Sodio (Na) y agua

Durante millones de años el sodio se ha desprendido de rocas y suelos, para ir a parar a los océanos, donde permanece alrededor de 50^.10⁶ de años. El agua de mar contiene aproximadamente 11 ppm de sodio. Los ríos contienen sólo una concentración media de 9 ppm. El agua potable suele contener alrededor de 50 mg/L de sodio. Este valor es claramente más alto para el agua mineral. El sodio en disolución se encuentra en forma de iones Na⁺.

¿Cómo reacciona el sodio con el agua?

El sodio elemental reacciona fácilmente con el agua de acuerdo con el siguiente mecanismo de reacción:

2Na(s) + 2H₂O --> 2NaOH(aq) + H₂(g)

Se forma una disolución incolora, que consiste en hidróxido de sodio (sosa cáustica) e hidrógeno gas. Se trata de una reacción exotérmica. El sodio metal se calienta y puede entrar en ignición y quemarse dando lugar a una característica llama naranja. El hidrógeno gas liberado durante el proceso de quemado reacciona fuertemente con el oxígeno del aire.
Ciertos compuestos de sodio no reaccionan de manera tan inmediata con el agua, pero de todas formas son solubles en agua.

Solubilidad del sodio y de los compuestos del sodio.

Es fácil encontrar un gran número de ejemplos de la solubilidad del sodio en agua. El compuesto de sodio más familiar es el cloruro de sodio (NaCl), más conocido como sal de cocina. La solubilidad es de 359 g/L a 20ºC. Su solubilidad es prácticamente independiente de la temperatura. El carbonato de sodio (Na₂CO₃) también es soluble en agua, su solubilidad es de 220 g/L a 20^oC.

¿Por qué el sodio está presente en el agua?

Los compuestos de sodio finalizan de forma natural en el agua. Como se mencionó anteriormente, el sodio procede de rocas y de suelos. Además del mar, también encontramos concentraciones significantes de sodio en los ríos y en los lagos. Sin embargo estas concentraciones son mucho más bajas, su valor depende de las condiciones geológicas y de la contaminación por aguas residuales.
Los compuestos del sodio se utilizan en muchos procesos industriales, y en muchas ocasiones van a parar a aguas residuales de procedencia industrial. Se aplican el metalurgia y como agente refrigerante para reactores nucleares. El nitrato de sodio se aplica frecuentemente como un fertilizante sintético.
Alrededor del 60% de sodio se utiliza en industrias químicas, donde se convierte en cloro gas, hidróxido de sodio o carbonato de sodio, y alrededor del 20% del sodio se utiliza en la industria alimentaria.
El hidróxido de sodio se utiliza para prevenir obturaciones en tuberías, y el carbonato de sodio se aplica en la purificación del agua para neutralizar ácidos. El bicarbonato de sodio es un constituyente de la levadura, y se aplica en la industria textil, industrias del cuero y en industrias de jabones.
El uso del sodio metal permite extraer berilio, titanio, torio y circonio. En ciertas lámparas, se usa una pequeña cantidad de sodio para las luces de neón, gracias a esta técnica se reduce el consumo energético. El isótopo radiactivo del sodio es el ²⁴Na y se utiliza en aplicaciones de investigación médica.

¿Cuáles son los efectos ambientales del sodio en el agua?

Al sodio se le atribuye un riesgo de nivel 2, en otras palabras el sodio supone cierto riesgo cuando está presente en el agua. Sin embargo el cloruro de sodio no supone riesgo y se le atribuye el tipo nivel 1.
El sodio es un mineral de alimentación para los animales, las plantas apenas contienen sodio. El valor LC₅₀ para los peces es de 157 mg/L. El hipoclorito de sodio puede contribuir a la formación de hidrocarburos clorados y por tanto puede provocar importantes cargas en aguas residuales.
El único isótopo del sodio que se forma naturalmente, es el estable ²³Na. Hay 13 isótopos del sodio inestables, que son moderadamente radiactivos.

¿Cuáles son los efectos en la salud del sodio en el agua?

El sodio está presente en el cuerpo humano en cantidades en torno a los 100 g. Es un mineral de alimentación parcialmente responsable de funciones del sistema nervioso. El suero sanguíneo contiene 3.3 g/L de sodio. Regula fluidos extracelulares, regula el equilibrio ácido-base y el potencial de membranas, parcialmente junto con el potasio.
Un consumo excesivo de sodio de sal de cocina, causa aumento de la presión sanguínea, arteriosclerosis, edemas e hiperosmolaridad. La falta de sodio puede causar convulsiones, deshidratación, parálisis muscular, disminución del crecimiento y entumecimiento general.
Generalmente, los seres humanos requieren alrededor de 300 mg de cloruro de sodio al día para garantizar un nivel de sodio adecuado. La gente que padece de diarrea u otras molestias que implican un aumento de las necesidades de sal, requieren una dieta rica en sodio, con cantidades superiores a las habituales. El consumo de sal de cocina en los adultos es de 9 g al día de media, esto se traduce en aproximadamente 4 g de sodio. Para las personas con enfermedades del corazón, se recomienda una dieta pobre en sodio.
La solución de sal de cocina se aplicó como provocante de vómitos en épocas anteriores. La sosa cáustica puede afectar profundamente a los tejidos.

¿Cuáles son las tecnologías de purificación del agua que pueden aplicarse para eliminar sodio del agua?

Para eliminar cloruro de sodio del agua, se pueden aplicar técnicas de ósmosis inversa, electrodiálisis, técnicas de destilación o de intercambio iónico. La técnica de ósmosis inversa es la más económica considerando requerimientos energéticos y monetarios.
El sodio se aplica en la purificación del agua. Puede funcionar como contraión del calcio y magnesio en los ablandadores de agua. La sosa cáustica y el percarbonato de sodio se aplican para neutralizar ácidos. El bisulfito sódico (NaHSO₃) se aplica como un reductor para agentes químicos fuertemente oxidantes. El sulfuro de sodio (Na₂S) se usa para conseguir la precipitación de metales complejos.

Bibliografía