Sód i potas

Węglany sodu i potasu znane są człowiekowi od bardzo dawna. W starożytnym Egipcie używano ich w pralniach. Proste sole, jak chlorki, towarzyszą człowiekowi od zarania dziejów do przygotowywania i konserwowania żywności. Sól (chlorek sodu), jako niezbędna człowiekowi do prawidłowego funkcjonowania jego organizmu, była wydobywana lub pozyskiwana w inny sposób od początku istnienia. Węglan sodu uzyskiwano w procesie odsalania wód słonych jezior, a węglan potasu wymywając go z popiołu spalonych roślin. Te dwie substancje nosiły nazwy alkalia odpowiednio mineralne (węglan sodu) i roślinne (węglan potasu). Określenie alkalia wprowadził średniowieczny alchemik Geber, nie różnicując tych dwóch substancji, a traktując je jako nie tyle podobne co wręcz takie same. Różnice pomiędzy węglanami sodu i potasu po raz pierwszy zostały stwierdzone w roku 1683 przez Duńczyka I. Bona, który zauważył, że użycie potażu i sody (węglanów potasu i sodu) w tych samych procesach prowadzi do wydzielania się kryształów różnego kształtu w zależności od początkowej substancji.

W roku 1702 niemiecki uczony Georg Ernst Stahl odnotował różnice w kształcie kryształów związków sodu i potasu, co było istotnym krokiem na drodze do rozróżnienia sody i potażu jako soli dwóch różnych pierwiastków. W roku 1736 francuski chemik A. de Monsean dowiódł, że soda (dziś powiedzielibyśmy sód) występuje w wielu pospolitych związkach takich jak sól glauberska czy boraks. Monsean stwierdził, że sól glauberską można otrzymać w reakcji sody z kwasem siarkowym(VI), saletrę tworzącą regularne (sześcienne) kryształy można otrzymać w reakcji sody z kwasem azotowym(V), a wszelkie sole występujące w wodzie morskiej w reakcji z kwasem solnym. Mimo to przed długi czas chemicy uważali, że soda jest tlenkiem jakiegoś nieznanego metalu, a badania sody i potażu nie były prowadzone aż do początków dziewiętnastego wieku. Nawet Lavoisier nie zajął się tymi dwoma, tak szeroko wykorzystywanymi związkami chemicznymi. Zresztą azot był przez Lavoisiera również uważany za związek chemiczny, nie za pierwiastek. Ten błędny pogląd wynikał prawdopodobnie z faktu, że właściwości sodu, potasu i jonu amonowego są bardzo zbliżone.

Odkrycie pierwiastków, sodu i potasu, przypadło w udziale angielskiemu chemikowi i fizykowi Humphry Davy’emu. Pierwsze próby wydzielenia wolnego metalu poprzez elektrolizę wodnych roztworów sody i potażu nie przyniosły oczekiwanego rezultatu. Davy nie zrażony, a wręcz pobudzony porażką, doszedł do wniosku, że pomimo elektrolizy nasyconych roztworów obecna w nich woda „maskuje” rozkład soli pod wpływem prądu elektrycznego. W grudniu 1807 roku zdecydował się na elektrolizę nie roztworu, a stopionego wodorotlenku potasu. Już po krótkiej chwili od rozpoczęcia elektrolizy zauważył pojawienie się przy ujemnej elektrodzie (katodzie) niewielkiej ilości, przypominającej rtęć, metalicznej substancji zanurzonej w stopionym wodorotlenku. Podobne doświadczenia przeprowadził z innymi wodorotlenkami metali alkalicznych za każdym razem obserwując analogiczne zjawisko. W niektórych przypadkach pojawiający się metal natychmiast zapalał się jasnym płomieniem, wybuchając, w innych nie dochodziło do wybuchu, a metal pokrywał się białym nalotem. Badając otrzymany metal stwierdził, że gwałtownie reaguje on z wodą wydzielając wodór, który ulega zapaleniu.

Ten sam tok postępowania, elektrolizę stopionego wodorotlenku, zastosował Davy następnie do wodorotlenku sodu otrzymując inny metal alkaliczny. Zaobserwował, że elektroliza stopionego wodorotlenku sodu wymagała baterii galwanicznej o znacznie większej mocy niż w przypadku wodorotlenku potasu. Natomiast właściwości obydwu otrzymanych metali były bardzo podobne do siebie. Wielu ówczesnych uczonych uważało, że otrzymane przez Davy’go metale nie są substancjami prostymi, a związkami metali z wodorem, jednak Gay-Lussac i Thènard dowiedli elementarnej natury tych metali.