Kiselinsko-bazna svojstva natrijuma. Znate li kako

(Natrij, Na) - hemijski element sa atomskim brojem 11, i odgovarajućom jednostavnom supstancom - alkalnim srebrno-bijelim mekim metalom, kemijski je vrlo aktivan, brzo oksidira na zraku.
Gustina 0,968, t topljenje 97,83 °C, t kip 882,9 °C, koeficijent. op. prema Mohsu 0,5. Natrijum je vrlo čest litofilni element (šesti među hemijskim elementima), njegov Clark ima 2,64 mase. Poznato je više od 220 minerala natrijuma različite klase(feldspati, plagioklas, halit, salitra, tenardit, mirabilit). Sadržaj natrijuma (u mas. %) u kameni meteoriti 7x10 -1, u ultrabazičnim stenama 5,7 x 10 -1, bazičnim -1,94, u srednjim - 3,0, u kiselim - 2,77, u glinama - 0,96, u peščarima - 0,33, u karbonatnim stenama - 0,04, u vodi okeana - 1,03534. Natrijum se koristi kao redukciono sredstvo, rashladno sredstvo itd. Natrijumove soli se široko koriste u različitim sektorima privrede.
Priča
Natrijum je prvi dobio engleski hemičar Humphry Davy 1807. godine elektrolizom čvrstog NaOH.
Rasprostranjenost u prirodi
Natrijum pripada najčešćim elementima. On čini 2,64% mase zemljine kore. Zbog svoje visoke hemijske aktivnosti javlja se samo u obliku raznih jedinjenja. Neki od njih, poput natrijum hlorida, natrijum sulfata, formiraju snažne naslage.
Najveća nalazišta natrijum hlorida NaCl ( kamena sol, ili halit) nalazi se na Uralu u oblastima Solikamsk i Sol-Iletsk, u Donbasu i na drugim mjestima. Značajne količine natrijum hlorida se kopaju kao so domaće proizvodnje iz slanih jezera Elton i Baskunčak u zapadnom Kazahstanu. Ogromne rezerve natrijum sulfata Na 2 SO 4 · 10H 2 O (mirabilita) akumulirane su u zalivu Kara-Bogaz-Gol u istočnom dijelu Kaspijskog mora.
Fizička svojstva
U slobodnom stanju, natrijum je srebrno-bijeli lagani i meki metal. Gustina - 0,968 g / cm3. Tačka topljenja - 97,83 °C.
metalni natrijum.

Hemijska svojstva
Natrijum pripada glavnoj podgrupi prve grupe periodični sistem Mendeljejev. Njegovi atomi imaju jedan elektron na vanjskom elektronskom sloju, kojeg lako gube i pretvaraju u ione s jednim pozitivnim nabojem. Stoga je u svojim spojevima natrijum samo pozitivno monovalentan.
natrijum je veoma aktivni metal. Lako gubi svoje valentne elektrone, veoma je jak redukcioni agens. U elektrohemijskom nizu napona zauzima drugo mjesto lijevo od vodonika.
U suhom zraku, natrij snažno reagira s atmosferskim kisikom i pretvara se u peroksid:

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

Stoga se čuva ispod sloja kerozina ili mineralnog ulja. Natrijum veoma snažno reaguje sa halogenima i formira soli halogenih kiselina: NaCl, NaBr, itd. Sa tečnim bromom se kombinuje čak i sa eksplozijom. Sa sumporom, uz malo zagrevanja, stvara sulfide: Na 2 S. Vrlo burno reaguje sa vodom, čak i sa eksplozijom. Još snažnije reaguje sa kiselinama (također sa eksplozijom). U vlažnom vazduhu, metal se lako pretvara u hidroksid:

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

A potonji, u interakciji s ugljičnim dioksidom u zraku, u karbonat:

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

At visoke temperature natrijum može redukovati okside aluminijuma, silicijuma itd. na slobodne elemente:

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

Potvrda
U slobodnom stanju, natrijum se dobija elektrolizom rastopljenih hlorida ili hidroksida. Tokom elektrolize rastopljenih kaustičnih alkalija, pozitivno nabijeni ioni metala se privlače na negativno nabijenu katodu, vezuju jedan po jedan elektron (obnavljaju se) i pretvaraju se u atome slobodnih metala, a negativno nabijeni hidroksilni ioni privlače se na pozitivno nabijenu anodu. , daju mu jedan po jedan elektron i pretvaraju se u elektroneutralne OH grupe, koje se razgrađuju i formiraju vodu i kisik koji se oslobađaju na anodi. Proizvodnja metalnog natrijuma elektrolizom NaOH može se predstaviti sljedećim jednadžbama:
NaOH? ? – Katoda Anoda + 4Na + + 4e = 4Na ° 4OH - – 4e = 4OH ° 4OH ° = 2H 2 O + O 2 ?
Aplikacija
Metalni natrijum se koristi u sintezi mnogih organskih supstanci, za proizvodnju određenih legura, a takođe i u metalurgiji za proizvodnju niza metala iz njihovih jedinjenja, na primer, titanijum reakcijom

TiCl4 + 4Na = Ti + 4NaCl

Natrijumove soli
Natrijum stvara soli sa svim kiselinama. Velika većina natrijumovih soli se dobro otapa u vodi. Najvažnije od njih:

Natrijum hlorid NaCl, ili jestiva sol
Natrijum karbonat Na 2 CO 3 ili soda
Natrijum bikarbonat NaHCO 3 ili soda bikarbona
Natrijum sulfat Na 2 SO 4

NATRIJUM (Natrium - od arapskog natrun - soda), Na - hemijski element grupe I periodnog sistema elemenata; at. n. 11, at. masa 22,98977. Srebro - bijeli mekani metal. U jedinjenjima pokazuje oksidacijsko stanje od +1. Prirodni natrijum se sastoji od stabilnog izotopa 23Na. Radioaktivni izotopi 20Na, 2INa, 22Na, 24Na i 25Na su dobijeni sa vremenom poluraspada od 0,385 odnosno 23,000 sekundi; 2,6 godina; 15,0 h i 60 sek. Prirodno ( sol NaCl i soda Na2CO3) poznati su od davnina.

Metalni natrij je prvi put dobijen (1807) eng. hemičar i fizičar G. Davy elektrolizom mokre kaustične sode. N. je široko rasprostranjen u prirodi (među elementima koji čine litosferu, zauzima sedmo mjesto). Njegov sadržaj u zemljine kore 2,50%. U slobodnom stanju se ne javlja u prirodi zbog velike hem. aktivnost. Dio je 222 minerala. Nalazi se u kiselim magmatskim (na primjer, u granitima do 2,77%) i u bazičnim (u bazaltima do 1,94%) stijenama. Međutim, u sedimentnim stijenama (glina, škriljci) iu zemljištu sadržaj N. ne prelazi 0,66 odnosno 0,63%. Natrijum se takođe nalazi u morskoj vodi, mineralnih izvora, ugalj, živi organizmi i biljke.

Najvažniji, koji sadrži N.:, (Glauberovu so) Na2S04 10H2O, čileansku salitru NaN03, tron. Natrijum kristališe u kubičnoj rešetki usredsređenoj na telo sa periodom a = 4,2820 A (t-pa20°C). Atomski radijus je 1,89 A, ionski radijus Na+ je 0,98 A. Gustina (t-ra 0°C) 0,9727 g/cm3, tmelt

97,83°C; bp 882,9°C; cf. temperaturni koeficijent. linearno širenje čvrstog H (in interval t-r 0-50°C) 7,21 10-5 stepeni-1; koeficijent toplotna provodljivost 0,317 cal/cm X sec deg; toplotni kapacitet 6,60 cal/g-mol deg; specifično električni otpor(t-ra 0 C) 4.288 10-6 ohm cm Metalni natrijum je paramagnetičan. N. je vrlo plastičan, u hladnom stanju se lako seče nožem, provlači se kroz predilicu, ali kada se jako ohladi postaje lomljiv. Mohsova tvrdoća 0,4; tlak protoka na sobnoj temperaturi 0,33 kgf/mm2; koeficijent stišljivosti pri t-re - 25°C je 1.600 10-5 am -1 Parovi H. su obojeni u ljubičasto-crvenu boju, koja podsjeća na boju razrijeđenog permanganata. Hlapljivo boji plamen plamenika u karakteristici žuta. Chem. Aktivnost N. je veoma visoka.

Metalni natrijum se brzo oksidira u vazduhu, formirajući NaOH hidroksid i NaaC03 karbonat. Na svježem dijelu N. bikarbonata nastaje NaHC03. N. se može zagrijati na zraku do tačke topljenja (što je nemoguće za kalijum, rubidijum i cezijum). Interakcija metalnog natrijuma s vodom je prilično nasilna (ponekad s eksplozijom) sa stvaranjem NaOH hidroksida i vodika. Sa vodonikom na t-re 200 - 400°C nastaje NaH hidrid - bijeli kristalni prah, koji se raspada na t-re iznad 425°C. Sa kisikom formira nekoliko jedinjenja, od kojih su glavna Na20 oksid i Naa02 peroksid . Ozračenje para N. u azotnoj sredini ili kada su izloženi jakom elektr. polje dovodi do stvaranja Na3N nitrida. Propuštanjem N20 oksida preko rastopljenog NaNH2 amida dobija se NaN3 azid - bijela kristalna supstanca. Sa halogenima H. ​​formira NaF, NaCl, NaBr i Nal. Prilikom interakcije sa fluorom, natrijum se pali čak i na sobnoj temperaturi, reakcija sa jodom se javlja samo kada se zagreje na temperaturu od 300-360 °C. Dobijeno je nekoliko halkogenida - jedinjenja N. sa sumporom, selenom i telurom. Sa ugljikom na t-re 800-900 °C, pare H. formiraju Na2C2 Ts karbid, vrlo higroskopni bijeli prah. N. ne reaguje sa silicijumom i borom čak ni na veoma visokim temperaturama.

Kada se zagrije sa fosforom u vakuumu, nastaje Na3P fosfid, koji je vrlo nestabilno jedinjenje u vlažnom zraku. Natrijum stvara legure sa mnogim metalima. U reakcijama sa raznim anorganskim jedinjenjima ponaša se kao jako redukciono sredstvo. Na maturalnoj večeri. U velikim razmjerima, metalni N. se dobija termohemijskom redukcijom spojeva koji sadrže ovaj metal, ili elektrolizom rastopljenog natrijum hidroksida ili natrijum hlorida soli od 801 do 575 °C. Zajedno sa N., nastaje elektroliza. Elektroliza rastopljenih soli vrši se u elektrolizerima s dijafragmom koja ima anode od grafita i katode od bakra ili željeza. N., njegova jedinjenja i legure se široko koriste.

Tako se natrijum i njegove legure sa kalijumom koriste kao rashladne tečnosti u ventilima avionskih motora, u mašinama za livenje metalnog magnezijuma pod pritiskom, u procesima termičke obrade za dobijanje uniforma t-r na velikim prostorima, tokom krekovanja ulja, u hemijskim. reaktorima, kada se procesi izvode na temperaturama do 650°C. N. legure s kalijem odlikuju se malim poprečnim presjecima apsorpcije za termičke neutrone i koriste se kao rashladna sredstva u nuklearne instalacije koji proizvode električnu energiju. energije na brodovima i podmornicama na nuklearni pogon. Visoka električna provodljivost omogućava korištenje N. za punjenje hranilica, kroz koje se mogu provući hiljade ampera. struja. Pare N. se koriste u gasnim lampama za osvetljenje autoputeva i poletno-sletnih staza aerodroma. Modifikacija sa metalnim N. (oko 0 05 L) značajno poboljšava karakteristike čvrstoće aluminijumskih legura.Olovno-natrijum legure se koriste za izradu ležajeva,u proizvodnji tetraetil olova, jednog od najjačih sredstava protiv detonacije. Aditivi H. vlaženje žive, koja se koristi u živino-parnim instalacijama, u spajanju čeličnih posuda elektroliznih kupatila. Natrijum je aktivno redukciono sredstvo za rijetke metale kao što su i.

metalni natrijum - srebrno-bijeli, meki metal, koji se skladišti ispod sloja kerozina kako bi se izbjegla oksidacija. Njegova interakcija s vodom se događa brzo s oslobađanjem topline:

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

Natrijum je u direktnoj interakciji sa kiseonikom, halogenima, sumporom i fosforom. Na 350°C, natrijum se spaja sa vodonikom, formirajući NaH hidrid, koji se u njemu pokazuje negativan stepen oksidacija - 1 . Ali je nestabilan i lako se razlaže vodom:

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

Stoga se natrijev peroksid koristi za proizvodnju kisika u podmornicama, u izolacijskim gas maskama itd.

Pod djelovanjem vlage, natrijev peroksid se razgrađuje s oslobađanjem vodikovog peroksida:

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

Posjeduje visoku oksidativnu aktivnost, izbjeljuje razni materijali. Interakcija natrijum peroksida sa aluminijumom u prahu, gvožđem, nekim organskim materijama (u prisustvu vlage) je praćena paljenjem i eksplozijom.

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

Natrijum oksid, dodavanjem vode, pretvara se u kaustičnu sodu - jedan od najvažnijih proizvoda glavnog hemijska industrija. U fabričkoj skali, dobija se elektrolizom vodeni rastvor natrijum hlorid (elektrolitička kaustična soda) ili interakcija natrijevog karbonata s kalcijevim hidroksidom (kaustična soda):

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

Naziv "natrijum" dolazi od latinske reči natrijum(up. drugi grčki. νίτρον ), koji je pozajmljen iz srednjeg Egipta ( nṯr), gdje je između ostalog značilo: "soda", "kaustična soda".

Skraćenica "Na" i riječ natrijum prvi put je upotrebio akademik, osnivač Švedskog društva lekara, Jöns Jakob Berzelius (Jöns Jakob Berzelius, 1779-1848) za označavanje prirodnih mineralne soli, koji uključuje sodu. Ranije (i dalje na engleskom, francuskom i nizu drugih jezika) element se zvao natrijum(lat. natrijum) je ime natrijum verovatno potiče od arapske reči suda, što znači " glavobolja“, budući da se soda u to vrijeme koristila kao lijek za glavobolju.

Natrijum je prvi nabavio engleski hemičar Humphry Davy, koji je to prijavio 19. novembra 1807. Bakerovo predavanje(u rukopisu predavanja, Davy je naveo da je otkrio kalij 6. oktobra 1807. i natrijum nekoliko dana nakon kalijuma), elektrolizom rastapanja natrijum hidroksida.

Biti u prirodi

Umjesto ugljika može se koristiti kalcijum karbid, aluminijum, silicijum, ferosilicij, aluminijum siliko.

S pojavom elektroenergetske industrije, drugi način dobivanja natrijuma postao je praktičniji - elektroliza taline kaustične sode ili natrijevog klorida. Trenutno je elektroliza glavna metoda za proizvodnju natrijuma.

Natrijum se takođe može dobiti termičkom metodom cirkonijuma ili termičkom razgradnjom natrijum azida.

Fizička svojstva

Natrijum je srebrno-bijeli metal, u tankim slojevima sa ljubičastom nijansom, plastičan, čak i mekan (lako se seče nožem), blista svježi komad natrijuma. Vrijednosti električne provodljivosti i toplinske provodljivosti natrijuma su prilično visoke, gustina je 0,96842 g / cm³ (na 19,7 ° C), tačka topljenja 97,86 ° C, tačka ključanja 883,15 ° C.

Pod pritiskom postaje providan i crven, poput rubina.

Na sobnoj temperaturi, natrijum formira kubične kristale, prostornu grupu ja sam 3m, parametri ćelije a= 0,42820 nm, Z = 2 .

Na temperaturi od -268 °C (5 K), natrijum prelazi u heksagonalnu fazu, prostornu grupu P 6 3 /mmc, parametri ćelije a= 0,3767 nm, c= 0,6154 nm, Z = 2 .

Hemijska svojstva

Alkalijski metal lako oksidira na zraku u natrijum oksid. Da bi se zaštitio od atmosferskog kiseonika, metalni natrijum se čuva ispod sloja kerozina.

Kada se sagorijeva na zraku ili u kisiku, nastaje natrijum peroksid:

Natrijum vrlo burno reaguje s vodom, komadić natrijuma stavljen u vodu pluta, topi se od oslobođene topline pretvarajući se u bijelu kuglu koja se brzo kreće u različitim smjerovima po površini vode, reakcija teče razvijanjem vodika, koji se mogu zapaliti. Jednačina reakcije:

Kao i svi alkalni metali, natrijum je jako redukciono sredstvo i snažno reaguje sa mnogim nemetalima (s izuzetkom azota, joda, ugljenika, plemenitih gasova):

Natrijum se takođe koristi u lampama visokog i niskog pražnjenja. nizak pritisak(NLVD i NLND). Svjetiljke NLVD tipa DNaT (Arc Sodium Tubular) se vrlo široko koriste u uličnoj rasvjeti. Daju jarko žuto svjetlo. Vijek trajanja HPS lampe je 12-24 hiljade sati. Stoga su lampe na plinsko pražnjenje tipa DNaT nezamjenjive za urbanu, arhitektonsku i industrijsku rasvjetu. Tu su i lampe DNaS, DNaMT (Arc Sodium Matte), DNaZ (Arc Sodium Mirror) i DNaTBR (Arc Sodium Tubular Without Mercury).

Metalni natrijum se koristi u kvalitativnoj analizi organska materija. Legura natrijuma i ispitivane supstance neutrališe se etanolom, doda se nekoliko mililitara destilovane vode i podeli na 3 dela, test J. Lassena (1843), ima za cilj određivanje azota, sumpora i halogena (Beilsteinov test) .

Natrijum hlorid (obična so) je najstarija korišćena aroma i konzervans.

Natrijum-azid (NaN 3) se koristi kao sredstvo za nitriranje u metalurgiji i proizvodnji