Киселинно-алкални свойства на натрия. Знаете ли как

(Натрий, Na) - химичен елементс атомен номер 11, и съответното просто вещество - алкален сребристобял мек метал, химически е много активен, бързо се окислява във въздуха.
Плътност 0,968, t стопилка 97,83 ° C, t кип 882,9 ° C, коеф. оп. според Моос 0,5. Натрият е много често срещан литофилен елемент (шести сред химичните елементи), неговият Кларк е 2,64 по маса. Известни са над 220 натриеви минерала различни класове(фелдшпати, плагиоклаз, халит, селитра, тенардит, мирабилит). Съдържание на натрий (в % от масата) в каменни метеорити 7x10 -1, в ултраосновни скали 5,7 x 10 -1, основни -1,94, в средни - 3,0, в киселинни - 2,77, в глини - 0,96, в пясъчници - 0,33, в карбонатни скали - 0,04, в океанска вода - 1,03534. Натрият се използва като редуциращ агент, охладител и др. Натриевите соли се използват широко в различни сектори на икономиката.
История
Натрият е получен за първи път от английския химик Хъмфри Дейви през 1807 г. чрез електролиза на твърд NaOH.
Разпространение в природата
Натрият принадлежи към най-често срещаните елементи. Той представлява 2,64% от масата на земната кора. Поради високата си химична активност се среща само под формата на различни съединения. Някои от тях, като натриев хлорид, натриев сулфат, образуват мощни отлагания.
Най-големите находища на натриев хлорид NaCl ( каменна сол, или халит) е в Урал в районите на Соликамск и Сол-Илецк, в Донбас и на други места. Значителни количества натриев хлорид се добиват като домашно отгледана сол от солените езера Елтън и Баскунчак в западен Казахстан. Огромни запаси от натриев сулфат Na 2 SO 4 · 10H 2 O (мирабилит), натрупани в залива Кара-Богаз-Гол в източната част на Каспийско море.
Физични свойства
В свободно състояние натрият е сребристо-бял лек и мек метал. Плътност - 0,968 g / cm3. Точка на топене - 97,83 ° C.
метален натрий.

Химични свойства
Натрият принадлежи към основната подгрупа на първата група периодична системаМенделеев. Атомите му имат един електрон на външния електронен слой, който лесно губят и се превръщат в йони с един положителен заряд. Следователно в своите съединения натрият е само положително едновалентен.
натрият е много активен метал. Лесно губейки валентните си електрони, той е много силен редуциращ агент. В електрохимичната серия от напрежения той се нарежда на второ място вляво от водорода.
В сух въздух натрият реагира енергично с атмосферния кислород и се превръща в пероксид:

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

Поради това се съхранява под слой керосин или минерално масло. Натрият реагира много енергично с халогени, за да образува соли на халогенирани киселини: NaCl, NaBr и др. С течен бром той се комбинира дори с експлозия. Със сярата, при известно нагряване, образува сулфиди: Na 2 S. Реагира много бурно с вода, дори с експлозия. Реагира още по-бурно с киселини (също с експлозия). Във влажен въздух металът лесно се превръща в хидроксид:

2Na + 2H 2 O \u003d 2NaOH + H 2?

И последният, взаимодействайки с въглеродния диоксид във въздуха, в карбонат:

2NaOH + CO 2 \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O

При висока температуранатрият може да редуцира оксиди на алуминий, силиций и др. към безплатни елементи:

Al 2 O 3 + 6Na \u003d 2Al + 3Na 2 O

Касова бележка
В свободно състояние натрият се получава чрез електролиза на стопени хлориди или хидроксиди. По време на електролизата на разтопени алкали каустик, положително заредените метални йони се привличат към отрицателно зареден катод, прикрепят по един електрон наведнъж (възстановяват се) и се превръщат в атоми на свободни метали, а отрицателно заредените хидроксилни йони се привличат към положително зареден анод , отдават му един електрон наведнъж и се превръщат в електронеутрални ОН групи, които се разлагат, за да образуват вода и кислород, освободени на анода. Производството на метален натрий чрез електролиза на NaOH може да бъде представено със следните уравнения:
NaOH? ? – Катод Анод + 4Na + + 4e = 4Na ° 4OH - – 4e = 4OH ° 4OH ° = 2H 2 O + O 2 ?
Приложение
Металният натрий се използва при синтеза на много органични вещества, за производството на определени сплави, а също и в металургията за производството на редица метали от техните съединения, например титан чрез реакция

TiCl4 + 4Na = Ti + 4NaCl

Натриеви соли
Натрият образува соли с всички киселини. По-голямата част от натриевите соли се разтварят добре във вода. Най-важните от тях:

Натриев хлорид NaCl, или хранителна сол
Натриев карбонат Na 2 CO 3 или сода
Натриев бикарбонат NaHCO 3 или сода за хляб
Натриев сулфат Na 2 SO 4

НАТРИЙ (Natrium - от арабското natrun - сода), Na - химичен елемент от I група на периодичната система от елементи; при. н. 11, при. маса 22.98977. Сребро - бял мек метал. В съединенията той проявява степен на окисление +1. Естественият натрий се състои от стабилния изотоп 23Na. Получени са радиоактивни изотопи 20Na, 2INa, 22Na, 24Na и 25Na с полуживот съответно 0.385 и 23.000 sec; 2,6 години; 15.0 ч. и 60 сек. Естествен ( сол NaCl и сода Na2CO3) са известни от древността.

За първи път е получен натриев метал (1807) англ. химик и физик Г. Дейви чрез електролиза на мокра сода каустик. Н. е широко разпространен в природата (сред елементите, които изграждат литосферата, той се нарежда на седмо място). Съдържанието му в земната кора 2,50%. В свободно състояние не се среща в природата поради големия хим. дейност. Влиза в състава на 222 минерала. Намира се в кисели магмени (например в гранити до 2,77%) и в основни (в базалти до 1,94%) скали. Въпреки това, в седиментните скали (глини, шисти) и в почвата съдържанието на N. не надвишава съответно 0,66 и 0,63%. Натрият се намира и в морската вода, минерални извори, въглища, живи организми и растения.

Най-важният, съдържащ N.:, (глауберова сол) Na2S04 10H2O, чилийска селитра NaN03, трон. Натрият кристализира в обемно центрирана кубична решетка с период a = 4,2820 A (t-pa20°C). Атомният радиус е 1,89 A, йонният радиус на Na + е 0,98 A. Плътност (t-ra 0 ° C) 0,9727 g / cm3, tтопи

97,83°С; т.к. 882,9°С; вж. температурен коефициент. линейно разширение на твърдо тяло H (in интервал t-p 0-50°C) 7,21 10-5 deg-1; коефициент топлопроводимост 0,317 cal/cm X sec deg; топлинен капацитет 6,60 cal/g-mol deg; специфичен електрическо съпротивление(t-ra 0 C) 4,288 10-6 ohm cm Металният натрий е парамагнитен. Н. е много пластичен, в студено състояние лесно се реже с нож, изтегля се през фила, но при силно охлаждане става крехък. Твърдост по Моос 0,4; налягане на потока при стайна температура 0,33 kgf/mm2; коефициентът на свиваемост при t-re - 25 ° C е 1600 10-5 am -1 Двойки H. са боядисани в лилаво-червен цвят, напомнящ цвета на разреден перманганат. Летливите оцветяват пламъка на горелката в характеристиката жълто. Chem. Активността на Н. е много висока.

Металният натрий бързо се окислява във въздуха, образувайки NaOH хидроксид и NaaC03 карбонат. Върху пресен участък от N. се образува бикарбонат NaHC03. N. може да се нагрява на въздух до точката на топене (което е невъзможно за калий, рубидий и цезий). Взаимодействието на металния натрий с водата е доста бурно (понякога с експлозия) с образуването на NaOH хидроксид и водород. С водород при t-re 200 - 400 ° C се образува NaH хидрид - бял кристален прах, разлагащ се при t-re над 425 ° C. С кислорода той образува няколко съединения, основните от които са Na20 оксид и Naa02 пероксид . Облъчване на N. пари в азотна среда или при излагане на силен електрич. поле води до образуването на Na3N нитрид. Чрез преминаване на N20 оксид върху разтопения NaNH2 амид се получава NaN3 азид - бяло кристално вещество. С халогени H. образува NaF, NaCl, NaBr и Nal. Когато взаимодейства с флуор, натрият се запалва дори при стайна температура, реакцията с йод възниква само при нагряване до температура 300-360 ° C. Получени са няколко халкогениди - съединения на N. със сяра, селен и телур. С въглерод при t-re 800-900 ° C, парите на H. образуват Na2C2 Ts карбид, много хигроскопичен бял прах. N. не реагира със силиций и бор дори при много високи температури.

При нагряване с фосфор във вакуум се образува Na3P фосфид, който е много нестабилно съединение във влажен въздух. Натрият образува сплави с много метали. При реакции с различни неорганични съединения той се държи като силен редуциращ агент. В бала. В голям мащаб металният N. се получава чрез термохимична редукция на съединения, съдържащи този метал, или чрез електролиза на разтопен натриев хидроксид или натриев хлорид соли от 801 до 575 ° C. Заедно с N., електролизата произвежда. Електролизата на стопени соли се извършва в електролизари с диафрагма с аноди от графит и катоди от мед или желязо. Н., неговите съединения и сплави са широко използвани.

Така че натрият и неговите сплави с калий се използват като охлаждащи течности в клапаните на самолетни двигатели, в машини за леене на метален магнезий под налягане, в процеси на термична обработка за получаване униформа т-рв обширни райони, по време на петролен крекинг, в химикали. реактори, когато процесите се извършват при температури до 650 ° C. N. сплавите с калий се отличават с малки напречни сечения на абсорбция на топлинни неутрони и се използват като охладители в ядрени инсталациикоито произвеждат електричество. енергия на атомни кораби и подводници. Високата електрическа проводимост позволява използването на N. за пълнене на захранващи устройства, през които могат да бъдат прекарани хиляди ампера. текущ. Парите на N. се използват в газови лампи за осветяване на магистрали и писти на летища. Модифицирането с метален N. (около 0,05 L) значително подобрява якостните характеристики на алуминиевите сплави.Оловно-натриевите сплави се използват за производството на лагери,в производството на тетраетил олово, един от най-силните антидетонатори. Добавки H. омокряемост на живака, който се използва в живачно-парни инсталации, при сливане на стоманени съдове на електролизни вани. Натрият е активен редуциращ агент за такива редки метали като и.

метален натрий - сребристо-бял, мек метал, който се съхранява под слой керосин, за да се избегне окисляването. Взаимодействието му с водата става бързо с отделяне на топлина:

2Na + 2H 2 O \u003d 2NaOH + H 2

Натрият взаимодейства директно с кислорода, халогените, сярата и фосфора. При 350°C натрият се свързва с водород, образувайки NaH хидрид, показващ в него отрицателна мощностокисление - 1 . Но той е нестабилен и лесно се разлага от вода:

NaH + H 2 O \u003d H 2 + NaOH

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

2Na 2 O 2 + 2CO 2 \u003d O 2 + 2Na 2 CO 3

Следователно натриевият пероксид се използва за производство на кислород в подводници, в изолационни противогази и др.

Под действието на влага натриевият пероксид се разлага с отделяне на водороден пероксид:

Na 2 O 2 + 2H 2 O \u003d H 2 O 2 + 2NaOH

Притежава висока окислителна активност, избелва различни материали. Взаимодействието на натриев пероксид с прахообразен алуминий, желязо, някои органични вещества (в присъствието на влага) се придружава от запалване и експлозия.

2Na + Na 2 O 2 \u003d 2Na 2 O

Натриевият оксид, добавяйки вода, се превръща в сода каустик - един от най-важните продукти на основния химическа индустрия. В заводски мащаб се получава чрез електролиза воден разтворнатриев хлорид (електролитна сода каустик) или взаимодействието на натриев карбонат с калциев хидроксид (сода каустик):

Na 2 CO 3 + Ca (OH) 2 \u003d 2NaOH + CaCO 3 ↓

Името "натрий" идва от латинската дума натрий(вж. друг гръцки. νίτρον ), което е заимствано от средноегипетски ( nṯr), където означаваше, наред с други неща: "сода", "сода каустик".

Съкращението "Na" и думата натрийса използвани за първи път от академика, основателя на Шведското дружество на лекарите, Йонс Якоб Берцелиус (Jöns Jakob Berzelius, 1779-1848) за обозначаване на естествени минерални соли, която включваше сода. Преди (и все още на английски, френски и редица други езици) елементът се наричаше натрий(лат. натрий) е името натрийвероятно произлиза от арабската дума суда, което означава " главоболие”, тъй като по това време содата се използва като лекарство срещу главоболие.

Натрият е получен за първи път от английския химик Хъмфри Дейви, който го съобщава на 19 ноември 1807 г. Лекция на Бейкър(в ръкописа на лекцията Дейви посочи, че е открил калия на 6 октомври 1807 г. и натрия няколко дни след калия), чрез електролиза на стопилка от натриев хидроксид.

Да бъдеш сред природата

Вместо въглерод могат да се използват калциев карбид, алуминий, силиций, феросилиций, алуминиев силикон.

С появата на електроенергийната индустрия друг метод за получаване на натрий стана по-практичен - електролиза на стопилка от сода каустик или натриев хлорид. В момента електролизата е основният метод за производство на натрий.

Натрият може да се получи и чрез циркониев термичен метод или чрез термично разлагане на натриев азид.

Физични свойства

Натрият е сребристо-бял метал, на тънки слоеве с пурпурен оттенък, пластичен, дори мек (лесно се реже с нож), прясно изрязване на натрий блести. Стойностите на електрическата проводимост и топлопроводимостта на натрия са доста високи, плътността е 0,96842 g / cm³ (при 19,7 ° C), точка на топене 97,86 ° C, точка на кипене 883,15 ° C.

Под натиск става прозрачен и червен като рубин.

При стайна температура натрият образува кубични кристали, пространствена група аз съм 3м, параметри на клетката а= 0,42820 nm, З = 2 .

При температура от -268 ° C (5 K) натрият преминава в хексагонална фаза, пространствена група П 6 3 /mmc, параметри на клетката а= 0,3767 nm, ° С= 0,6154 nm, З = 2 .

Химични свойства

Алкалният метал лесно се окислява във въздуха до натриев оксид. За да се предпази от атмосферния кислород, металният натрий се съхранява под слой керосин.

При изгаряне във въздух или в кислород се образува натриев пероксид:

Натрият реагира много бурно с вода, парче натрий, поставено във вода, плува, топи се поради отделената топлина, превръщайки се в бяла топка, която бързо се движи в различни посоки по повърхността на водата, реакцията протича с отделянето на водород, които могат да се запалят. Уравнение на реакцията:

Като всички алкални метали, натрият е силен редуциращ агент и взаимодейства енергично с много неметали (с изключение на азот, йод, въглерод, благородни газове):

Натрият се използва и в лампи с висок и нисък разряд. ниско налягане(NLVD и NLND). Лампите NLVD тип DNaT (Arc Sodium Tubular) са много широко използвани в уличното осветление. Те излъчват ярка жълта светлина. Срокът на експлоатация на лампите HPS е 12-24 хиляди часа. Ето защо газоразрядните лампи от типа DNaT са незаменими за градско, архитектурно и индустриално осветление. Има и лампи DNaS, DNaMT (Arc Sodium Matte), DNaZ (Arc Sodium Mirror) и DNaTBR (Arc Sodium Tubular Without Mercury).

Металният натрий се използва при качествен анализ органична материя. Сплавта на натрий и тестваното вещество се неутрализира с етанол, добавят се няколко милилитра дестилирана вода и се разделят на 3 части, тестът на J. Lassen (1843) е насочен към определяне на азот, сяра и халогени (тест на Beilstein) .

Натриевият хлорид (готварска сол) е най-старият използван ароматизатор и консервант.

Натриевият азид (NaN 3) се използва като азотиращ агент в металургията и в производството на