Ossido di sodio: proprietà, sintesi, reazioni, usi
L’ossido di sodio è un composto ionico con formula Na2O utilizzato nell’industria del vetro e delle ceramiche. È caratterizzato da una struttura anti-fluorite.
La fluorite, infatti, cristallizza secondo un reticolo cubico a facce centrate di ioni Ca2+, con tutte le cavità tetraedriche occupate da ioni F−. Nella fluorite, infatti gli ioni calcio hanno un raggio ionico maggiore rispetto a quello degli ioni fluoruro
Nell’ossido di sodio, invece, la posizione degli ioni Na+ corrisponde a quella degli ioni F– mentre la posizione degli ioni O2- corrisponde a quella degli ioni Ca2+. Le dimensioni degli ioni risultano opposte in quanto lo ione sodio ha un raggio ionico maggiore rispetto a quello di O2-
Proprietà dell’ossido di sodio
È un solido cristallino bianco con una durezza, nella scala di Mohs, pari a 6.
Come gli ossidi dei metalli alcalini è un ossido basico ed è un composto altamente reattivo che reagisce con l’acqua per formare idrossido di sodio.
Ad una temperatura di oltre 700°C dà luogo a decomposizione termica formando sodio metallico e superossido di sodio
2 Na2O → NaO2 + 2 Na
Sintesi dell’ossido di sodio
L’ossido di sodio può essere ottenuto attraverso diverse vie sintetiche.
Si può ottenere dalla decomposizione termica del carbonato di sodio da cui si ottiene biossido di carbonio:
Na2CO3 → Na2O + CO2
Si può ottenere dalla reazione tra:
sodio e idrossido di sodio con formazione, oltre che dell’ossido anche di idrogeno gassoso
2 NaOH + 2 Na → 2 Na2O + H2
sodio azide e nitrato di sodio con formazione, oltre che dell’ossido anche di idrogeno gassoso
5 NaN3 + NaNO3 → 3 Na2O + 8 N2
nitrito di sodio e sodio metallico con formazione, oltre che dell’ossido anche di azoto gassoso
2 NaNO2 + 6 Na → 4 Na2O + N2
perossido di sodio e sodio metallico
Na2O2 + 2 Na → 2 Na2O
Reazioni dell’ossido di sodio
La reazione più nota è quella con l’acqua. L’ossido di sodio reagisce in modo esotermico con acqua fredda per dare idrossido di sodio:
Na2O + H2O → 2 NaOH
Reagisce violentemente con gli acidi per dare il sale sodico e acqua. Ad esempio reagisce con l’acido cloridrico per dare cloruro di sodio e acqua:
Na2O + 2 HCl → 2 NaCl + H2O
Analogamente reagisce con acido nitrico per dare nitrato di sodio:
Na2O + 2 HNO3 → 2 NaNO3 + H2O
Usi
È ampiamente utilizzato nella miscela per la produzione del vetro ottenuto per lento raffreddamento di silicati fusi.
La miscela deve essere costituita da biossido di silicio SiO2 e da due o più basi, una delle quali deve essere un ossido alcalino (Na2O, K2O) e l’altra da un ossido alcalino-terroso (CaO, BaO) o da un ossido di un metallo pesante ( PbO, ZnO).
La materia prima è il biossido di silicio il quale presenta una temperatura di fusione molto elevata. La funzione degli ossidi di metalli alcalini e alcalino-terrosi è quella di abbassare la temperatura di fusione e pertanto sono detti sostanze fondenti.
Reazione con il biossido di silicio
Dalla reazione tra l’ossido di sodio e il biossido di silicio, infatti, si ottiene il silicato di sodio
Na2O + SiO2 → Na2SiO3
Tale reazione avviene in quanto il primo è un ossido basico e il secondo, analogamente al biossido di carbonio è un ossido acido.
Analogamente, dalla reazione tra ossido di calcio e il biossido di silicio si ottiene il silicato di calcio. I silicati così formati hanno una temperatura di fusione di circa 900°C rispetto a quella del biossido di silicio. Occorre pertanto una energia ridotta per portare alla fusione i silicati che, a seguito di riscaldamento sciolgono i granuli di silice, rimasti fino ad arrivare alla fusione completa.
