électrique.
* Le sodium est utilisé comme fluide caloporteur à haute température, seul, ou allié au potassium à plus basse température : le mélange [[NaK]] est liquide à température ambiante. L'alliage de 78 % K potassium et 22 % Na est liquide jusqu'à {{tmp|-12.6|°C}} et bout à {{tmp|785|°C}}.
* Coefficient de dilatation à {{tmp|25|°C}} = {{unité|70|e=-6|°C|-1}}.
* Formule pour la masse volumique du solide : ''ρ'' = 971 / (1+0,00007*(''t''-20)){{3}} ; avec ''ρ'' en kg/m{{3}} et ''t'' en °C.
* Corrélation pour la masse volumique du liquide : ''ρ'' = 949 - 0,223 × ''t'' - 0,0000175 × ''t''{{2}} ; avec ''ρ'' en kg/m{{3}} et ''t'' en °C ; applicable entre 100 et {{tmp|800|°C}}<ref name="HandbookChemPhys90"/>.
* Corrélation pour la valeur de ''Cp'' du solide : ''Cp'' = 1,02954 + 0,00059184 × ''t'' + 0,00000010528 × ''t''{{2}} ; avec ''Cp'' en kJ/(kg⋅K) et ''t'' en °C ; applicable entre 0 et {{tmp|90|°C}}<ref name="HandbookChemPhys90"/>.
* Corrélation pour la valeur de ''Cp'' du liquide : ''Cp'' = 1,62957 - 0,000832987 × ''T'' + 0,000000462265 × ''T''{{2}} ; avec ''Cp'' en kJ/(kg⋅K) et ''T'' en K ; applicable entre 100 et {{tmp|800|°C}}<ref name="HandbookChemPhys90"/>.
* Corrélation pour la viscosité dynamique du liquide : ''μ'' = {{unité|-3.759|e=-12}} × ''t''{{3}} + {{unité|6.3008|e=-9}} × ''t''{{2}} - {{unité|3.729|e=-6}} × ''t'' + {{unité|9.9806|e=-4}} ; avec ''μ'' en kg/(m⋅s) et ''t'' en °C ; applicable entre 100 et {{tmp|700|°C}}.
* Corrélation pour la conductivité thermique du liquide : ''λ'' = (2,442544 × (''t'' + 273,15)) / (6,8393 + 0,033873 × ''t'' + 0,000017235 × ''t''{{2}}) ; avec ''λ'' en W/(m⋅K) et ''t'' en °C ; applicable entre 100 et {{tmp|700|°C}}<ref name="HandbookChemPhys90"/>.
* Corrélation pour la pression de vapeur saturante : ''P''s = {{unité|4.216|e=13}} × (''t'' + 273,15){{exp|-1,18}} × exp[{{formatnum:-13308.94}} / (''t'' + 273,15)] ; avec ''P''s en Pa et ''t'' en °C ; applicable entre 100 et {{tmp|800|°C}}<ref>Usuel de chimie générale et minérale- M.Bernard - F.Busnot</ref>.

{| class="wikitable alternance mw-collapsible mw-collapsed" style="text-align:center;"
|+ Quelques caractéristiques thermodynamiques du sodium<ref>Les valeurs entre parenthèses correspondent à une autre détermination de la grandeur physique</ref>{{,}}<ref name="HandbookChemPhys90"/>
|-
! scope="col" | Température<br>(°C)
! scope="col" | Masse<br>volumique<br>''ρ''<br>(kg/m{{3}})
! scope="col" | Viscosité<br>dynamique<br>''μ''<br>(10{{-3}} kg/(m⋅s)
! scope="col" | Conductivité <br>thermique<br>''λ''<br>(W/(m⋅K))
! scope="col" | Capacité <br>calorifique<br>à pression<br>constante<br>''Cp''<br>(kJ/(kg⋅K)
! scope="col" | Commentaire
|-
! scope=row | −173,15
| 1 011,5
|
|
| 0,9791
| solide
|-
! scope=row | 0
| 975,1
|
| 141,0<br>(142,0)
| 1,0295
| solide
|-
! scope=row | 20
| 971
|
| 142
| 1,0414
| solide
|-
! scope=row | 25
| 970,0
|
|
| 1,2259<br>(1,0444)
| solide
|-
! scope=row | 97,80
| 955,3<br>(solide)<br>927,0<br>(liquide)
| 0,690<br>(0,705)
| 83,7
| 1,5525
| liquéfaction
|-
! scope=row | 200
| 903,7
| 0,450
| 81,5<br>(80,8)
| 1,4815
| liquide
|-
! scope=row | 300
| 880,5
| 0,340<br>(0,345)
| 75,7<br>(75,5)
| 1,4213
| liquide
|-
! scope=row | 400
| 857,0
| 0,278<br>(0,284)
| 71,2<br>(71,0)
| 1,3704
| liquide
|-
! scope=row | 500
| 831,1
| 0,234<br>(0,239)
| 66,8<br>(67,2)
| 1,3704
| liquide
|-
! scope=row | 600
| 808,9
| 0,212<br>(0,210)
| 63,9
| 1,2962
| liquide
|-
! scope=row | 700
| 784,3
| 0,186<br>(0,193)
| 61,0
| 1,2730
| liquide
|-
! scope=row | 800
| 759,4
| 0,179<br>(0,165)
| 58,3
| 1,2590
| liquide
|-
! scope=row | 883
|
|
|
|
| ébullition
|}

== Utilisations du sodium ==
Le sodium sous sa forme métallique est utilisé dans la fabrication des [[ester]]s ainsi que dans celle d'autres [[composé organique|composés organiques]], utilisés en particulier dans l'[[industrie pharmaceutique]], les [[cosmétique]]s, les [[pesticide]]s ([[Métham sodium|métam-sodium]]), etc.

Il a été longtemps utilisé, sous forme d'alliage avec le [[plomb]], pour la production de [[Tétraéthylplomb|plomb tétraéthyle]], [[additif pour carburant|additif]] antidétonant pour le [[carburant]] automobile.

Autres utilisations du sodium métal :
* pour la synthèse de l'[[indigo (teinture)|indigo]] artificiel, du [[Tétrahydruroborate de sodium|borohydrure de sodium]], dans la [[réduction de Birch]]
* dans certains [[alliage]]s, pour améliorer leur structure, ou, dans le cas du [[NaK]] (alliage de sodium et de [[potassium]]), pour ses qualités de [[transfert thermique]] ;
* pour purifier les métaux fondus ;
* pour la fabrication des [[Lampe à vapeur de sodium|lampes à vapeur de sodium]] grâce au [[doublet du sodium]] ;
* pour la fabrication du silicium utilisé dans l'électronique ou les panneaux solaires ;
* pour les [[Accumulateur sodium-soufre|batteries sodium - soufre]].
* pour les batteries [[sodium - ion]]<ref>{{Lien web |langue=français |auteur=Le Point actu |titre=Batteries sodium-ion, l'avenir de la voiture électrique ? |url=https://auto.orange.fr/green-auto/news/la-batterie-au-sodium-de-retour-dans-nos-voitures-CNT000002b9p7r.html |date=4 janvier 2024 |consulté le=4 janvier 2024}}</ref>.
* le sodium sous forme liquide constitue un fluide caloporteur efficace (assurant le transfert de chaleur) : on l'utilise dans ce but principalement dans les soupapes (creuses) de moteurs poussés (par exemple le [[Rolls-Royce Merlin]]). Il sert également dans les [[réacteur à neutrons rapides|réacteurs nucléaires à neutrons rapides]] (Cf. infra)

La vapeur de sodium (utilisée dans les lampes) est très réactive : par exemple, à {{tmp|1400|°C}}, elle réagit avec l'[[alumine]] en formant de l'[[aluminate de sodium]].

=== Industrie nucléaire ===
Le sodium liquide est un produit dangereux notamment du fait de risque de feux de sodium particulièrement difficiles à éteindre. Mais il intéresse l'[[industrie nucléaire]] comme fluide caloporteur dans les [[Réacteur à neutrons rapides|réacteurs nucléaires à neutrons rapides]], pour deux raisons : ses qualités de [[conductivité thermique]] et de [[capacité calorifique]] élevée, et le fait d'être peu capturant aux neutrons thermiques (0,4 barn de section efficace) et a fortiori aux neutrons rapides. Toutefois, un peu de sodium 24 est formé au cours du fonctionnement (lorsque le sodium traverse le cœur du réacteur). Le sodium 24 est radioactif, d'une [[demi-vie]] courte de {{heure|15|durée=oui}} en donnant du magnésium 24 stable. Cela empêche l'approche des circuits jusqu'à une semaine suivant l'arrêt.

Les techniques de maîtrise de ce sodium font l'objet d'un travail continu par le [[Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives|CEA]] à [[Centre de Cadarache|Cadarache]], y compris pour le [[démantèlement nucléaire|démantèlement]] de [[Superphénix]], entamé en 1998<ref name=Opecst>Assemblée nationale & Sénat, OPECST, ''[http://www.assemblee-nationale.fr/13/pdf/rap-off/i3108.pdf Rapport sur l'évaluation du Plan national de gestion des matières et des déchets radioactifs 2010-2012]'' (19 janvier 2011), rapporteurs : [[Christian Bataille]] et [[Claude Birraux]], PDF, 347 pages ; Voir ''chap III - « La plate-forme de recherche sur le sodium »'', chapitre intitulé ''IV. Le “Tribunal de l'environnement ”'', page 44/347 de la version PDF du rapport</ref> et dans la perspective d'une éventuelle mise en œuvre du projet de [[prototype]] de [[réacteur à neutrons rapides]] « [[ASTRID (réacteur)|Astrid]] »<ref name=Opecst/>.

Le réseau dit « ''école internationale du sodium et des métaux liquides'' », a accueilli, depuis sa création en 1975, plus de {{nombre|4000 stagiaires}}<ref name=Opecst/> ; ''{{Citation|L’essentiel des recherches s’applique au fonctionnement d’un générateur de vapeur chauffé directement par une circulation de sodium, et vise au contrôle du risque de contact entre le sodium et l’eau. Mais des expériences concernent aussi l’hypothèse d’un générateur de vapeur alimenté par un circuit tertiaire au gaz, avec un circuit secondaire au sodium}}''<ref name=Opecst/>. Des travaux visent à mieux neutraliser la vapeur de sodium (qui peut boucher certains filtres), à mieux neutraliser le sodium en cas d'accident ou incident ou lors des vidanges ou démantèlement d'installations (le procédé actuel, procédé NOAH, produit de l'hydrogène et de la soude caustique, deux produits dangereux), ainsi qu'à mieux utiliser l'[[acoustique]] pour détecter des débuts d’ébullition ou un état d’engazement du sodium, les [[ultrason]]s pour la mesure du débit et de la température du sodium fondu, et la chimie pour la mesure de la teneur en oxygène, les [[courants de Foucault]] pour le repérage de défauts dans les installations, la [[télémétrie]], pour la mesure des distances ainsi que des capteurs pouvant être plus ou moins durablement immergés dans le sodium liquide<ref name=Opecst/>. Un procédé de « [[carbonatation]] » permet par contact avec de la [[hydroxyde de sodium|soude caustique]] sous exposition d'un flux de [[Dioxyde de carbone|gaz carbonique]] de nettoyer des parois contaminées, en produisant des carbonates de sodium, inertes et solubles mais ce procédé est lent (moins d'un millimètre/jour)<ref name=Opecst/>.

== Fabrication ==
Le sodium sous forme métallique est fabriqué par [[électrolyse]] du [[chlorure de sodium]] fondu. Le chlorure de sodium fondant vers {{tmp|800|°C}}, il est nécessaire pour des raisons techniques de l'utiliser en mélange avec du [[chlorure de calcium]] et du [[chlorure de baryum]]. Ce mélange permet de travailler à environ {{tmp|600|°C}}. Au cours de chimie, cette expérience peut être réalisée en utilisant comme creuset une pipe en terre, comme cathode (où le sodium se dépose) une aiguille à tricoter en acier, comme anode (où le chlore se dégage) la mine en graphite d'un crayon noir taillé aux deux extrémités, et comme source de chaleur un [[bec Bunsen]].

Les principaux producteurs de sodium sous forme métallique dans le monde sont :
* l'[[usine électrochimique de Pomblière]] opérée par MSSA - [[Métaux spéciaux]] en [[France]], près de [[Moûtiers|Moutiers]], en [[Savoie (département)|Savoie]] ;
* différents producteurs récemment apparus en [[Chine]] (en [[Mongolie Intérieure]], dans le [[Région autonome du Níngxià|Níngxià]] et le [[Henan]]).

Il est aussi possible d'obtenir du sodium métallique par électrolyse d'[[hydroxyde de sodium]], NaOH, fondu c'est-à-dire vers {{tmp|300|°C}}. Toutefois, comme il est plus difficile de récupérer le métal pur dans ce cas, l'industrie préfère l'électrolyse de NaCl.

{{Référence souhaitée|Il est possible, et utilisé de manière artisanale aussi, d'utiliser une oxydoréduction du mélange de magnésium et soude cristalline, le tout chauffé.|date=22 avril 2021}}

== Composés du sodium ==
Les composés chimiques dans lesquels on trouve un ion sodium Na<sup>+</sup> sont extrêmement nombreux. Parmi les plus simples on peut citer :
* le sel marin ou [[Sel alimentaire|sel de table]], qui est du [[chlorure de sodium]] (NaCl) ;
* la [[Hydroxyde de sodium|soude]] (Na<sup>+</sup> + OH<sup>−</sup>) ou l'[[hydroxyde de sodium]] (NaOH) ;
* l'[[eau de Javel]], qui contient du chlorure de sodium et de l'[[hypochlorite de sodium]] (NaClO).



On trouve également des composés du sodium :
* dans le [[savon]] (en combinaison avec des [[acide gras|acides gras]]) ;
* dans les [[chaufferette]]s sous forme d'[[acétate de sodium]].

== Importance biologique ==
Le sodium est indispensable à la vie, par exemple au fonctionnement de l'activité électrique des cellules, faisant intervenir des échanges trans-membranaires d'ions Na<sup>+</sup>.

L'[[ion sodium]] est l'un des éléments indispensables à l'organisme, normalement présent dans le sang à une concentration comprise entre 133 et 143 mmol/L<ref>{{Lien web |titre=Connaître les normes biologiques |url=https://www.infirmiers.com/etudiants-en-ifsi/cours/cours-transversaux-les-normes-biologiques.html |consulté le=3 juillet 2022}}</ref>.

Lorsqu'il est présent en excès ([[hypernatrémie]] - généralement à cause d'un régime trop riche en sel), c'est un facteur qui favorise la survenue d'[[hypertension artérielle|hypertension]] , d'insuffisance cardiaque et de dégradation de la [[Néphrologie|fonction rénale]] (au niveau des tubules<ref>Soleimani M, Singh G ; ''Physiologic and molecular aspects of the Na+/H+ exchangers in health and disease processes.''; J Investig Med. 1995 Oct;43(5):419-30 ; {{PMID|8528753}}</ref>).  

== Conséquences environnementales ==
Quand il provient du sel, NaCl, massivement utilisé pour le [[salage (route)|salage des routes]] (14 % de la production)<ref>{{Lien web|langue=fr|auteur1=Jean-Claude HOCQUET|titre=SEL|url=http://www.universalis-edu.com.rproxy.sc.univ-paris-diderot.fr/encyclopedie/sel/|site=universalis.fr|date=|consulté le=28 mai 2020}}</ref>, ou de remontées de sel à la suite d'un [[drainage agricole|drainage]] ou à des arrosages excessifs, il contribue à la destruction et salinisation des [[Sol (pédologie)|sols]] et à l'intoxication de nombreuses espèces animales, végétales, fongiques et microbiennes<ref>{{Lien web|langue=en|auteur1=Jeremy Hinsdale|titre=How Road Salt Harms the Environment|url=https://blogs.ei.columbia.edu/2018/12/11/road-salt-harms-environment/|site=blogs.ei.columbia.edu|date=|consulté le=28 mai 2020}}</ref>.

Il existe néanmoins des bactéries [[extrêmophile|extrémophile]]s qui peuvent survivre dans des milieux hyper-salés.

== Commerce ==
En 2014, la France est nette importatrice de sodium, d'après les douanes françaises. Le prix moyen à la tonne à l'import était de {{euro|2000}}<ref>{{Lien web|langue = fr | titre = Indicateur des échanges import/export |url =http://lekiosque.finances.gouv.fr/LEO/frame_LEO.asp|site =Direction générale des douanes. Indiquer NC8=28051100 |consulté le = 7 août 2015}}</ref>.

== Notes et références ==
{{Références}}

== Voir aussi ==
{{Autres projets
|commons=Sodium|commons titre=Sodium
|wiktionary=sodium}}

=== Articles connexes ===
* [[Ion sodium]]
* [[Macro-élément]]

=== Liens externes ===
{{Liens}} 
* [http://fr.video.yahoo.com/video/play?vid=1155919 Une vidéo sur l'oxydation du sodium]
* {{lien web|langue=en|url=http://www.periodictable.com/Elements/011/data.html|titre=Technical data for Sodium|consulté le=23 avril 2016}}, avec en sous-pages les données connues pour chaque isotope

{{Tableau périodique (navigation)}}
{{Familles d'éléments chimiques (navigation)}}
{{Palette|Composés du sodium|Électrolyse}}
{{Portail|chimie}}

[[Catégorie:Sodium|*]]
<!--[[Catégorie:Élément chimique]]
[[Catégorie:Métal alcalin]]-->
[[Catégorie:Dessiccant]]