Неорганічне речовина, простий елемент таблиці Менделєєва, входить до групи лужних металів. Посідає шосте місце за поширеністю в земній корі; його найбільше серед металів, розчинених у водах морів і океанів. У вигляді сполук зустрічається в таких мінералах, як галит, мирабилит, Тенардье, натрієва селітра, трону, бура та ін. В чистому вигляді не зустрічається.
Промисловий спосіб отримання: електроліз розплаву хлористого натрію (повареної солі). Одночасно отримують натрій і хлор.
властивості
Пластичний метал сріблястого кольору. На повітрі швидко окислюється і тьмяніє. М'який настільки, що його можна різати скальпелем, прокатувати, пресувати. Легше води. Добре проводить струм і тепло. Колір полум'я забарвлює в яскраво-жовтий колір. Ця реакція є характерною для виявлення багатьох сполук натрію.
Відноситься до хімічно дуже активним металів, володіє основними властивостями. Вступає в реакцію з киснем, вуглекислим газом, розведеними і концентрованими кислотами, спиртами, газоподібним і рідким аміаком, оксидами. Самозаймається при взаємодії з хлором і фтором, бурхливо реагує з водою (іноді - з вибухом), бромом, сіркою. Вступає в реакції практично з усіма неметалами (іноді для цього потрібні особливі умови, електророзряд або висока температура). З водою утворює сильну луг - гідроокис натрію (їдкий натр). Утворює сполуки з ртуттю і деякими іншими металами, з органічними речовинами.
У натрію вельми істотна різниця між температурами плавлення і кипіння - майже 800 градусів. Плавітcя він при t близько +98 ° С, кипить при t +883 ° С. Завдяки цій властивості з натрію виходить хороший теплоносій для потужних атомних реакторів, які не закипілий до високих температур.
Натрій відіграє велику роль в житті живих організмів. Він необхідний для нормального обміну речовин, роботи нервової і серцево-судинної систем. Недолік натрію призводить до порушень роботи шлунково-кишкового тракту, судом, невралгії. Надлишок - до набряків, підвищення тиску, проблем в роботі нирок.
Запобіжні заходи
Натрій не можна брати руками, так як він тут же вступає в реакцію з вологою шкіри і утворює луг, викликаючи сильні хімічні та термічні опіки.
Зберігають натрій під шаром гасу або мінерального масла в герметичних металевих контейнерах (рідина повинна повністю покривати реактив). Якщо зберігають в скляній ємності, то її, в свою чергу, потрібно помістити в вогнетривкий металева шафа.
Після роботи з металевим натрієм залишки слід нейтралізувати спиртом, ні в якому разі не допускаючи попадання частинок натрію у відро для сміття або каналізацію, оскільки це може призвести до виникнення пожежі та швидке руйнування каналізаційних труб.
застосування
Відновлювальні властивості використовуються при отриманні 
чистих металів: калію, цирконію, танталу і ін.
У газорозрядних лампах.
У металургії натрій додають в сплави свинцю для додання їм міцності. Сплави інших металів він робить більш тугоплавкими.
В електротехніці натрій використовується для виготовлення енергоємних акумуляторів, клапанів двигунів вантажівок, шин для дуже високих струмів.
Так як натрій погано поглинає нейтрони, він застосовується в якості теплоносія в атомних реакторах на швидких нейтронах.
Для осушення орг.растворітелей, для якісного аналізу в органічній хімії.
Ізотопи натрію застосовується в медицині і наукових дослідженнях.
У харчопромі застосовуються багато солі: глутамат, хлорид, гідрокарбонат, бензоат, нітрит, сахарин натрію.
Кухонна сіль використовується в водоочистці.
Гідроокис натрію затребувана у виробництві паперу, мила, синтетичних волокон; як електроліт.
Карбонати і гідрокарбонати натрію застосовуються в пожежогасінні, фармацевтиці.
Фосфат натрію необхідний для виготовлення миючих засобів, фарб, в скляної промисловості, фотосправі.
Силікати натрію використовуються у виробництві вогне- та кислототривких бетонів.
Застосування знаходять азид, ціанід, хлорат, пероксид, тетраборат, сульфат, тіосульфат натрію і багато інших його сполуки.
Натрій - один з лужних металів. Таблиця хімічних елементів показує його як атом, що відноситься до третього періоду і до першої групи.
Фізичні властивості
У цьому розділі буде розглянута характеристика натрію з точки зору фізики. Почнемо з того, що в чистому вигляді це тверда речовина сріблястого кольору, що володіє металевим блиском і низькою твердістю. Натрій настільки м'який, що його з легкістю можна порізати ножем. Температура плавлення даної речовини досить низька і становить сімдесят дев'ять градусів Цельсія. Атомна маса натрію теж невелика, про неї ми поговоримо пізніше. Щільність цього металу дорівнює 0,97 г / см 3.
Хімічна характеристика натрію
Даний елемент має дуже високу активність - він здатний швидко і бурхливо реагувати з багатьма іншими речовинами. Також таблиця хімічних елементів дозволяє визначити таку величину, як молярна маса - для натрію вона становить двадцять три. Один моль - це така кількість речовини, в якому міститься 6,02 х 10 в 23 ступені атомів (молекул, якщо речовина складне). Знаючи молярну масу елемента, можна визначити, скільки буде важити конкретну кількість моль даного вещетсва. Наприклад, два моль натрію важить сорок шість грам. Як вже було сказано вище, даний метал - один з найбільш хімічно активних, він відноситься до лужних, відповідно, його оксид може сформувати луг (сильні підстави).
Як утворюються оксиди
Всі речовини даної групи, в тому числі і у випадку з натрієм, можна отримати за допомогою спалювання вихідного. Таким чином, відбувається реакція металу з киснем, що і призводить до формування оксиду. Наприклад, якщо спалити чотири моль натрію, витратимо один моль кисню і отримаємо два моль оксиду цього металу. Формула натрію оксиду - Na 2 O. Рівняння реакції виглядає так: 4Na + О 2 \u003d 2Na 2 O. Якщо ж додати до отриманого речовини воду, утворюється луг - NaOH.
Взявши по одному моль оксиду і води, отримаємо два моль підстави. Ось рівняння даної реакції: Na 2 O + Н 2 О \u003d 2NaOH. Отриману речовину ще називається їдкий натрій. Це пов'язано з його яскраво вираженими лужними властивостями і високою хімічною актівнотью. Як і сильні кислоти, їдкий натрій активно реагує з солями малоактивних металів, органічними сполуками і т. Д. Під час взаємодії з солями відбувається реакція обміну - утворюється нова сіль і нова підстава. Розчин натрію їдкого може легко руйнувати тканину, папір, шкіру, нігті, тому він вимагає дотримання правил техніки безпеки під час роботи з ним. Застосовується в хімічній промисловості як каталізатор, а також в побуті як засіб для усунення проблеми засмічених труб.
Реакції з галогенами
Це прості речовини, що складаються з хімічних елементів, які відносяться до сьомої групи періодичної системи. До їх списку входять фтор, йод, хлор, бром. Натрій здатний реагувати з усіма з них, утворюючи такі сполуки, як хлористий / бромистий / йодистий / фтористий натрій. Для проведення реакції потрібно взяти два моль розглянутого металу, додати до нього один моль фтору. В результаті отримаємо фтористий натрій у кількості два моль. Даний процес можна записати у вигляді рівняння: Na + F 2 \u003d 2NaF. Фтористий натрій, який ми отримали, використовують у виробництві зубних паст проти карієсу, а також миючих засобів для різноманітних поверхонь. Подібним чином при додаванні хлору можна отримати (кухонну сіль), йодистий натрій, який використовується в виготовленні металогалогенних ламп, бромистий натрій, застосовуваний в якості лікарського засобу при неврозах, безсонні, істерії та інших розладах нервової системи.
З іншими простими речовинами
Також можливі реакції натрію з фосфором, сульфур (сірої), карбоном (вуглецем). Такого роду хімічні взаємодії можна провести тільки в разі створення спеціальних умов у вигляді високої температури. Таким чином, відбувається реакція приєднання. З її допомогою можна отримати такі речовини, як натрію фосфід, натрію сульфід, натрію карбід.
Як приклад можна привести приєднання атомів даного металу до атомів фосфору. Якщо взяти три моль розглянутого металу і один моль другого компонента, потім нагріти їх, то отримаємо один моль фосфіду натрію. Дану реакцію можна записати у вигляді наступного рівняння: 3Na + Р \u003d Na 3 P. Крім того, натрій здатний реагувати з азотом, а також воднем. У першому випадку утворюється нітрид даного металу, у другому - гідрид. Як приклади можна привести такі рівняння хімічних реакцій: 6Na + N2 \u003d 2Na 3 N; 2Na + Н2 \u003d 2NaH. Для проведення першого взаємодії необхідний електричний розряд, другого - висока температура.
Реакції з кислотами
На простих характеристика натрію не закінчується. Цей метал також вступає в реакцію з усіма кислотами. В результаті подібних хімічних взаємодій утворюється і водень. Наприклад, при реакції розглянутого металу з соляною кислотою утворюється кухонні сіль і водень, який випаровується. Висловити цю реакцію можна за допомогою рівняння реакції: Na + HCl \u003d NaCl + Н 2. Подібного роду хімічну взаємодію називається реакцією заміщення. За допомогою її проведення можна також отримати такі солі, як фосфат, нітрат, нітрит, сульфат, сульфіт, карбонат натрію.
Взаємодія з солями
Натрій реагує з солями всіх металів, крім калію і кальцію (вони мають більшу хімічну активність, ніж розглянутий елемент). У подібному випадку, як і в попередньому, відбувається реакція заміщення. Атоми даного металу стають на місце атомів більш хімічно слабкого металу. Таким чином, змішавши два моль натрію і один моль нітрату магнію, отримаємо в кількості два моль, а також чистий магній - один моль. Записати рівняння даної реакції можна так: 2Na + Mg (NO 3) 2 \u003d 2NaNO 3 + Mg. За таким же принципом можна отримати і безліч інших солей натрію. Також цим способом можна отримувати метали з їх солей.
Що буде, якщо додати до натрію воду
Це, мабуть, одне з найпоширеніших речовин на планеті. І з ним розглянутий метал також здатний вступати в хімічну взаємодію. При цьому утворюється вже розглянутий вище їдкий натрій, або гідроксид натрію.
Для проведення такої реакції знадобиться взяти два моль натрію, додати до нього воду, теж в кількості два моль, і в результаті отримаємо два моль гідроксиду і один моль водню, який виділиться у вигляді газу з різким запахом.
Натрій і його вплив на організми
Розглянувши даний метал з хімічної точки зору, перейдемо до того, яка ж біологічна характеристика натрію. Він є одним з важливих мікроелементів. Перш за все, він є однією зі складових тваринної клітини. Тут він виконує важливі функції: разом з калієм підтримує бере участь в утворенні і поширенні між клітинами нервового імпульсу, є необхідним хімічним елементом для осмотических процесів (що потрібно, наприклад, для функціонування клітин нирок). Крім того, натрій відповідає за водно-сольовий баланс клітини. Також без даного хімічного елемента неможливий транспорт по крові глюкози, так необхідної для функціонування мозку. Ще цей метал бере участь в процесі скорочення м'язів.
Даний мікроелемент потрібний не тільки тваринам - натрій в організмі рослин також виконує важливі функції: він бере участь в процесі фотосинтезу, допомагаючи транспортувати вуглеводи, а також необхідний для проходження органічних і неорганічних речовин крізь мембрани.
Надлишок і недолік натрію
До підвищеному вмісту даного хімічного елемента в організмі може привести надмірне вживання солі протягом тривалого часу. Симптомами надлишку натрію може бути підвищення температури тіла, набряклість, підвищена нервова збудливість, порушення функціонування нирок. У разі появи подібних симптомів потрібно прибрати з раціону кухонну сіль і продукти, в яких багато даного металу (список буде наведено нижче), після чого негайно звернутися до лікаря. Знижений вміст в організмі натрію також призводить до неприємних симптомів і порушень роботи органів. Вимиватися даний хімічний елемент може при тривалому прийомі сечогінних препаратів або при вживанні в питво тільки очищеної (дистильованої) води, при підвищеному потовиділенні і зневоднення організму. Симптомами нестачі натрію є спрага, сухість шкіри та слизових оболонок, блювота і нудота, поганий апетит, порушення свідомості і апатія, тахікардія, припинення повноцінної роботи нирок.
Продукти, в яких багато натрію
Для того щоб уникнути занадто високого або надто низький вміст в організмі розглянутого хімічного елемента, необхідно знати, в якій їжі його найбільше. Перш за все, це вже згадана вище кухонні сіль. Вона на сорок відсотків складається з натрію. Також це може бути морська сіль. Крім того, даний метал міститься в сої і соєвому соусі. Велика кількість натрію спостерігається в морепродуктах. Це морська капуста, більшість видів риб, креветки, восьминоги, крабове м'ясо, ікра, раки та ін. Зміст натрію в них пов'язано з тим, що дані організми мешкають в солоній середовищі з високою концентрацією солей різних металів, важливих для нормального функціонування організму.
Використання даного металу і деяких його сполук
Застосування натрію в промисловості дуже різнобічне. Перш за все, дана речовина використовують у хімічній галузі. Тут воно необхідне для отримання таких речовин, як гідроксид розглянутого металу, його фторид, сульфати і нітрати. Крім того, воно використовується в якості сильного відновника - для виділення чистих металів з їх солей. Існує спеціальний технічний натрій, призначений для використання в подібних цілях. Його властивості зафіксовані в Гості 3273-75. У зв'язку зі згаданими вище сильними відновними властивостями натрій широко використовується в металургії.
Також даний хімічний елемент знаходить своє застосування в фамацевтіческой галузі, де він найчастіше необхідний для отримання його броміду, який є одним з головних компонентів багатьох седативних засобів і антидепресантів. Крім того, натрій може бути використаний у виготовленні газорозрядних ламп - такі будуть джерелами яскравого жовтого світла. Таке хімічна сполука, як натрію хлорат (NaClO 3), знищує молоді рослини, тому його використовують для видалення таких із залізничних колій для попередження заростання останніх. Ціанід натрію набув широкого застосування в галузі добування золота. З його допомогою отримують даний метал з гірських порід.
Як отримують натрій
Найпоширенішим способом є реакція карбонату розглянутого металу з вуглецем. Для цього необхідно нагріти два зазначених речовини до температури близько тисячі градусів за шкалою Цельсія. В результаті цього утворюються два таких хімічні сполуки, як натрій і чадний газ. При взаємодії одного моль карбонату натрію з двома моль карбону вийде два моль потрібного металу і три моль оксиду вуглецю. Рівняння наведеної реакції можна записати в такий спосіб: NaCO 3 + 2С \u003d 2Na + 3СО. Подібним чином даний хімічний елемент можна отримати і з інших його сполук.
якісні реакції
Наявність натрій +, як і будь-яких інших катіонів або аніонів, можна визначити шляхом проведення спеціальних хімічних маніпуляцій. Якісною реакцією на іон натрію є спалювання - в разі присутності його полум'я буде пофарбовано в жовтий колір.
Де можна зустріти розглянутий хімічний елемент в природі
По-перше, як вже було сказано, він є однією зі складових як тваринної, так і рослинної клітини. Також висока його концентрація спостерігається в морській воді. Крім того, натрій входить до складу деяких мінералів. Це, наприклад, сильвініт, його формула - NaCl. KCl, а також карналлит, формула якого KCl.MgCl 2 .6H 2 O. Перший з них має неоднорідною структурою з чергуванням різнокольорових частин, в його забарвленні можуть зустрічатися помаранчевий, рожевий, синій, червоний. Даний мінерал повністю розчинний у воді. Карналіт, в залежності від місця освіти і домішок, також може мати різне забарвлення. Він може бути червоним, жовтим, білим, світло-синім, а також прозорим. Він володіє неяскравим блиском, промені світла в ньому сильно переломлюються. Ці два мінерали служать сировиною для отримання металів, які входять до їх складу: натрію, калію, магнію.
Вчені вважають, що метал, який ми розглянули в даній статті, є одним з найбільш поширених в природі, так як його в земній корі становить два з половиною відсотка.
ВИЗНАЧЕННЯ
натрій - одинадцятий елемент Періодичної таблиці. Позначення - Na від латинського «natrium». Розташований в третьому періоді, IА групі. Відноситься до металів. Заряд ядра дорівнює 11.
Натрій - один з найбільш поширених елементів на Землі. Він виявлений в атмосфері Сонця і в міжзоряному просторі. Найважливіші мінерали натрію: NaCl (галіт), Na 2 SO 4 × 10H 2) (мірабель), Na 3 AlF 6 (кріоліт), Na 2 B 4 O 7 × 10H 2) (бура) і ін. Величезна вміст солей натрію в гідросфері (близько 1,5 × 10 16 т).
З'єднання натрію входять в рослинні і тваринні організми в останньому випадку головним образів у вигляді NaCl. У крові людини іони Na \u200b\u200b+ становлять 0,32%, в кістках - 0,6%, в м'язовій тканині - 0,6-1,5%.
У вигляді простого речовини натрій є сріблясто-білий метал (рис.1). Він настільки м'який, що легко ріжеться ножем. Внаслідок легкої окислюваності на повітрі натрій зберігають під шаром гасу.
Мал. 1. Натрій. Зовнішній вигляд.
Атомна і молекулярна маса натрію
ВИЗНАЧЕННЯ
Відносної молекулярна маса речовини (M r) - це число, яке показує, у скільки разів маса даної молекули більше 1/12 маси атома вуглецю, а відносна атомна маса елемента (A r) - у скільки разів середня маса атомів хімічного елемента більше 1/12 маси атома вуглецю.
Оскільки у вільному стані натрію існує у вигляді одноатомних молекул Na, значення його атомної і молекулярної мас збігаються. Вони рівні 22,9898.
ізотопи натрію
Відомо двадцять ізотопів натрію з масовими числами від 18-ти до 37-ми, з яких найбільш стабільним є 23 Na з періодом напіврозпаду менше хвилини.
Іони натрію
На зовнішньому енергетичному рівні атома натрію є один електрон, який є валентним:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 1.
В результаті хімічної взаємодії натрій віддає свій єдиний валентний електрон, тобто є його донором, і перетворюється в позитивно заряджений іон:
Na 0 -1e → Na +.
Молекула і атом натрію
У вільному стані натрій існує у вигляді одноатомних молекул Na. Наведемо деякі властивості, що характеризують атом і молекулу натрію:
сплави натрію
Найважливіші галузі застосування натрію - це атомна енергетика, металургія, промисловість органічного синтезу. В атомній енергетиці натрій і його сплав з калієм застосовуються в якості жидкометаллических теплоносіїв. Сплав натрію з калієм, що містить 77,2% (мас.) Кадію, знаходиться в рідкому стані в широкому інтервалі температур, має високий коефіцієнт тепловіддачі і не взаємодіє з більшістю конструкційних матеріалів ні при звичайних, ні при підвищених температурах.
Натрій використовується як добавка, упрочняющая свинцеві сплави.
З ртуттю натрій утворює твердий сплав - амальгаму натрію, яка іноді використовується як більш м'який відновник замість чистого металу.
Приклади розв'язання задач
ПРИКЛАД 1
| завдання | Напишіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна здійснити такі перетворення: Na 2 O → NaCl → NaOH → Na. |
| відповідь | Щоб отримати з оксиду натрію хлорид цього ж металу необхідно розчинити його в кислоті: Na 2 O + 2HCl → 2NaCl + H 2 O. Для отримання гідроксиду натрію з хлориду цього ж металу необхідно розчинити його у воді, проте, слід пам'ятати, що гідроліз в цьому випадку не протікає: NaCl + H 2 O → NaOH + HCl. Отримання натрію з відповідного гідроксиду можливо, якщо луг піддати електролізу: NaOH ↔ Na + + Cl -; K (-): Na + + e → Na 0: A (+): 4OH - - 4e → 2H 2 O + O 2. натрій - елемент 3-го періоду і IA-групи Періодичної системи, порядковий номер 11. Електронна формула атома 3s 1, ступеня окислення +1 і 0. Має малу електронний торгівельний (0,93), проявляє тільки металеві (основні) властивості. Утворює (як катіон) численні солі і бінарні сполуки. Майже всі солі натрію добре розчинні у воді. В природі - п'ятий по хімічній поширеності елемент (другий серед Натрій, катіон натрію і його сполуки забарвлюють полум'я газового пальника в яскраво-жовтий колір ( якісне виявлення). натрій Na. Сріблясто-білий метал, легкий, м'який (ріжеться ножем), Низкоплавкий. Зберігають натрій в гасі. З ртуттю утворює рідкий сплав - амальгаму (До 0,2% Na). Вельми реакційноздатні, у вологому повітрі натрій повільно покривається гідроксидні плівкою і втрачає блиск (тьмяніє): Натрій хімічно активний, сильний відновник. Запалюється на повітрі при помірному нагріванні (\u003e 250 ° С), реагує з неметалами: 2Na + O2 \u003d Na2O2 2Na + H2 \u003d 2NaH 2Na + CI2 \u003d 2NaCl 2Na + S \u003d Na2S 6Na + N2 \u003d 2Na3N 2Na + 2C \u003d Na2C2 Дуже бурхливо і з великим екзо-ефекту натрій реагує з водою: 2Na + 2H2O \u003d 2NaOH + Н2 ^ + 368 кДж Від теплоти реакції шматочки натрію розплавляються в кульки, які починають безладно рухатися через виділення Н 2. Реакція супроводжується різкими клацаннями внаслідок вибухів гримучого газу (Н 2 + O 2). Розчин забарвлюється фенолфталеїном в малиновий колір (лужне середовище). В ряді напруг натрій коштує значно лівіше водню, з розбавлених кислот НС1 і H 2 SO 4 витісняє водень (за рахунок Н 2 0 і Н). отримання натрію в промисловості: (Див. Також нижче отримання NaOH). Натрій застосовується для отримання Na 2 O 2, NaOH, NaH, а також в органічному синтезі. Розплавлений натрій служить теплоносієм в ядерних реакторах, а газоподібний - використовується як наповнювач желтосветних ламп зовнішнього освітлення. оксид натрію Na 2 O. Основний оксид. Білий, має іонну будову (Na +) 2 O 2. Термічно стійкий, при прожарюванні повільно розкладається, плавиться під надлишковим тиском пари Na. Чутливий до вологи і вуглекислого газу в повітрі. Енергійно реагує з водою (утворюється лужної розчин), кислотами, кислотними та амфотерними оксидами, киснем (під тиском). Застосовується для синтезу солей натрію. Чи не утворюється при спалюванні натрію на повітрі. Рівняння найважливіших реакцій:
отримання: термічний розклад Na 2 O 2 (див.), а також сплав Na і NaOH, Na і Na2O2: 2Na + 2NaOH \u003d 2Na а O + H2 (600 ° C) 2Na + Na2O2 \u003d 2Na а O (130-200 ° C) пероксид натрію Na 2 O 2. Бінарна сполука. Білий, гігроскопічний. Має іонну будову (Na +) 2 O 2 2-. При нагріванні розкладається, плавиться під надлишковим тиском О2. Поглинає вуглекислий газ з повітря. Повністю розкладається водою, кислотами (виділення О2 при кип'ятінні - якісна реакція на пероксиди). Сильний окислювач, слабкий відновник. Застосовується для регенерації кисню в ізолюючих дихальних приладах (реакція з СО 2), як компонент відбілювачів тканини і паперу. Рівняння найважливіших реакцій:
отримання: Спалювання Na на повітрі. Гідроксид натрію NaOH. Основний гідроксид, луг, технічна назва їдкий натр. Білі кристали з іонним будовою (Na +) (OH -). Розпливається на повітрі, поглинаючи вологу і вуглекислий газ (утворюється NaHCО 3). Плавиться і кипить без розкладання. Викликає важкі опіки шкіри та очей. Добре розчинний у воді (з екзо-ефекту, +56 кДж). Реагує з кислотними оксидами, нейтралізує кислоти, викликає кислотну функцію у амфотерних оксидів і гідроксидів:
Розчин NaOH роз'їдає скло (утворюється NaSiО3), кородує поверхню алюмінію (утворюються Na і Н 2). отримання NaOH в промисловості: а) електроліз розчину NaCl на інертному катоді б) електроліз розчину NaCl на ртутному катоді (амальгамний спосіб):
(Звільнену ртуть повертають в електролізер). Їдкий натр - найважливіша сировина хімічної промисловості. Використовується для отримання солей натрію, целюлози, мила, барвників і штучного волокна; як осушувач газів; реагент у витягу з вторинної сировини і очищення олова і цинку; при переробці руд алюмінію (бокситів). План лекції: 1. Поширення натрію в природі. 2. Історична довідка. 3. Фізичні властивості натрію 4. 4.Хіміческіе властивості натрію 5. Отримання натрію. 6. 6.Полученіе натрію. натрій (Natrium), Na, хімічний елемент I групи періодичної системи Менделєєва: атомний номер 11, атомна маса 22,9898; сріблясто-білий м'який метал, на повітрі швидко окислюється з поверхні. Природний елемент складається з одного стабільного ізотопу 23 Na. Історична довідка. Природні сполуки натрію - кухонна сіль NaCl, сода Na 2 CO 3 - відомі з глибокої давнини. Назва "Натрій", що походить від арабського натрун, грец. nitron, спочатку відносилося до природної соді. Уже в 18 столітті хіміки знали багато інших з'єднань натрію. Однак сам метал був отриманий лише в 1807 році Г. Деві електролізом їдкого натру NaOH. У Великобританії, США, Франції елемент називається Sodium (від іспанського слова soda - сода), в Італії - sodio. поширеннянатрія в природі. Натрій - типовий елемент верхньої частини земної кори. Середній вміст його в літосфері 2,5% по масі, в кислих вивержених породах (граніти і інші) 2,77, в основних (базальти та інші) 1,94, в ультраосновних (породи мантії) 0,57. Завдяки ізоморфізму Na + і Ca 2+, обумовленому близькістю їх іонних радіусів, в магматичних породах утворюються натрієво-кальцієві польові шпати (плагіоклази). У біосфері відбувається різка диференціація натрію: осадові породи в середньому збіднені Натрієм (в глинах і сланцях 0,66%), мало його в більшості грунтів (середнє 0,63%). Загальна кількість мінералів Натрію 222. Na слабо затримується на континентах і приноситься річками в моря і океани, де його середній вміст 1,035% (Na - головний металевий елемент морської води). При випаровуванні в прибережно-морських лагунах, а також в континентальних озерах степів і пустель осідають солі натрію, що формують товщі соленосних порід. Головні мінерали, які є джерелом натрію та його сполук, - кам'яна сіль (кам'яна сіль) NaCl, чилійська селітра NaNO 3, Тенардье Na 2 SO 4, мирабилит Na 2 SO 4 · 10H 2 O, трону NaH (CO 3) 2 · 2H 2 O . Na - важливий біоелемент, в живу речовину в середньому міститься 0,02% Na; в тварин його більше, ніж в рослинах. Фізичні властивостінатрія При звичайній температурі Натрій кристалізується в кубічної решітці, а \u003d 4,28Å. Атомний радіус 1,86Å, іонний радіус Na + 0,92Å. Щільність 0,968 г / см 3 (19,7 ° C), t пл 97,83 ° C, t кип 882,9 ° C; питома теплоємність (20 ° C) 1,23 · 10 3 дж / (кг · К) або 0,295 кал / (г · град); коефіцієнт теплопровідності 1,32 х 10 2 Вт / (м · К) або 0,317 кал / (см · сек · град); температурний коефіцієнт лінійного розширення (20 ° C) 7,1 · 10 -5; питомий електричний опір (0 ° C) 4,3 · 10 -8 ом · м (4,3 · 10 -6 ом · см). Натрій парамагнитен, питома магнітна сприйнятливість + 9,2 · 10 -6; вельми пластичний і м'який (легко ріжеться ножем). Хімічні властивостінатрія Нормальний електродний потенціал Натрію -2,74 в; електродний потенціал в розплаві -2,4 в. Пари Натрію забарвлюють полум'я в характерний яскраво-жовтий колір. Конфігурація зовнішніх електронів атома 3s 1; у всіх відомих з'єднаннях Натрій одновалентен. Його хімічна активність дуже висока. При безпосередній взаємодії з киснем в залежності від умов утворюється оксид Na 2 O або пероксид Na 2 O 2 - безбарвні кристалічні речовини. З водою Натрій утворює гідроксид NaOH і H 2; реакція може супроводжуватися вибухом. Мінеральні кислоти утворюють з Натрієм відповідні розчинні у воді солі, проте по відношенню до 98-100% -ної сірчаної кислоти Натрій порівняно інертний. Реакція Натрію з воднем починається при 200 ° C і призводить до отримання гідриду NaH - безбарвного гигроскопического кристалічної речовини. З фтором і хлором Натрій взаємодіє безпосередньо вже при звичайній температурі, з бромом - тільки при нагріванні; з йодом прямої взаємодії не спостерігається. З сірої реагує бурхливо, утворюючи сульфід натрію, взаємодія парів натрію з азотом в полі тихого електричного розряду приводить до утворення нітриду Na 3 N, а з вуглецем при 800-900 ° C - до отримання карбіду Na 2 C 2. Натрій розчиняється в рідкому аміаку (34,6 г на 100 г NH 3 при 0 ° C) з утворенням аміачних комплексів. При пропущенні газоподібного аміаку через розплавлений Натрій при 300-350 ° C утворюється натрійамін NaNH 2 - безбарвна кристалічна речовина, легко розкладається водою. Відома велика число натрійорганіческіх з'єднань, які по хімічні властивостям вельми схожі з літійорганічеськимі сполуками, але перевершують їх по реакційної здатності. Застосовують натрійорганіческіе з'єднання в органічному синтезі як алкілуючі агенти. Натрій входить до складу багатьох практично важливих сплавів. Сплави Na - К, що містять 40-90% K (по масі) при температурі близько 25 ° C, - сріблясто-білі рідини, що відрізняються високою хімічною активністю, займисті на повітрі. Електропровідність і теплопровідність рідких сплавів Na - K нижче відповідних величин для Na і K. Амальгами Натрію легко виходять при введенні металевого Натрію в ртуть; при вмісті понад 2,5% Na (по масі) при звичайній температурі є вже твердими речовинами. отриманнянатрія. Основний промисловий метод отримання Натрію - електроліз розплаву куховарської солі NaCl, що містить добавки KCl, NaF, CaCl 2 і інші, які знижують температуру плавлення солі до 575-585 ° C. Електроліз чистого NaCl привів би до великих втрат натрію від випаровування, так як температури плавлення NaCl (801 ° C) і кипіння Na (882,9 ° C) дуже близькі. Електроліз проводять в електролізерах з діафрагмою, катоди виготовляють із заліза або міді, аноди - з графіту. Одночасно з Натрієм отримують хлор. Старий спосіб отримання Натрію - електроліз розплавленого їдкого натру NaOH, який значно дорожче NaCl, однак електролітично розкладається при нижчій температурі (320-330 ° C). застосуваннянатрія. Натрій і його сплави широко застосовуються як теплоносії для процесів, що вимагають рівномірного обігріву в інтервалі 450-650 ° C - в клапанах авіаційних двигунів і особливо в ядерних енергетичних установках. В останньому випадку жідкометалліческім теплоносіями служать сплави Na - K (обидва елементи мають малі перетину поглинання теплових нейтронів, для Na 0,49 барн), ці сплави відрізняються високими температурами кипіння і коефіцієнтами теплопередачі і не взаємодіють з конструкційними матеріалами при високих температурах, що розвиваються в енергетичних ядерних реакторах. З'єднання NaPb (10% Na по масі) застосовується у виробництві тетраетилсвинцю - найбільш ефективного антидетонатора. У сплаві на основі свинцю (0,73% Ca, 0,58% Na і 0,04% Li), що застосовується для виготовлення осьових підшипників залізничних вагонів, Натрій є упрочняющей добавкою. У металургії Натрій служить активним відновником при отриманні деяких рідкісних металів (Ti, Zr, Та) методами металлотермии; в органічних синтезі - в реакціях відновлення, конденсації, полімеризації та інших. Унаслідок великої хімічної активності натрію поводження з ним вимагає обережності. Особливо небезпечне потрапляння на Натрій води, яке може привести до пожежі і вибуху. Очі повинні бути захищені окулярами, руки - товстими гумовими рукавичками; зіткнення Натрію з вологою шкірою або одягом може викликати важкі опіки. РекомендуємоЛінія смерті на руці - фатальний знак для хіроманта чи ні Хіромантія, або ворожіння по лініях і нерівностей руки, вважається найдавнішим видом пророкувань. Перша згадка про такий ворожінні прийшли до нас ще з ...
|
