Натрий и его соединения

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

хорошую работу на сайт">

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

"Натрий и его соединения "

натрий химический минеральный

Введение

Нахождение в природе натрия и его соединений

Физические и химические свойства

Получение и применение

Токсичность

Список литературы

Введение

Натрий - химический элемент главной подгруппы I группы периодической системы Менделеева. Его атомный номер 11, атомная масса 22,9898. Натрий - серебристо-белый мягкий металл, на воздухе быстро окисляющийся с поверхности, легко режется ножом. Срез у натрия сразу после разреза имеет яркий металлический блеск, но быстро тускнеет вследствие крайне быстрого окисления металла. Природный элемент состоит из одного стабильного изотопа Na.

Природные соединения натрия (поваренная соль NaCI, сода NaCO) известны с глубокой древности. Название « натрий » , происходящее от арабского натрун, греческого nitron, первоначально относилось к природной соде. Уже в 18 веке химики знали много других соединений натрия. Однако сам металл был получен лишь в 1807 году Г.Дэви электролизом едкого натра NaOH. В Великобритании, США, Франции элемент называется Sodium (от испанского слова soda - сода), в Италии - sodio.

Нахождение в природе натрия и его соединений

Натрий - типичный элемент верхней части земной коры. Среднее содержание его в литосфере 2,5% по массе, в кислых изверженных породах (граниты и др.) 2,77%, в основных (базальты и др.) 1,94%, в ультраосновных (породы мантии) 0,57%. Благодаря изоморфизму Na и Ca, обусловленному близостью их ионных радиусов, в магматических породах образуются натриево-кальциевые полевые шпаты (плагиоклазы) . В биосфере происходит резкая дифференциация натрия: осадочные породы в среднем обеднены натрием (в глинах и сланцах 0,66%), мало его в большинстве почв (среднее 0,63%). Общее число минералов натрия 222. Натрий слабо задерживается на континентах и приносится реками в моря и океаны, где его среднее содержание 1,035%. Na - главный металлический элемент морской воды. При испарении в прибрежно-морских лагунах, а также в континентальных озёрах степей и пустынь осаждаются соли натрия, формирующие толщи соленосных пород. Главные минералы, являющиеся источником натрия и его соединений, - галит (каменная соль) NaCI , чилийская селитра NaNO , тенардит Na SO , мирабилит или глауберова соль Na SO 10 H O , трона NaH (CO ) 2 H O , бура Na B O 10 H O , сильвинит KCI NaCI . Мировая добыча натрия оценивается 110 тонн. Na - важный биоэлемент, в живом веществе в среднем содержится 0,02% натрия. В животных его больше, чем в растениях. Натрий - один из основных элементов, участвующих в минеральном обмене животных и человека. Содержится главным образом во внеклеточных жидкостях (в эритроцитах человека около 10 ммоль/кг, в сыворотке крови 143 ммоль/кг); содержание натрия в тканях растений около 0,01% на сырую массу.

Физические и химические свойства

При обычной температуре натрий кристаллизуется в кубической решётке, а=4,28. Атомный радиус 1,86, ионный радиус Na 0,92. Плотность 0,968 г/см (19,7С), t=97,83С, t=882,9С; удельная теплоёмкость (20С) 1,2310дж/(кгК) или 0,295 кал/(гград); коэффициент теплопроводности 1,3210 вт/(мК) или 0,317 кал/(смсекград); температурный коэффициент линейного расширения (20С) 7,110 удельное электрическое сопротивление (0С) 4,310омм (4,310 омсм). Натрий парамагнитен, удельная магнитная восприимчивость +9,210; весьма пластичен и мягок (легко режется ножом).

Натрий относится к щелочным металлам, так как его оксид имеет сильноосновный характер, и образуемый им гидроксид является сильным электролитом - щелочью. Нормальный электродный потенциал натрия -2,714 В; электродный потенциал в расплаве - 2,4 В. Пары натрия окрашивают пламя в характерный ярко-жёлтый цвет (качественная реакция на катионы щелочных металлов). Электронная конфигурация атома натрия 1s2s2p3s. Натрий, как все щелочные металлы, имеет один s-электрон на внешнем электронном слое, который при химических реакциях легко теряет, проявляя степень окисления +1 (во всех известных соединениях натрий одновалентен). Поэтому Na является сильным восстановителем . В твёрдом состоянии хорошо проводит электрический ток. Так как натрий легкоплавок и быстро окисляется на воздухе, его хранят без доступа воздуха и влаги, чаще всего под керосином. Натрий образует соединения с преимущественно ионной связью, которые, как правило, растворимы в воде и легко диссоциируют на ионы. Для ионов щелочных металлов образование устойчивых комплексов нехарактерно. Химическая активность натрия очень высока. Ряд солей кристаллизуется из раствора в форме кристаллогидратов: NaSO10HO, NaCO10HO, NaBO 10HO, являющихся по своей структуре тектогидратами. Тектогидраты имеют строение льда, в полостях которого равномерно расположены противоположно заряженные ионы.

Химические свойства:

Взаимодействие с простыми веществами:

1) Реакция с галогенами: 2Na + CI= 2NaCI (хлорид натрия)

С фтором и хлором натрий взаимодействует непосредственно при обычной температуре (энергично сгорает в хлоре, что особенно хорошо наблюдать в хлоркальциевой трубке, в которой через расплавленный и сильно разогретый натрий пропускают ток хлора), с бромом - только при нагревании; с йодом прямого взаимодействия не наблюдается.

Хлорид натрия (поваренная соль) NaCI кристаллизуется в виде кубических кристаллов, не имеет запаха, обладает солёным вкусом, хорошо растворим в воде. С изменением температуры его растворимость почти не меняется. Это имеет определенное значение при выделении поваренной соли из растворов других солей методом перекристаллизации.

2) Реакция с кислородом: 4Na + O= 2NaO (оксид натрия)

2Na + O= NaO (пероксид натрия)

При непосредственном взаимодействии с кислородом в зависимости от условий образуются окись NaO (окисление в небольшом количестве кислорода при температуре около 180С) или перекись NaO - бесцветные кристаллические вещества. Оксид натрия - твёрдое гигроскопичное вещество, легко взаимодействующее с водой, имеет сильноосновный характер. При взаимодействии с водой образует щелочь (едкий натр):

Гидроксид натрия или едкий натр NaOH является очень важным соединением натрия. Его называют также каустической содой или просто каустиком. Для получения едкого натра используют поваренную соль - наиболее дешёвое природное соединение натрия. Эту соль подвергают электролизу, но в этом случае применяют не расплав, а раствор соли. Едкий натр - твёрдое кристаллическое вещество белого цвета, прекрасно растворимое в воде. При растворении едкого натра в воде выделяется большое количество тепла, и раствор сильно разогревается. Едкий натр необходимо хранить в хорошо закупоренных сосудах, чтобы предохранить его от проникновения водяных паров, под действием которых он может сильно увлажниться, а также оксида углерода (IV), под действием которого едкий натр может постепенно превратиться в карбонат натрия:

2NaOH + CO = NaCO +HO

Пероксид натрия (желтоватый порошок) является сильнейшим окислителем. При действии воды он образует щелочь и пероксид водорода (если процесс вести при нагревании, то вследствие разложения HO выделяется кислород):

NaO+2HO = HO + 2NaOH

При действии разбавленных кислот на пероксид натрия образуется пероксид водорода: NaO +HSO= NaSO+HO

С углекислым газом воздуха пероксид натрия реагирует по уравнению:

2NaO + 2CO= 2NaCO +O

Поэтому его используют в дыхательных аппаратах для регенерации воздуха - поглощения оксида углерода (IV) и выделения кислорода.

На воздухе натрий мгновенно окисляется. Поэтому его хранят под слоем органических растворителей (керосин или парафин, причем парафин предпочтительнее, так как в керосине всё же растворяется некоторое количество воздуха и окисление натрия, хотя и медленно, но происходит).

В реакциях с галогенами и кислородом натрий наиболее энергично проявляет восстановительные способности.

3) Реакция с серой: 2Na + S = NaS (сульфид натрия)

При растирании в ступке с серой натрий реагирует бурно, образуя натрия сульфид. Реакция сопровождается вспышками, поэтому ступку нужно держать подальше от глаз и обернуть руку полотенцем. Для реакции берут небольшие кусочки натрия.

4) Реакция с азотом: 6Na + N= 2NaN (нитрид натрия)

Взаимодействие паров натрия с азотом в поле тихого электрического разряда приводит к образованию нитрида натрия.

5) Реакция с углеродом: 2Na + C = NaC (карбид натрия)

Взаимодействие паров натрия с углеродом при 800-900С приводит к получению карбида NaC.

6) Реакция с фосфором: 3Na + P = NaP (фосфид натрия)

7) Реакция с водородом: 2Na + H= 2NaH (гидрид натрия)

Реакция натрия с водородом начинается при 200С и приводит к получению гидрида NaH - бесцветного гигроскопичного кристаллического вещества. Это солеподобное соединение, которое по характеру химической связи и величине степени окисления отличается от летучих водородных соединений элементов главных подгрупп IV - VII группы.

Натрий является сильным восстановителем, поэтому восстанавливает водород до степени окисления -1.

Взаимодействие со сложными веществами:

1) С кислотами: 2Na + 2HCI = 2NaCI +H

В электрохимическом ряду напряжений металлов натрий находится до водорода, поэтому восстанавливает ионы водорода из разбавленных кислот.

Минеральные кислоты образуют с натрием соответствующие растворимые в воде соли, однако по отношению к 98-100%-ной серной кислоте натрий сравнительно инертен.

2) С водными растворами солей:

Натрий, как металл с сильными восстановительными свойствами, в этих условиях будет восстанавливать водород воды, а не металл соответствующей соли.

3) С водой: 2Na + 2HOH = 2NaOH + H

Натрий реагирует с водой, вытесняя из неё водород (так как является весьма активным металлом, в ряду напряжений стоит намного левее водорода), при обычных условиях, и в результате этой реакции образуется растворимое в воде основание NaOH и выделяется H; реакция может сопровождаться взрывом.

4) С аммиаком:

Натрий растворяется в жидком аммиаке (34,6 г на 100 г NH при 0С) с образованием аммиачных комплексов. При пропускании газообразного аммиака через расплавленный натрий при 300-350С образуется амид натрия NaNH - бесцветное кристаллическое вещество, легко разлагаемое водой.

5) Со спиртами: 2CHOH + 2Na = 2CHONa + H

При взаимодействии натрия со спиртами водород гидроксила замещается натрием с образованием алкоголятов (этилат натрия).

Известно большое число натрийорганических соединений, которые по химическим свойствам весьма сходны с литийорганическими соединениями, но превосходят их по реакционной способности. Применяют натрийорганические соединения в органическом синтезе, как алкилирующие агенты.

Сплавы . Натрий входит в состав многих практически важных сплавов. Сплавы Na - K, содержащие 40-90% K (по массе) при температуре около 25С, - серебристо-белые жидкости, отличающиеся высокой химической активностью, воспламеняющиеся на воздухе. Электропроводность и теплопроводность жидких сплавов Na - K ниже соответствующих величин для Na и K. Амальгамы натрия легко получаются при введении металлического натрия в ртуть; при содержании свыше 2,5% Na (по массе) при обычной температуре являются уже твёрдыми веществами.

Получение и применение

Основной промышленный метод получения натрия - электролиз расплава поваренной соли NaCI, содержащей добавки KCI, NaF, CaCI и др. (пироэлектрометаллургия), которые снижают температуру плавления соли до 575-585С. Электролиз чистого NaCI привёл бы к большим потерям натрия от испарения, так как температуры плавления NaCI (801С) и кипения Na (882,9С) очень близки. Электролиз проводят в электролизёрах с диафрагмой (анодное и катодное пространство разделено диафрагмой, которая изолирует образующийся хлор от натрия, чтобы не произошло обратной реакции), катоды изготовляют из железа или меди, аноды - из графита. Одновременно с натрием получают хлор. В расплавленную соль опускают электроды. Положительный ион натрия принимает с катода электрон и превращается в нейтральный атом натрия. Нейтральные атомы натрия собираются на катоде в виде расплавленного металла. Происходящий на катоде процесс можно изобразить схемой: Na+

Поскольку на катоде происходит принятие электронов, а всякое принятие электронов атомом или ионом является восстановлением, то ионы натрия на катоде восстанавливаются. На аноде ионы хлора отдают электроны, т.е. происходит процесс окисления и выделения свободного газообразного хлора, что можно изобразить следующей схемой: CI-

Сохранился и старый способ получения натрия - электролиз расплавленного едкого натра NaOH, который значительно дороже NaCI, однако электролитически разлагается при более низкой температуре (320-330С).

Натрий и его сплавы широко применяются как теплоносители для процессов, требующих равномерного обогрева в интервале 450-650С - в клапанах авиационных двигателей и особенно в ядерных энергетических установках. В последнем случае жидкометаллическими теплоносителями служат сплавы Na - K (оба элемента имеют малые сечения поглощения тепловых нейтронов, для Na 0,49 барн); эти сплавы отличаются высокими температурами кипения и коэффициентами теплопередачи и не взаимодействуют с конструкционными материалами при высоких температурах, развиваемых в энергетических ядерных реакторах. Соединение NaPb (10% Na по массе) применяется в производстве тетраэтилсвинца - наиболее эффективного антидетонатора. В сплаве на основе свинца (0,73% Ca, 0,58% Na и 0,04% Li), применяемом для изготовления осевых подшипников железнодорожных вагонов, натрий является упрочняющей добавкой. В металлургии натрий служит активным восстановителем при получении некоторых редких металлов (Ti, Zr, Ta) методами металлотермии; в органическом синтезе - в реакциях восстановления, конденсации, полимеризации и др. Иногда натрием заменяют в электротехнике медь, которая в 9 раз тяжелее этого металла; шины для больших токов делают из стальных труб, заполненных натрием. Первый в мире синтетический каучук, полученный в 1928 году академиком С. В. Лебедевым, был назван натрийбутадиеновым, так как натрий явился катализатором процесса полимеризации бутадиена. Натрий используют как восстановитель в органическом синтезе, в частности для восстановления жирных кислот в высшие спирты, применяемые в производстве синтетических моющих средств.

В медицине из препаратов натрия наиболее часто применяют натрия сульфат NaSO, хлорид NaCI (при кровопотерях, потерях жидкости, рвоте и т.п.), борат NaBO10HO (как антисептическое средство), гидрокарбонат NaHCO (как отхаркивающее средство, а также для промываний и полосканий при ринитах, ларингитах, диабете и др.), тиосульфат NaSO5HO (противовоспалительное, десенсибилизирующее и противотоксическое средство) и цитрат NaCHO5HO (препарат из группы антикоагулянтов).

Фторид натрия NaF довольно широко применяется в борьбе с грызунами и с некоторыми насекомыми-вредителями, а также для предохранения древесины от гниения. Им пропитывают шпалы, телеграфные столбы, строительные деревянные детали для удлинения срока их службы.

Гидрокарбонат натрия, или питьевая сода, NaHCO, применяется при выпечке кондитерских изделий как разрыхлитель теста.

Исключительный интерес представляет сода NaCO, встречающаяся иногда в природе в так называемых содовых озёрах. В настоящее время добывание соды из природных источников вытесняется более дешёвым искусственным получением этого продукта. Если сода содержит кристаллизационную воду, то она называется кристаллической содой NaCO10HO, если же не содержит её, то кальцинированной содой. Сода очень широко применяется в мыловаренной, бумажной и стекольной промышленности (карбонат натрия NaCO (сода) нужен для производства стекла, алюминия, моющих средств и красок).

Соединения натрия находят широкое применение в текстильной промышленности. Так, гидроксид натрия (едкий натр, каустическая сода) NaOH применяется при мерсеризации (облагораживании) целлюлозных тканей, создания необходимой для активации целлюлозы щелочной среды при белении и крашении. NaPO 2HO является в настоящее время одним из основных компонентов отбеливающих стиральных порошков. Сульфид натрия NaS используют при крашении сернистыми красителями. Силикат натрия NaSiO применяется в пероксидной отбелке, являясь стабилизатором разложения пероксида водорода. Соду NaCO используют в отделочном производстве (в составе варочной жидкости). Сульфат натрия NaSO применяют при производстве вискозного волокна (в составе осадительной ванны). Гипохлорит натрия NaCIO, NaCIO используют в гипохлоритной и хлоритной отбелке:

2NaOH + CI= NaCI + NaCIO + HO

Процесс идёт при пропускании хлора через холодный концентрированный (30%) раствор едкого натра. Гипохлорит натрия очень легко разлагается с выделением атомарного кислорода. Выделяющийся атомарный кислород можно использовать для отбеливания тканей, для дезинфекции ран (0,5 - 1% раствор).

NaCIO + HO + CO= NaHCO +HCIO

NaOH применяется также в бумажной промышленности, в мыловарении, в производстве искусственных волокон, в гальванотехнике, для очистки нефтяных продуктов и фракций каменноугольной смолы. NaOH применяют для щелочной очистки плодов и овощей (корнеплодов, цитрусовых, помидоров и др.), которая облегчается из-за щелочного гидролиза некоторых веществ, приводящего к нарушению связи кожуры с мякотью. Крепким раствором NaOH очищают котлы и радиаторы от накипи. Хлорид натрия NaCI используют в химической промышленности для получения хлора, едкого натра, соды, хлорной извести, некоторых видов пластмасс и органических соединений. Натриевую селитру NaNO используют как минеральное удобрение. Силикат натрия NaSiO - один из немногих растворимых в воде силикатов. Его называют растворимым стеклом, а раствор - жидким стеклом. Растворимым стеклом пропитывают древесину и ткани, чтобы предохранить их от воспламенения. Жидкое стекло входит в состав огнеупорных замазок для склеивания стекла, фарфора, камня. Нитрит натрия NaNO применяют в качестве ингибитора, замедляющего коррозию стали в воде и растворах солей (создаёт на поверхности металла защитную плёнку).

Амид натрия NaNH, получаемый при взаимодействии жидкого аммиака с натрием, нужен для производства синего красителя - индиго и витамина А.

В основном пероксид натрия NaO используют для отбелки бумаги и регенерации воздуха в подводных лодках; ранее он широко применялся для отбеливания соломенных шляп.

Для определения содержания влаги в органических веществах их смешивают с амальгамой (раствором в ртути) натрия. В результате взаимодействия с водой выделяется эквивалентное количество H, по объёму которого находят содержание влаги во взятой пробе.

Широкое применение в быту имеют такие соединения натрия как поваренная соль NaCI и сода NaCO.Суточная потребность человека в хлористом натрии колеблется от 2 до 10г и зависит от количества этой соли, теряемой с потом.

Искусственно полученные радиоактивные изотопы Na (период полураспада T =2,64 г) и Na (T= 15 ч) применяют для определения скорости кровотока в отдельных участках кровеносной системы при сердечно-сосудистых и лёгочных заболеваниях, облитерирующем эндартериите и др. Радиоактивные растворы солей натрия (например, NaCI) используют также для определения сосудистой проницаемости, изучения общего содержания обменного натрия в организме, водно-солевого обмена, всасывания из кишечника, процессов нервной деятельности и в некоторых др. экспериментальных исследованиях.

Натрий - один из основных элементов, участвующих в минеральном обмене животных и человека. Участвует в поддержании осмотического давления и кислотно-щелочного равновесия, в проведении нервных импульсов. Концентрация ионов натрия в организме регулируется в основном гормоном коры надпочечников - альдостероном. Несмотря на относительно высокое содержание натрия в тканях растений (около 0,01% на сырую массу), его роль в жизни растений изучена недостаточно. У галофитов (виды, произрастающие на сильно засоленных почвах) натрий создаёт высокое осмотическое давление в клеточном соке и тем самым способствует извлечению воды из почвы.

Токсичность

Вследствие большой химической активности натрия обращение с ним требует осторожности. Особенно опасно попадание на натрий воды, которое может привести к пожару и взрыву. Глаза должны быть защищены очками, руки - толстыми резиновыми перчатками; соприкосновение натрия с влажной кожей или одеждой может вызвать тяжёлые ожоги.

Загоревшийся щелочной металл нельзя тушить водой. Лучше всего засыпать его порошком кальцинированной соды.

Едкий натр при попадании на кожу может причинить сильные ожоги, поэтому кристаллическую щелочь следует брать не руками, а только щипцами или пинцетом. При попадании на кожу раствора щелочи необходимо, прежде всего, смыть раствор до исчезновения ощущения мылкости большим количеством воды, а затем нейтрализовать раствором борной кислоты.

Список литературы

1. Ситтиг М. «Натрий, его производство, свойства и применение», пер. с англ.,1961.

2. - Краткая химическая энциклопедия, т.3,1964.

3. - Рипан Р., Четяну И. «Неорганическая химия», т.1, пер. с рум., 1971.

4. Павлов Н.Н. «Общая и неорганическая химия», издательство «Дрофа», 2002.

5. Крючкова-Чернобельская Г.М. «Неорганическая химия», 3-е изд., издательство «Медицина», 1980.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

    Использование солей натрия в Древнем Египте, химические способы добычи натрия. Линии щелочных металлов в видимой части спектра, физические и химические свойства щелочей. Взаимодействие соды с синтетической азотной кислотой и гигроскопичность солей натрия.

    реферат , добавлен 04.07.2012

    Ежегодная мировая выработка едкого натра. Ферритный способ производства гидроксида натрия. Химический способ получения - взаимодействие карбоната натрия с известью. Промышленные методы производства гидроксида натрия. Концентрация исходного раствора.

    методичка , добавлен 19.12.2010

    Метод получения 3,4,5-трифенил-1,2-дифосфациклопентадиенида натрия, основанный на взаимодействии циклопропенильных комплексов никеля с полифосфидами натрия. Использование для синтеза стандартной аппаратуры Шленка. Получение полифосфидов натрия.

    реферат , добавлен 30.10.2013

    Пероксиды как кислородные соединения, их классификация и методика получения, основные физические и химические свойства. Получение и сферы применения пероксида натрия Na2O2. Исчисление количества реагентов, необходимых для получения 10 г пероксида натрия.

    курсовая работа , добавлен 28.07.2009

    Методы получения красителей. Получение сульфанилата натрия синтезом. Характеристика исходного сырья и получаемого продукта. Расчет химико–технологических процессов и оборудования. Математическое описание химического способа получения сульфанилата натрия.

    дипломная работа , добавлен 21.10.2013

    Едкий натр или гидроксид натрия. Химические способы получения гидроксида натрия. Понятие об электролизе и электрохимических процессах. Сырье для получения гидроксида натрия. Электролиз растворов хлористого натрия в ваннах со стальным катодом.

    реферат , добавлен 13.03.2007

    Специфические особенности фармацевтического анализа. Фармакопейные препараты натрия. Гипертонические растворы NаСL. Фармакопейный анализ йодида натрия. Определение подлинности и доброкачественности. Получения чистого медицинского хлорида натрия.

    курсовая работа , добавлен 26.11.2012

    Анализ комплексного соединения гексанитрокобальтата (III) натрия и изучение его свойств. Химическая связь и строение иона Co(NO2) с позиции валентных связей. Физические и химические свойства данного вещества. Способы разрушения комплексного иона Co(NO2).

    курсовая работа , добавлен 13.11.2010

    Качественное и количественное определение содержания натрия хлорида и натрия ацетата в модельной смеси. Сущность аргентометрии, меркурометрии, ацидометрии и фотоколориметрического метода. Установление специфичности в тестах и прецизионность опытов.

    курсовая работа , добавлен 12.10.2010

    Физические свойства сульфида натрия. Способы производства вещества: восстановление твёрдыми углеродистыми материалами и газообразными восстановителями, абсорбция сероводорода гидроксида натрия, электролитический способ, обменное разложение сульфида бария.

НАТРИЙ – (Natrium) Na, химический элемент 1-й (Ia) группы Периодической системы, относится к щелочным элементам. Атомный номер 11, относительная атомная масса 22,98977. В природе имеется один стабильный изотоп 23Na. Известны шесть радиоактивных изотопов этого элемента, причем два из них представляют интерес для науки и медицины. Натрий-22 с периодом полураспада 2,58 года используют в качестве источника позитронов. Натрий-24 (его период полураспада около 15 часов) применяют в медицине для диагностики и для лечения некоторых форм лейкемии.
Степень окисления +1.
Соединения натрия известны с древних времен. Хлорид натрия – необходимейший компонент человеческой пищи. Cчитается, что человек начал употреблять его в неолите, т.е. около 5–7 тыс. лет назад.
В Ветхом завете упоминается некое вещество «нетер». Это вещество использовалось как моющее средство. Скорее всего, нетер – это сода, карбонат натрия, который образовывался в соленых египетских озерах с известковыми берегами. Об этом же веществе, но под названием «нитрон» писали позже греческие авторы Аристотель и Диоскорид, а древнеримский историк Плиний Старший, упоминая это же вещество, называл его уже «нитрум».
В 18 в. химикам было известно уже очень много различных соединений натрия. Соли натрия широко применялись в медицине, при выделке кож, при крашении тканей.
Металлический натрий получил впервые английский химик и физик Гемфри Дэви электролизом расплавленного гидроксида натрия (с использованием вольтова столба из 250 пар медных и цинковых пластин). Название «sodium», выбранное Дэви для этого элемента, отражает его происхождение из соды Na2CO3. Латинское и русское названия элемента произведены от арабского «натрун» (природная сода).

Распространение натрия в природе и его промышленное извлечение. Натрий – седьмой из наиболее распространенных элементов и пятый из наиболее распространенных металлов (после алюминия, железа, кальция и магния). Его содержание в земной коре составляет 2,27%. Большая часть натрия находится в составе различных алюмосиликатов.
Огромные отложения солей натрия в сравнительно чистом виде существуют на всех континентах. Они являются результатом испарения древних морей. Этот процесс по-прежнему продолжается в озере Солт-Лейк (штат Юта), Мертвом море и других местах. Натрий встречается в виде хлорида NaCl (галит, каменная соль), а также карбоната Na2CO3·NaHCO3·2H2O (трона), нитрата NaNO3 (селитра), сульфата Na2SO4·10H2O (мирабилит), тетрабората Na2B4O7·10 H2O (бура) и Na2B4O7·4H2O (кернит) и других солей.
Неиссякаемые запасы хлорида натрия есть в природных рассолах и океанических водах (около 30 кг м–3). Подсчитано, что каменная соль в количестве, эквивалентном содержанию хлорида натрия в Мировом океане, занимала бы объем 19 млн. куб. км (на 50% больше, чем общий объем Североамериканского континента выше уровня моря). Призма такого объема с площадью основания 1 кв. км может достичь Луны 47 раз.
Сейчас суммарное производство хлорида натрия из морской воды достигло 6–7 млн. т в год, что составляет около трети общей мировой добычи.
В живом веществе в среднем содержится 0,02% натрия; в животных его больше, чем в растениях.

Характеристика простого вещества и промышленное получение металлического натрия. Натрий – серебристо-белый металл, в тонких слоях с фиолетовым оттенком, пластичен, даже мягок (легко режется ножом), свежий срез натрия блестит. Величины электропроводности и теплопроводности натрия достаточно высоки, плотность равна 0,96842 г/см3 (при 19,7° С), температура плавления 97,86° С, температура кипения 883,15° С.
У тройного сплава, содержащего 12% натрия, 47% калия и 41% цезия, – самая низкая температура плавления для металлических систем, равная –78° С.
Натрий и его соединения окрашивают пламя в ярко-желтый цвет. Двойная линия в спектре натрия отвечает переходу 3s1–3p1 в атомах элемента.
Химическая активность натрия высока. На воздухе он быстро покрывается пленкой из смеси пероксида, гидроксида и карбоната. В кислороде, фторе и хлоре натрий горит. При сжигании металла на воздухе образуется пероксид Na2O2 (с примесью оксида Na2O).
С серой натрий реагирует уже при растирании в ступке, серную кислоту восстанавливает до серы или даже до сульфида. Твердый диоксид углерода («сухой лед») при контакте с натрием взрывается (углекислотные огнетушители для тушения горящего натрия применять нельзя!). С азотом реакция идет только в электрическом разряде. Не взаимодействует натрий лишь с инертными газами.
Натрий активно реагирует с водой:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Тепла, которое выделяется при реакции, достаточно, чтобы расплавить металл. Поэтому, если маленький кусочек натрия бросить в воду, он за счет теплового эффекта реакции плавится и капелька металла, который легче воды, «бегает» по поверхности воды, подгоняемая реактивной силой выделяющегося водорода. Со спиртами натрий взаимодействует намного спокойнее, чем с водой:
2Na + 2C2H5OH = 2C2H5ONa + H2
Натрий легко растворяется в жидком аммиаке с образованием ярко-голубых метастабильных растворов с необычными свойствами. При –33,8° С в 1000 г аммиака растворяется до 246 г металлического натрия. Разбавленные растворы имеют синий цвет, концентрированные – цвет бронзы. Они могут храниться около недели. Установлено, что в среде жидкого аммиака натрий ионизуется:
Na Na+ + e–
Константа равновесия этой реакции равна 9,9·10–3. Уходящий электрон сольватируется молекулами аммиака и образует комплекс –. Полученные растворы обладают металлической электропроводностью. При испарении аммиака остается исходный металл. При длительном хранении раствора он постепенно обесцвечивается за счет реакции металла с аммиаком с образованием амида NaNH2 или имида Na2NH и выделением водорода.
Хранят натрий под слоем обезвоженной жидкости (керосин, минеральное масло), перевозят только в запаянных металлических сосудах.
Электролитический способ промышленного получения натрия был разработан в 1890. Электролизу подвергали расплав едкого натра, как в опытах Дэви, но с использованием более совершенных источников энергии, чем вольтов столб. В этом процессе наряду с натрием выделяется кислород:

анод (никелевый): 4OH– – 4e– = O2 + 2H2O.
При электролизе чистого хлорида натрия возникают серьезные проблемы, связанные, во-первых, с близкими температурой плавления хлорида натрия и температурой кипения натрия и, во-вторых, с высокой растворимостью натрия в жидком хлориде натрия. Добавление к хлориду натрия хлорида калия, фторида натрия, хлорида кальция позволяет снизить температуру расплава до 600° С. Производство натрия электролизом расплавленной эвтектической смеси (сплав двух веществ с самой низкой температурой плавления) 40% NaCl и 60% CaCl2 при ~580° С в ячейке, разработанной американским инженером Г.Даунсом, было начато в 1921 Дюпоном вблизи электростанции у Ниагарского водопада.
На электродах протекают следующие процессы:
катод (железный): Na+ + e– = Na
Ca2+ + 2e– = Ca
анод (графитовый): 2Cl– – 2e– = Cl2.
Металлические натрий и кальций образуются на цилиндрическом стальном катоде и поднимаются с помощью охлаждаемой трубки, в которой кальций затвердевает и падает обратно в расплав. Хлор, образующийся на центральном графитовом аноде, собирается под никелевым сводом и затем очищается.
Сейчас объем производства металлического натрия составляет несколько тысяч тонн в год.
Промышленное использование металлического натрия связано с его сильными восстановительными свойствами. Долгое время большая часть производимого металла использовалась для получения тетраэтилсвинца PbEt4 и тетраметилсвинца PbMe4 (антидетонаторов для бензина) реакцией алкилхлоридов со сплавом натрия и свинца при высоком давлении. Сейчас это производство быстро сокращается из-за загрязнения окружающей среды.
Еще одна область применения – производство титана, циркония и других металлов восстановлением их хлоридов. Меньшие количества натрия используются для получения соединений, таких как гидрид, пероксид и алкоголяты.
Диспергированный натрий является ценным катализатором при производстве резины и эластомеров.
Растет применение расплавленного натрия в качестве теплообменной жидкости в ядерных реакторах на быстрых нейтронах. Низкая температура плавления натрия, низкая вязкость, малое сечение поглощения нейтронов в сочетании с чрезвычайно высокой теплоемкостью и теплопроводностью делает его (и его сплавы с калием) незаменимым материалом для этих целей.
Натрием надежно очищают трансформаторные масла, эфиры и другие органические вещества от следов воды, а с помощью амальгамы натрия можно быстро определить содержание влаги во многих соединениях.

НАТРИЙ - (Natrium) Na, химический элемент 1-й (Ia) группы Периодической системы, относится к щелочным элементам. Атомный номер 11, относительная атомная масса 22,98977. В природе имеется один стабильный изотоп 23 Na. Известны шесть радиоактивных изотопов этого элемента, причем два из них представляют интерес для науки и медицины. Натрий-22 с периодом полураспада 2,58 года используют в качестве источника позитронов. Натрий-24 (его период полураспада около 15 часов) применяют в медицине для диагностики и для лечения некоторых форм лейкемии.

Степень окисления +1.

Соединения натрия известны с древних времен. Хлорид натрия - необходимейший компонент человеческой пищи. Cчитается, что человек начал употреблять его в неолите, т.е. около 5-7 тыс. лет назад.

В Ветхом завете упоминается некое вещество «нетер». Это вещество использовалось как моющее средство. Скорее всего, нетер - это сода, карбонат натрия, который образовывался в соленых египетских озерах с известковыми берегами. Об этом же веществе, но под названием «нитрон» писали позже греческие авторы Аристотель и Диоскорид, а древнеримский историк Плиний Старший, упоминая это же вещество, называл его уже «нитрум».

В 18 в. химикам было известно уже очень много различных соединений натрия. Соли натрия широко применялись в медицине, при выделке кож, при крашении тканей.

Металлический натрий получил впервые английский химик и физик Гемфри Дэви электролизом расплавленного гидроксида натрия (с использованием вольтова столба из 250 пар медных и цинковых пластин). Название «sodium», выбранное Дэви для этого элемента, отражает его происхождение из соды Na 2 CO 3 . Латинское и русское названия элемента произведены от арабского «натрун» (природная сода).

Распространение натрия в природе и его промышленное извлечение.

Натрий - седьмой из наиболее распространенных элементов и пятый из наиболее распространенных металлов (после алюминия, железа, кальция и магния). Его содержание в земной коре составляет 2,27%. Большая часть натрия находится в составе различных алюмосиликатов.

Огромные отложения солей натрия в сравнительно чистом виде существуют на всех континентах. Они являются результатом испарения древних морей. Этот процесс по-прежнему продолжается в озере Солт-Лейк (штат Юта), Мертвом море и других местах. Натрий встречается в виде хлорида NaCl (галит, каменная соль), а также карбоната Na 2 CO 3 ·NaHCO 3 ·2H 2 O (трона), нитрата NaNO 3 (селитра), сульфата Na 2 SO 4 ·10H 2 O (мирабилит), тетрабората Na 2 B 4 O 7 ·10 H 2 O (бура) и Na 2 B 4 O 7 ·4H 2 O (кернит) и других солей.

Неиссякаемые запасы хлорида натрия есть в природных рассолах и океанических водах (около 30 кг м -3). Подсчитано, что каменная соль в количестве, эквивалентном содержанию хлорида натрия в Мировом океане, занимала бы объем 19 млн. куб. км (на 50% больше, чем общий объем Североамериканского континента выше уровня моря). Призма такого объема с площадью основания 1 кв. км может достичь Луны 47 раз.

Сейчас суммарное производство хлорида натрия из морской воды достигло 6-7 млн. т в год, что составляет около трети общей мировой добычи.

В живом веществе в среднем содержится 0,02% натрия; в животных его больше, чем в растениях.

Характеристика простого вещества и промышленное получение металлического натрия.

Натрий - серебристо-белый металл, в тонких слоях с фиолетовым оттенком, пластичен, даже мягок (легко режется ножом), свежий срез натрия блестит. Величины электропроводности и теплопроводности натрия достаточно высоки, плотность равна 0,96842 г/см 3 (при 19,7° С), температура плавления 97,86° С, температура кипения 883,15° С.

У тройного сплава, содержащего 12% натрия, 47% калия и 41% цезия, - самая низкая температура плавления для металлических систем, равная -78° С.

Натрий и его соединения окрашивают пламя в ярко-желтый цвет. Двойная линия в спектре натрия отвечает переходу 3s 1-3p 1 в атомах элемента.

Химическая активность натрия высока. На воздухе он быстро покрывается пленкой из смеси пероксида, гидроксида и карбоната. В кислороде, фторе и хлоре натрий горит. При сжигании металла на воздухе образуется пероксид Na 2 O 2 (с примесью оксида Na 2 O).

С серой натрий реагирует уже при растирании в ступке, серную кислоту восстанавливает до серы или даже до сульфида. Твердый диоксид углерода («сухой лед») при контакте с натрием взрывается (углекислотные огнетушители для тушения горящего натрия применять нельзя!). С азотом реакция идет только в электрическом разряде. Не взаимодействует натрий лишь с инертными газами.

Натрий активно реагирует с водой:

2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2

Тепла, которое выделяется при реакции, достаточно, чтобы расплавить металл. Поэтому, если маленький кусочек натрия бросить в воду, он за счет теплового эффекта реакции плавится и капелька металла, который легче воды, «бегает» по поверхности воды, подгоняемая реактивной силой выделяющегося водорода. Со спиртами натрий взаимодействует намного спокойнее, чем с водой:

2Na + 2C 2 H 5 OH = 2C 2 H 5 ONa + H 2

Натрий легко растворяется в жидком аммиаке с образованием ярко-голубых метастабильных растворов с необычными свойствами. При -33,8° С в 1000 г аммиака растворяется до 246 г металлического натрия. Разбавленные растворы имеют синий цвет, концентрированные - цвет бронзы. Они могут храниться около недели. Установлено, что в среде жидкого аммиака натрий ионизуется:

Константа равновесия этой реакции равна 9,9·10 -3 . Уходящий электрон сольватируется молекулами аммиака и образует комплекс - . Полученные растворы обладают металлической электропроводностью. При испарении аммиака остается исходный металл. При длительном хранении раствора он постепенно обесцвечивается за счет реакции металла с аммиаком с образованием амида NaNH 2 или имида Na 2 NH и выделением водорода.

Хранят натрий под слоем обезвоженной жидкости (керосин, минеральное масло), перевозят только в запаянных металлических сосудах.

Электролитический способ промышленного получения натрия был разработан в 1890. Электролизу подвергали расплав едкого натра, как в опытах Дэви, но с использованием более совершенных источников энергии, чем вольтов столб. В этом процессе наряду с натрием выделяется кислород:

анод (никелевый): 4OH - - 4e - = O 2 + 2H 2 O.

При электролизе чистого хлорида натрия возникают серьезные проблемы, связанные, во-первых, с близкими температурой плавления хлорида натрия и температурой кипения натрия и, во-вторых, с высокой растворимостью натрия в жидком хлориде натрия. Добавление к хлориду натрия хлорида калия, фторида натрия, хлорида кальция позволяет снизить температуру расплава до 600° С. Производство натрия электролизом расплавленной эвтектической смеси (сплав двух веществ с самой низкой температурой плавления) 40% NaCl и 60% CaCl 2 при ~580° С в ячейке, разработанной американским инженером Г.Даунсом, было начато в 1921 Дюпоном вблизи электростанции у Ниагарского водопада.

На электродах протекают следующие процессы:

катод (железный): Na + + e - = Na

Ca 2+ + 2e - = Ca

анод (графитовый): 2Cl - - 2e - = Cl 2 .

Металлические натрий и кальций образуются на цилиндрическом стальном катоде и поднимаются с помощью охлаждаемой трубки, в которой кальций затвердевает и падает обратно в расплав. Хлор, образующийся на центральном графитовом аноде, собирается под никелевым сводом и затем очищается.

Сейчас объем производства металлического натрия составляет несколько тысяч тонн в год.



Похожие статьи

  • Пирог «Шарлотка» с сушеными яблоками Пирожки с сушеными яблоками

    Пирог с сушёными яблоками был очень популярен в деревнях. Готовили его обычно в конце зимы и весной, когда убранные на хранение свежие яблоки уже кончались. Пирог с сушёными яблоками очень демократичен - в начинку к яблокам можно...

  • Этногенез и этническая история русских

    Русский этнос - крупнейший по численности народ в Российской Федерации. Русские живут также в ближнем зарубежье, США, Канаде, Австралии и ряде европейских стран. Относятся к большой европейской расе. Современная территория расселения...

  • Людмила Петрушевская - Странствия по поводу смерти (сборник)

    В этой книге собраны истории, так или иначе связанные с нарушениями закона: иногда человек может просто ошибиться, а иногда – посчитать закон несправедливым. Заглавная повесть сборника «Странствия по поводу смерти» – детектив с элементами...

  • Пирожные Milky Way Ингредиенты для десерта

    Милки Вэй – очень вкусный и нежный батончик с нугой, карамелью и шоколадом. Название конфеты весьма оригинальное, в переводе означает «Млечный путь». Попробовав его однажды, навсегда влюбляешься в воздушный батончик, который принес...

  • Как оплатить коммунальные услуги через интернет без комиссии

    Оплатить услуги жилищно-коммунального хозяйства без комиссий удастся несколькими способами. Дорогие читатели! Статья рассказывает о типовых способах решения юридических вопросов, но каждый случай индивидуален. Если вы хотите узнать, как...

  • Когда я на почте служил ямщиком Когда я на почте служил ямщиком

    Когда я на почте служил ямщиком, Был молод, имел я силенку, И крепко же, братцы, в селенье одном Любил я в ту пору девчонку. Сначала не чуял я в девке беду, Потом задурил не на шутку: Куда ни поеду, куда ни пойду, Все к милой сверну на...