Властивості натрію

НАТРІЙ (Natrium – від арабського натрун – сода), Na – хімічний елемент I групи періодичної системи елементів; ат. н. 11, ат. маса 22,98977. Сріблясто – білий м’який метал. У з’єднаннях виявляє ступінь окислення +1. Природний натрій складається з стабільного ізотопу 23Na. Отримані радіоактивні ізотопи 20Na, 2INa, 22Na, 24Na і 25Na з періодами напіврозпаду відповідно 0,385 і 23,000 сек; 2,6 року; 15,0 год і 60 сек. Природні сполуки Натрію (кухонна сіль NaCl і сода Na2CО3) відомі з глибокої давнини.
Металевий Н. вперше отримав (1807) англ. хімік і фізик Г. Деві електролізом вологого їдкого натру. Н. широко поширений в природі (серед елементів, що складають літосферу, займає сьоме місце). Зміст його в земній корі 2,50%. У вільному стані в природі не зустрічається через велику хім. активності. Входить до складу 222 мінералів. Міститься в кислих вивержених (напр., В гранітах до 2,77%) і в основних (в базальтах до 1,94%) породах. Однак в осадових породах (глинах, сланцях) і в грунті зміст Н. не перевищує відповідно 0,66 і 0,63%. Н. міститься також в морській воді, мінеральних джерелах, кам’яному вугіллі, живих організмах і рослинах.
Найважливіші мінерали, Містять Н .: галит, мірабіліт (глауберової сіль) Na2S04 • 10Н2О, чилійська селітра NaN03, кріоліт, трону. Н. кристалізується в обсяг-нОцентрірованной кубічної решітці з періодом а = 4,2820А (т-ра20 ° С). Атомний радіус 1,89 А, іонний радіус Na + дорівнює 0,98 А. Щільність (т-ра 0 ° С) 0,9727 г / см3, tпл
97,83 ° С; tкип 882,9 ° С; СР температурний коеф. лінійного розширення твердого Н (в інтервалі т-р 0-50 ° С) 7,21 • 10-5 град-1; коеф. теплопровідності 0,317 кал / см X сек • град; теплоємність 6,60 кал / г-моль • град; питомий електричний опір (т-ра 0 С) 4,288 • 10-6 ом • см. Металевий Н. парамагнитен. Н. вельми пластичний, в холодному стані легко ріжеться ножем, простягається через фільєри, однак при сильному охолодженні стає крихким. Твердість по Моосу 0,4; тиск витікання при кімнатній т-рі 0,33 кгс / мм2; коефф.-стисливості при т-рі – 25 ° С дорівнює 1,600 • 10-5аm -1 Пари Н. пофарбовані в пурпурно-червоний колір, що нагадує забарвлення розведеного перманганату. Летючі сполуки натрію забарвлює полум’я пальника в характерні жовтий колір. Хім. активність Н. дуже висока.

Металевий Н. на повітрі швидко окислюється, утворюючи гідроокис NaOH і карбонат NaaC03. На свіжому зрізі Н. утворюється бікарбонат NaHC03. На повітрі Н. можна нагрівати до т-ри плавлення (що неможливо для калію, рубідію і цезію). Взаємодія металевого Н. з водою проходить досить бурхливо (іноді з вибухом) з утворенням гідроокису NaOH і водню. З воднем при т-рі 200 – 400 ° С утворюється гідрид NaH – білий кристалічний порошок, який розкладається при т-рі вище 425 ° С. З киснем утворює декілька з’єднань, основними з яких брало є окис Na20 і перекис Naa02. Опромінення парів Н. в середовищі азоту або при дії сильного електр. поля призводить до утворення нітриду Na3N. Пропускаючи над розплавленим амідом NaNH2 закис N20, отримують азид NaN3 – біла кристалічна речовина. З галогенами Н. утворює галогеніди NaF, NaCl, NaBr і Nal. При взаємодії з фтором Н. запалюється навіть при кімнатній т-рі, реакція з йодом йде лише при нагріванні до т-ри 300-360 ° С. Отримано кілька халькогенидов – з’єднань Н. з сіркою, селеном і телуром. З вуглецем при т-рі 800-900 ° С пари Н. утворюють карбід Na2C2 Ц дуже гігроскопічний білий порошок. З кремнієм і бором Н. не реагує навіть при дуже високій т-рі.

При нагріванні з фосфором у вакуумі утворюється фосфід Na3P Я дуже хитка у вологому повітрі з’єднання. Зі мн. металами Н. утворює сплави. У реакціях з різними неорганічними сполуками поводиться як сильний відновник. У пром. масштабах металевий Н. отримують термохимическим відновленням сполук, що містять цей метал, або електролізом pacплава їдкого натру або хлориду натрію Найбільш економічний, спосіб електроліз розплаву хлориду натрію, в к-рий вводять добавки хлоридів калію і кальцію, фториду натрію та ін. для зниження температури плавлення солі від 801 до 575 ° С. Поряд з Н. при електроліз отримують хлор. Електроліз солей розплавів проводять в електролізерах з діафрагмою, що мають аноди, виготовлені з графіту, і катоди виконані з міді або заліза. Н., його сполуки і сплави знаходять широке застосування.
Так Н. і його сплави з калієм використовують як теплоносії в клапанах авіаційних двигунів, в машинах для лиття металевого магнію під тиском, у процесах термообробки для одержання рівномірних т-р в великих зонах, при крекінгу нафти, в хім. реакторах, коли процеси ведуть при т-рі до 650 ° С. Сплави Н. з калієм відрізняються малими перетинами поглинання теплових нейтронів і застосовуються як теплоносії в ядерних установках, що виробляють електр. енергію на морських атомних судах і підводних атомних човнах. Висока електропровідність дозволяє використовувати Н. для заповнення фідерів, по до-рим можна пропускати тисячі ампер пост. струму. Пари Н. використовують в газосвітних лампах для освітлення автомобільних доріг і злітно-посадкових смуг аеродромів. Модифікування металевим Н. (близько 0 05л) значно покращує міцнісні характеристики алюмінієвих сплавів Свінцовонатріевие сплави застосовують для виготовлення підшипників, в прізводства тетраетилсвинцю, одного з найсильніших антидетонаторов .Прісадкі Н. змочуваність ртуті, що використовується в ртутно – парових установках, при амальгамації сталевих піддонів електролізних ванн. Натрій – активний відновник для таких рідкісних металів, як тантал, титан і цирконій.

Металевий натрій – сріблясто – білий, м’який метал, який у запобігання окислення зберігають під шаром гасу. Взаємодія його з водою відбувається бурхливо з виділенням теплоти:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 ↑

Натрій безпосередньо взаємодіє з киснем, галогенами, серей і фосфором. При 350 ° C натрій з’єднується з воднем, утворюючи гідрид NaH, водень проявляє в ньому негативну ступінь окислення – 1. Але гідрид натрію нестійкий і легко розкладається водою:

NaH + H2O = H2 ↑ + NaOH

Пероксид натрію Na2O2 виходить при згорянні натрію в умовах надлишку кисню:

2Na + O2 = Na2O2

При взаємодії пероксиду натрію з оксидом вуглецю (IV) виділяється кисень:

2Na2O2 + 2CO2 = O2 ↑ + 2Na2CO3

Тому пероксид натрію використовують для одержання кисню на підводних човнах, в ізолюючих протигазах і т.п.
Під дією вологи пероксид натрію розкладається з виділенням пероксиду водню:

Na2O2 + 2H2O = H2O2 + 2NaOH

перекис водню володіючи високою окисної активністю, відбілює різні матеріали. Взаємодія пероксиду натрію з порошкоподібною алюмінієм, залізом, деякими органічними речовинами (в присутності вологи) супроводжується займанням і вибухом.
Оксид натрію Na2O отримують сплавом пероксиду з металевим натрієм:

2Na + Na2O2 = 2Na2O

Оксид натрію приєднуючи воду, перетворюється на їдкий натр – один з найважливіших продуктів основної хімічної промисловості. У заводському масштабі його отримують електролізом водного розчину хлориду натрію (електролітичний їдкий натр) або взаємодією карбонату натрію з гідроксидом кальцію (каустична сода):

Na2CO3 + Ca (OH) 2 = 2NaOH + CaCO3 ↓

Хімічно чистий гідроксид натрію – безбарвна кристалічна гігроскопічна речовина, на повітрі покривається нальотом карбонату натрію:

2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O

Їдкий натр використовують в миловарній, шкіряній, текстильній, фармацевтичній промисловості, а також у сільському господарстві.
Солі натрію.
Більшість солей натрію добре розчинно у воді. Багато хто з них утворюють кристалогідрати: Na2CO3 · 10H2O, Na2SO4 · 10H2O, Na2S2O3 · 5H2O і т.д. Солі натрію необхідні людині і тваринам, так як натрій входить до складу плазми крові. Щорічно з їжею людина вживає 5 – 10 кг хлориду натрію.
Хлорид натрію NaCl – широко застосовується для консервування продукції сільського господарства і приготуванні їжі.
Нітрат натрію (натрієва селітра) NaNO3 – поширене азотне добриво з нітратною формою азоту.
Карбонат натрію кристалічний Na2CO3 · 10H2O, або кристалічна сода, виділяється з за деяких озер (содові озера), синтезуються в заводських масштабах. У величезних кількостях споживається миловарній, скляної, текстильної, паперової та нафтової промисловості.
Карбонат натрію безводний Na2CO3 або кальцинована сода, виробляється в найбільших кількостях.
Гідрокарбонат натрію NaHCO3 (сода харчова) використовується в кондитерській справі в місце дріжджів, в медицині і лабораторній практиці.
Солі натрію накопичуються в грунтах посушливих районів, викликаючи засолення. Засолені грунти (солонці, солончаки, солоди) містять багато карбонату Na2CO3, сульфату Na2SO4, хлориду натрію NaCl.

Посилання на основну публікацію