Sodium métallique

[cycy]

Bonjour,

Je dispose de plusieurs de NaOH sous forme solide concentré à environ 99%.
En théorie, si je chauffe NaOH à sa température de fusion cad environ 340°C, et que j’électrolyse la soude à l'état liquide, je devrais obtenir du Sodium métallique.
Néanmoins, ça ne peut être juste qu'en théorie...
Quelqu'un peut il me dire si on peut bien récupérer du sodium métallique à l'aide de l'électrolyse de NaOH fondu, si oui, est ce qu'il est facilement récupérable et que faudrait-il utiliser comme anode et comme cathode ( carbone, platine, or, cuivre... )?
De plus, y a t-il une intensité et une tension minimum pour que l'électrolyse aboutisse à du sodium métallique?

Si ce n'est pas possible, y a t-il un autre moyen d'obtenir du sodium métallique?

Merci d'avance

Cyriac

[brusicor02]

Bonjour,

Plusieurs méthodes existent pour faire du sodium métallique :
- l'électrolyse de l'hydroxyde de sodium fondu, comme l'a fait Sir Humphry Davy en 1807.
- la réduction de l'hydroxyde de sodium par du magnésium : 2 NaOH + Mg $\rightarrow$ 2 Na + Mg(OH)2

Mais je suis d'avis de ne pas donner de détails expérimentaux du fait que ces synthèses sont dangereuses et que manipuler du sodium métallique et de la soude caustique fondue sont très délicates.
C'est à un chimiste confirmé de faire cela, pas à un amateur sans connaissances des risques.

[ExpertAs]

On préfère l'électrolyse de NaCl fondu car avec NaOH, la moitié du sodium formé et détruit. On utilise une anode en charbon qui brûle en fournissant des produits volatils non gênants et une cathode de fer.

[alexchimiste]

Quand j'étais étudiant, un de mes profs m'avait raconté qu'un étudiant avait piqué de l'hydroxyde de sodium en TP, et qu'il avait essayé de faire l'électrolyse de la soude fondue. Ça a marché, manque de bol ça lui a explosé à la figure, le sodium produit ayant pris feu à la surface de la soude en fusion, il a eu des projections de soude fondue sur le visage... Il avait toujours ses yeux, pour constater l'étendue des dégâts et des séquelles irréversibles qui l'accompagneront toute sa vie. Sans compter le bambou qu'il s'est pris quand l'équipe enseignante a été mise au parfum...

Sans aller jusqu'à donner les moindres détails, n'ayant jamais tenté pareille entreprise, pour faire fondre de la soude et l'électrolyser il faut procéder avec un creuset en nickel, qui est le seul genre de matériau à ne pas être attaqué par l'hydroxyde de sodium à de telles températures (exit l'idée d'utiliser du verre, ça trouera plus vite que ça n'entrera en fusion). Le sodium est sous forme liquide à cette température, et flotte donc à la surface du NaOH fondu. Ce qu'il ne faut pas perdre de vue, c'est que le sodium est un métal, et est donc conducteur d'électricité... L'une des bêtises classiques de ce type d'expérience c'est de laisser le sodium s'accumuler à la surface, sauf que si la nappe vient à rencontrer en même temps les deux électrodes... Il y a court circuit !

L'autre bêtise classique, c'est de travailler en présence d'oxygène ou d'air... Le sodium est carrément plus inflammable s'il est dans l'air, qu plus est sous forme liquide, le petit plus serait de réaliser l'électrolyse de la soude fondue sous une nappe d'huile qui supporte ces températures, ou encore carrément sous atmosphère d'azote ou d'argon.

En clair : mission impossible pour un amateur au fond de son garage, sans se faire sauter le caisson !

[cycy]

humm... tout cela donne à réfléchir...
Néanmoins, si la manipulation semble être dangereuse, dans un labo elle me semble faisable sans grand risque. J'ai déjà manipulé du sodium et je suis encore en vie
Mais je comprend bien que ce n'est pas au fond de son garage qu'on fait ce genre de petit spectacle qui peut apparemment devenir relativement vite pyrotechnique
Pour le creuset, je pense que du titane ou effectivement du nickel devrait suffire...
En revanche, pour ne pas avoir à manipuler dans une boite à gant à atmosphère neutre ( argon ), il me semble pratique d'utiliser comme Alex le disait une huile qui isolerait l'hydroxyde de sodium et le sodium métallique fondu de l’atmosphère. Néanmoins, y a t-il une huile qui résiste à environ 350 degrés de chaleur et qui ne réagisse pas avec NaOH.

Il me semble évident que cette synthèse est bien trop dangereuse à faire chez soi, néanmoins, encadré et avec le matériel nécessaire, elle semble très intéressante.

avec NaCl, il semblerait que les risques soit moindre mais sa température de fusion étant de 800 degrés, on s'approche du point d’ébullition du sodium métallique ce qui ne me semble pas être une très bonne idée... j'imagine qu'il faut donc utiliser des fondants?
Que pourrait on alors utiliser comme fondants?

Merci d'avance

Cyriac

Ps : merci Alex d'illustrer par l'exemple : ( je n'ai pas envie de me faire sauter le caisson )

[cycy]

ps 2 : étant donné que je sais que à partir de 115 °C, le sodium s'enflamme dans l'air, je n'aurai pas eu l'idée de le manipuler en présence de dioxygène.

Je suis pas complétement barge non plus :p je tiens à la vie moi

[brusicor02]

Petit exercice théorique : si tu devais effectuer cette manipulation, quelles sont TOUTES les précautions que tu devras prendre ?

[darrigan]

En revanche, pour ne pas avoir à manipuler dans une boite à gant à atmosphère neutre ( argon ), il me semble pratique d'utiliser comme Alex le disait une huile qui isolerait l'hydroxyde de sodium et le sodium métallique fondu de l’atmosphère. Néanmoins, y a t-il une huile qui résiste à environ 350 degrés de chaleur et qui ne réagisse pas avec NaOH.

Heu, alors oublie tout de suite l'idée de mettre de l'huile dans ton mélange que tu vas chauffer en pensant isoler le sodium de l'oxygène ! Très mauvaise idée parce que l'huile est visqueuse (bien que plus fluide en chauffant) et, en cas de projection ce sera pire ! Le sodium a une densité proche de celle de l'huile, il se peut que les bouts de sodium remontent en surface ! Et enfin, si ton huile est inflammable à haute température, ce sera bien plus catastrophique… Surtout pas d'huile de cuisine, bien sûr, car alors tu aurais une saponification en présence de soude !
L'huile de vaseline (inerte) c'est bien pour conserver les morceaux de sodium.

[cycy]

Ohohoh...
La question n'est pas évidente.

Premièrement, je manipulerais dans un endroit fait pour ce genre de manipulation qui n'est pas humide et qui est équipé de tout le matériel nécessaire: plaque chauffante, creuset nickel/titane, générateur avec câbles ignifugés, cathode et anode dans les bons matériaux. De plus il faut une douche et des extincteurs qui ne fonctionne pas avec une matière contenant de l'eau ( pour éviter une réaction avec le sodium) . Pendant que la manipulation s'effectue je suis derrière la vitre de protection. J'utilise de la soude à 99% pure et pour préparer mon expérience ( manipuler la soude) , je met des gants. Il me faut un générateur qui ne craigne rien si jamais le sodium métallique qui flotte au dessus de NaOH liquide touche l'anode et la cathode il faut donc un fusible pour protéger mon générateur d'un éventuelle court circuu it. De plus on manipulerais sous hotte haspirante pour éviter dans la salle avec des gaz inconnus qui pourraientre provenir des impuretés dans NaOH. En plus, de part la réactivité du sodium avec le dioxygène de l'air à partir de 115 degrés, il faudrait isoler de l'air la réaction en utilisant une huile qui ne soit pas affectée par la chaleur et qui ne réagisse ni avec le sodium ni avec NaOH et que les deux entités chimiques ne soient pas solubles dans cette huile.
Ensuite, lorsque le sodium à été séparé de NaOH et que le générateur n'a pas été court circuité, j'attends que le tout refroidisse. Lorsque mon environnement de réaction est refroidis ( usage d'un thermomètre à infrarouge), je prend des gants et je récupère mon sodium qui est au dessus de NaOH à l'aide d'une pince adaptée. Pour finir, lorsque j'ai récupéré le sodium, je le place dans un flacon contenant une huile qui ne reagit pas avec le sodium pour pouvoir le conserver en toute sécurité.

Voilà sans y réfléchir beaucoup comment je ferai...

Est ce aux normes de sécurités?

Ps: merci d'être indulgent, j'ai essayé de répondre rapidement

[brusicor02]

En fait, l'huile était une idée d'Alex darrigan.

L'autre bêtise classique, c'est de travailler en présence d'oxygène ou d'air... Le sodium est carrément plus inflammable s'il est dans l'air, qu plus est sous forme liquide, le petit plus serait de réaliser l'électrolyse de la soude fondue sous une nappe d'huile qui supporte ces températures, ou encore carrément sous atmosphère d'azote ou d'argon.

J'ai presque envie de troller un peu.

Bon alors maurice Alex est un excellent inorganicien organicien, mais la chimie organique inorganique c'est vraiment pas son rayon...

[cycy]

Cad?

[brusicor02]

Rien, rien...

Concernant tes instructions, il manque quelque chose de capital : comment tu fais pour te débarrasser du sodium métallique résiduel ? Tu ne pourras pas tout récupérer.

[cycy]

On place le creuset dans un récipient remplit uniquement d'huile qui ne réagit avec aucune des 2 entités chimiques.
On rédige ensuite une fiche disant ce qu'il y a dans le récipient et on donne le tout au personnel compétent pour traiter les "déchets" de l'expérience.

Je ferai comme ça

[cycy]

Mon protocole est il convenable?

[brusicor02]

Il y a un moyen simple d'éliminer les traces de sodium de manière douce : utiliser un alcool pour former un alcoolate de sodium.
Plonger le récipient dans l'huile n'est clairement pas une bonne solution.

[cycy]

Pourquoi n'est ce pas une bonne solution? Elle ne marche à priori pas moins bien que ta solution.

Mais je ne savais pas qu'on pouvait faire comme tu viens délégation dire, et même si je ne l'avais su je ne l'aurai pas dis car je ne sais pas si l'alcool n'aurait pas réagit avec NaOH...

Un telle huile existe au fait?

[brusicor02]

Il faudrait de l'huile de pétrole pour cela.
Le problème est qu'on ne peut pas conserver longtemps le sodium produit "artisanalement" parce qu'il s'oxyde rapidement et cela peut potentiellement devenir explosif (en tout cas, c'est ce qu'on observe avec le potassium fait par la méthode réductrice). Voilà pourquoi j'émets des réserves sur ta méthode.

[cycy]

D'accord.

L'huile de pétrole est donc utilisable pour la réaction?

Elle ne réagit ni à la chaleur, ni au NaOH et Na?

[darrigan]

En fait, l'huile était une idée d'Alex darrigan.

L'autre bêtise classique, c'est de travailler en présence d'oxygène ou d'air... Le sodium est carrément plus inflammable s'il est dans l'air, qu plus est sous forme liquide, le petit plus serait de réaliser l'électrolyse de la soude fondue sous une nappe d'huile qui supporte ces températures, ou encore carrément sous atmosphère d'azote ou d'argon.

J'ai presque envie de troller un peu.

Bon alors maurice Alex est un excellent inorganicien organicien, mais la chimie organique inorganique c'est vraiment pas son rayon...

Non mais Alex a précisé que l'huile devait supporter ces températures !
Bon moi je ne tenterais pas cela...

Pour détruire proprement le sodium, RuBisco (enfin, brusicor) t'as donné la solution la "moins pire" : le faire réagir avec de l'éthanol. Cela dégage du dihydrogène inflammable mais beaucoup moins violemment qu'avec l'eau. Laisser réagir à l'air libre.
Par contre, en cas d'inflammation, l'éthanol est un bon combustible alors attention.
La "soude alcoolique" obtenue peut ensuite, sans qu'il ne reste de sodium métallique, être diluée avec de l'eau puis neutralisé avec un acide (vinaigre...). Après neutralisation, tu peux rejeter ceci à l'évier.

[cycy]

merci darrigan

Quelqu'un a t-il une idée de ce que l'on peut utiliser comme huile?

merci

[ExpertAs]

La soude alcoolique est extrêmement corrosive, nan? Par contre l'alcoolate s'hydrolyse complètement dans l'eau car il est une base extrèmement forte.

[darrigan]

merci darrigan

Quelqu'un a t-il une idée de ce que l'on peut utiliser comme huile?

merci

Relis plus haut ce que j'ai écrit !

[cycy]

j'ai lu, et j'ai bien compris que tu ne ferais pas ça...

Mais je n'ai pas vu de nom d'huile... à moins que je me trompe

[ecolami]

Pour le sodium il faut une huile minérale et presque n'importe laquelle conviendra.
L'emploi de l'huile lors de l'électrolyse n'est pas possible on est la température d'ébullition des huiles ou trés proche donc dégagement de vapeurs combustibles.
L'electrolyse de la soude nécessite un creuset d'une forme spécialement adaptée pour 1°eviter le court circuit avec le sodium fondu en surface 2° éviter le contact du métal fondu avec l'air et un risque d'inflammation.
On doit trouver de détails dans des livres anciens.
Sinon pour préparer du sodium métallique on peut employer la décomposition thermique en petites quantités!! de l'azoture de sodium: il perd facilement son azote laissant le sodium qui a tendance a s'enflammer... Mais il faudrait faire l'essai dans de l'huile minérale pour protéger de l'oxygène le métal formé et l'avoir sous forme fondue pendant la manip.
Dans un livre ancien du 19° siècle que j'ai sous les yeux on explique que la soude peut être réduite par le charbon en présence da carbonate de calcium (dont le rôle m'échappe, sans doute pour modérer la réaction.) une formule est donnée na2CO3 717 parties, charbon de bois 175, CaCO3 108 parties. Il y a encore pas mal de détails techniques importants pour réussir la réaction mais a cette heure je n'ai pas le temps de les ecrire.
references du livre Traité de Chimie Générale, Analytique, Industrielle et Agricole Tome 2 J. Pelouze et E. Fremy (troisème édition) 1865 Page 340 ce livre existe peut-être sur GALLICA BNF (remarque j'ai l'ensemble des tomes dont les éditions se sont échelonnées sur des années)

[alexchimiste]

En fait, l'huile était une idée d'Alex darrigan.

L'autre bêtise classique, c'est de travailler en présence d'oxygène ou d'air... Le sodium est carrément plus inflammable s'il est dans l'air, qu plus est sous forme liquide, le petit plus serait de réaliser l'électrolyse de la soude fondue sous une nappe d'huile qui supporte ces températures, ou encore carrément sous atmosphère d'azote ou d'argon.

J'ai presque envie de troller un peu.

Bon alors maurice Alex est un excellent inorganicien organicien, mais la chimie organique inorganique c'est vraiment pas son rayon...

Non mais Alex a précisé que l'huile devait supporter ces températures !
Bon moi je ne tenterais pas cela...

Pour détruire proprement le sodium, RuBisco (enfin, brusicor) t'as donné la solution la "moins pire" : le faire réagir avec de l'éthanol. Cela dégage du dihydrogène inflammable mais beaucoup moins violemment qu'avec l'eau. Laisser réagir à l'air libre.
Par contre, en cas d'inflammation, l'éthanol est un bon combustible alors attention.
La "soude alcoolique" obtenue peut ensuite, sans qu'il ne reste de sodium métallique, être diluée avec de l'eau puis neutralisé avec un acide (vinaigre...). Après neutralisation, tu peux rejeter ceci à l'évier.

Oui ! Je reconnais que c'est moi qui ai proposé l'huile ! Il existe des huiles de silicone qui résistent à de telles températures après je propose l'idée, au conditionnel, je n'ai jamais tenté la chose !
Et je persiste et signe ce que j'ai écrit, je reconnais que je suis pas inorganicien ! J'ai eu toutes les peines du monde a réussir une synthèse de cyanure de zinc pour une manip au boulot !
L'idée d'électrolyser sous l'huile n'est peut être pas miraculeuse, en effet