351. Enigmatyt

Enigmatyt (ang. aenigmatite) jest minerałem, który zyskał sobie tę ciekawą nazwę od greckiego słowa αίνιγμα (aenigma) „zagadka”. Nadano mu ją około połowy XIX wieku z powodu trudności w ustaleniu składu chemicznego. Dziś wiemy, że jego wzór to Na₄[Fe²⁺₁₀Ti₂]O₄[Si₁₂O₃₆], twardość 5,5-6, gęstość ok. 3,8 g/cm³. Ma mało efektowny wygląd (nieprzejrzysty, czarne zabarwienie, brak połysku) i jest średnio rozpowszechniony.

Minerał ten często powstaje w skałach wulkanicznych – pegmatytach, granitach. Występuje na wszystkich kontynentach włącznie z Antarktydą, w tym m.in. na Grenlandii i wyspach pacyficznych pochodzenia wulkanicznego. Dlatego najczęściej pojawia się w pobliżu istniejących lub dawnych wulkanów, np. Warrumbungle i Nandewar w Australii albo na włoskiej wulkanicznej wysepce Pantelleria w Cieśninie Sycylijskiej. Znaleziono go też w meteorycie Kaidun, pochodzącym prawdopodobnie z Marsa.

I to w zasadzie wszystko co można o nim powiedzieć, więc teraz kilka słów o sodzie, jednym z najważniejszych pierwiastków dla życia na Ziemi. Tak jak opisywane wcześniej lit i rubid, sód znajduje się w 1. grupie układu okresowego, bezpośrednio pod litem (między sodem a rubidem jest jeszcze potas). A ponieważ aktywność chemiczna pierwiastków rośnie w dół grupy, sód jest dużo bardziej reaktywny niż lit i trzeba go przechowywać w nafcie. Inaczej będzie reagować ze składnikami powietrza – głównie tlenem, ale także parą wodną i dwutlenkiem węgla. Powierzchnia świeżo przekrojonego kawałka sodu (należy do metali, które można go kroić nożem) jest srebrzysta i ma połysk metaliczny, ale prędko pokrywa się nalotem produktów reakcji z powietrzem. Jak powinniśmy pamiętać ze szkolnych lekcji chemii, sód dość gwałtownie reaguje też z wodą, dając silnie zasadowy wodorotlenek sodu. W reakcji tej wydziela się wodór i tak duża ilość ciepła, że powstający wodór ulega samozapłonowi i wybucha, dlatego szkolne doświadczenie polegające na reakcji sodu z wodą często daje nieoczekiwany efekt pirotechniczny. Co ciekawe, sód wrzucony do wody pływa po jej powierzchni, gdyż ma gęstość mniejszą niż 1 g/cm³ (tę samą cechę mają lit i potas).

Oczywiście tak reaktywny pierwiastek nie występuje na Ziemi w postaci rodzimej – jako kation Na⁺ tworzy mnóstwo „własnych” minerałów, ale też i wchodzi w skład wielu takich, które „przydziela się” innym metalom albo w ogóle nie wyróżnia w nich metalu głównego. Do pierwszej grupy należy przede wszystkich halit, czyli sól kamienna (NaCl), do drugiej – np. opisywany niedawno egiryn (minerał żelaza) albo namansylit (minerał manganu). A do trzeciej należy bardzo liczna grupa minerałów krzemianowych i glinokrzemianiowych, w tym ważne dla ludzkości zeolity (mordenit, filipsyt, paulingit). Minerałem glinokrzemianowym jest też piękny lazuryt.

Sód w ogóle tworzy bardzo wiele związków chemicznych, począwszy od wodorku NaH, przez kilka połączeń z tlenem (tlenek, nadtlenek i ponadtlenek 🙂 ) aż do mnóstwa soli kwasów i związków podobnych (np. Na[BH₄]). Dobra rozpuszczalność powoduje, że większość halitu jest rozpuszczona w oceanach (gdzie występuje w postaci jonów Na⁺ i Cl¯, tak na marginesie). Nie wszyscy jednak wiedzą, że pierwotne oceany po powstaniu wcale nie były słone! Odpowiada za to obieg wody na naszej planecie: dzięki Słońcu woda paruje z wszystkich otwartych zbiorników wodnych, a potem spada z powrotem w postaci deszczu. Ta część wody, która spadła na lądy, w większości spływa do rzek, a po drodze wypłukuje różne minerały ze skał (oczywiście te, które są rozpuszczalne w wodzie). Rzeki niosą taką wodę, zawierającą w sumie bardzo niewielkie stężenie soli, do oceanów. A z oceanów woda znowu paruje, natomiast sole pozostają w oceanicznym roztworze, gdyż nie są lotne. Czyli do oceanów dostawało się coraz więcej, bo rzeki stale wpuszczały nowe roztwory minerałów. Aż system oceaniczny stał się słony – choć żeby to stwierdzić, trzeba się wybrać nad jakieś cieplejsze morze, bo nasz Bałtyk jest ledwie słonawy (i jego woda ma smak bardziej „mydlany”, co zawdzięcza solom magnezu). Natomiast takiego Morza Śródziemnego nawet nie musimy smakować (naukowcy mówią: badać organoleptycznie) – wystarczy zaobserwować warstewkę soli na skórze, jaka powstaje, gdy wyschniemy po kąpieli.

Wracamy do sodu. Jako pierwiastek bardzo istotny dla ludzkiego zdrowia został rozpoznany dość w początkach nowożytnej chemii, jednak otrzymał go dopiero w 1807 roku Humphry Davy. Było to wybitne osiągnięcie z uwagi na reaktywność sodu, którego, jak wspomniałem, nie da się znaleźć na Ziemi w naturze. Wiele reaktywnych metali i niemetali niewystępujących w przyrodzie udało się otrzymać przez zastosowanie prądu elektrycznego, a mianowicie drogą elektrolizy roztworów soli. Elektroliza działa wtedy, gdy jony składające się na związek chemiczny mają swobodę ruchu, dlatego wymaga np. rozpuszczenia substancji w wodzie. Ale sód z wodą reaguje, więc nie da się go niestety otrzymać dzięki elektrolizie roztworu wodnego jego soli (podobnie jak wszystkich innych pierwiastków reagujących z wodą). Humphry Davy wpadł na pomysł, że stopienie także doprowadzi „oswobodzenia” jonów składających się na daną sól wskutek zniszczenia jej sieci krystalicznej. A skoro woda jest wtedy nieobecna, można otrzymać drogą elektrolizy także metale reagujące z wodą: prócz sodu Davy wydzielił jeszcze potas, magnez, wapń, stront i bar.

Jako metal, sód dobrze przewodzi prąd elektryczny i ciepło dzięki obecności „gazu elektronowego” w jego kryształach. Ma niższą temperaturę topnienia niż lit (98°C), ale daleko mu do bycia rekordzistą (tym wśród metali jest… no tak, rtęć, ciekła w temperaturze pokojowej, tt. –39°C; poza tym frans, cez i gal topnieją w temperaturze niższej niż temperatura ciała ludzkiego, ale z uwagi na dużą reaktywność dwóch pierwszych lepiej nie brać do ręki). Sód barwi płomień na żółto, co łatwo zaobserwować w kuchni np. podczas kipienia ziemniaków gotowanych w osolonej wodzie.

Ludzie od dawna mieli świadomość, że dla zachowania zdrowia należy spożywać pewną ilość soli. Sól była i jest też stosowana jako środek konserwujący żywność, choć oczywiście należy pamiętać, że jej nadmiar jest szkodliwy. Istotna rola soli sprawiła, że jej wydobycie często było źródłem bogactwa (w „Potopie” Sienkiewicza Weyhard Wrzeszczowicz jako dowód przychylności Polaków stwierdza: „dali mi żupy solne w zawiadywanie”). Angielskie słowo salary, oznaczające wynagrodzenie, pochodzi od łacińskiego salarium oznaczającego tabliczki soli, które były jedną z form wypłacania żołdu rzymskim żołnierzom.

Nazwa sodu, funkcjonująca też w wielu językach europejskich (ang. i franc. sodium, czes. sodík) pochodzi od łacińskiego słowa sodanum, oznaczającego pewien średniowieczny lek na ból głowy (był to prawdopodobnie węglan lub wodorowęglan sodu), to zaś wywodzi się podobno od arabskiego suda „ból głowy”. Natomiast nazwa łacińska natrium, nadana przez Berzeliusa (wcześniej proponowano też natronium) pochodzi od egipskiego słowa natron oznaczającego naturalnie występującą mieszaninę hydratu węglanu i wodorowęglanu sodu, stosowanego w starożytności jako środek myjący, a także jako środek suszący przy mumifikacji. Różne formy tej nazwy są także używane w wielu językach, np. w niemieckim i rosyjskim.

Sód występuje powszechnie na Ziemi (7. pierwiastek pod względem rozpowszechnienia i 5. metal), woda oceaniczna zawiera go prawie 11 g w litrze. Atomowy sód występuje w wielu gwiazdach, tworzy też „atmosferę” Merkurego i Księżyca (cudzysłów bierze się stąd, iż jest ona tak rozrzedzona, że Mars, mający atmosferę ok. 170 razy rzadszą od ziemskiej, może być dumny). Sodowy ogon mają też niektóre komety, np. wykryto go u komety Hale’a-Boppa z 1997 roku.

[zdjęcia za pośrednictwem strony mindat.org, autorzy: Pedro Alves, Luigi Chiappino, California Institute of Technology; wiodące Gemological Collections | Rare and Unique Gemstones]