Naatrium(naatrium), Na, I rühma keemiline element perioodiline tabel Mendelejev: aatomnumber 11, aatommass 22,9898; hõbevalge pehme metall, mis õhu käes pinnalt kiiresti oksüdeerub. Looduslik element koosneb ühest stabiilsest isotoobist 23 Na.
Ajalooline teave. Naatriumi looduslikud ühendid - lauasool NaCl, sooda Na 2 CO 3 - on tuntud juba iidsetest aegadest. Nimi "naatrium" pärineb kreeka araabiakeelsest sõnast natrun. nitron, mida algselt nimetati looduslikuks soodaks. Juba 18. sajandil teadsid keemikud palju teisi naatriumiühendeid. Metalli enda sai aga alles 1807. aastal G. Davy naatriumhüdroksiidi NaOH elektrolüüsi teel. Ühendkuningriigis, USA-s, Prantsusmaal nimetatakse elementi naatriumiks (hispaaniakeelsest sõnast soda - sooda), Itaalias - sodio.
Naatriumi jaotumine looduses. Naatrium on tüüpiline element maakoore ülemises osas. Selle keskmine sisaldus litosfääris on 2,5 massiprotsenti, happelistes tardkivimites (graniidid jt) 2,77, aluselistes kivimites (basaltid jt) 1,94, ülialuselistes kivimites (mantlikivimid) 0,57. Na + ja Ca 2+ isomorfismi tõttu tekivad nende ioonraadiuste läheduse tõttu tardkivimites naatriumkaltsiumi päevakivid (plagioklaasid). Biosfääris esineb naatriumi järsk diferentseerumine: settekivimites on naatriumivaesus keskmiselt (savides ja kildades on seda vähe (keskmiselt 0,63%). Naatriummineraalide koguarv on 222. Na säilib mandritel nõrgalt ja viiakse jõgede kaudu meredesse ja ookeanidesse, kus selle keskmine sisaldus on 1,035% (Na on peamine metallist element merevesi). Aurustumise käigus ladestuvad naatriumisoolad rannikumere laguunidesse, samuti steppide ja kõrbete mandrijärvedesse, moodustades soola sisaldavate kivimite kihte. Peamised naatriumi ja selle ühendite allikaks olevad mineraalid on haliit (kivisool) NaCl, Tšiili soolpeeter NaNO 3, thenardiit Na 2 SO 4, mirabiliit Na 2 SO 4 10H 2 O, trona NaH(CO 3) 2 2H 2 O Na on oluline bioelement, mis sisaldab keskmiselt 0,02% Na; Loomades on seda rohkem kui taimedes.
Naatriumi füüsikalised omadused. Tavatemperatuuril kristalliseerub naatrium kuupvõres, a = 4,28 Å. Aatomiraadius 1,86Å, ioonraadius Na+ 0,92Å. Tihedus 0,968 g/cm3 (19,7 °C), sulamistemperatuur 97,83 °C, keemistemperatuur 882,9 °C; erisoojus(20 °C) 1,23 10 3 J/(kg K) või 0,295 cal/(g deg); soojusjuhtivuse koefitsient 1,32·10 2 W/(m·K) või 0,317 cal/(cm·sek·deg); temperatuuri koefitsient joonpaisumine (20 °C) 7,1·10 -5 ; spetsiifiline elektritakistus(0 °C) 4,3·10-8 oomi·m (4,3·10-6 oomi·cm). Naatrium on paramagnetiline, spetsiifiline magnetiline vastuvõtlikkus +9,2·10 -6; väga plastiline ja pehme (noaga kergesti lõigatav).
Naatriumi keemilised omadused. Naatriumi elektroodi normaalne potentsiaal on -2,74 V; elektroodi potentsiaal sulatis -2,4 V. Naatriumi aur värvib leegi iseloomuliku erekollase värvi. Aatomi välimiste elektronide konfiguratsioon on 3s 1; Kõigis teadaolevates ühendites on naatrium monovalentne. Selle keemiline aktiivsus on väga kõrge. Otseses koostoimes hapnikuga moodustub olenevalt tingimustest Na 2 O oksiid või Na 2 O 2 peroksiid - värvitud kristalsed ained. Veega moodustab naatrium hüdroksiidi NaOH ja H 2; reaktsiooniga võib kaasneda plahvatus. Mineraalhapped moodustada naatriumiga vastavaid vees lahustuvaid sooli, kuid naatrium on suhteliselt inertne 98-100% väävelhappe suhtes.
Naatriumi reaktsioon vesinikuga algab temperatuuril 200 °C ja selle tulemusel tekib NaH-hüdriid, värvitu hügroskoopne kristalne aine. Naatrium reageerib otse fluori ja klooriga isegi tavatemperatuuril, broomiga - ainult kuumutamisel; otsest koostoimet joodiga ei täheldata. See reageerib ägedalt väävliga, moodustades naatriumsulfiidi ja lämmastiku vastasmõju vaikse elektrilahenduse väljal põhjustab Na 3 N nitriidi ja süsinikuga 800-900 ° C juures Na tootmise; 2 C 2 karbiid.
Naatrium lahustub vedelas ammoniaagis (34,6 g 100 g NH 3 kohta temperatuuril 0 °C), moodustades ammoniaagi komplekse. Kui gaasiline ammoniaak lastakse läbi sula naatriumi temperatuuril 300-350 °C, moodustub naatriumamiin NaNH 2 - värvitu kristalne aine, vee toimel kergesti lagunev. Tuntud suur hulk naatriumorgaanilised ühendid, millel on liitiumorgaaniliste ühenditega väga sarnased keemilised omadused, kuid mis on neist paremad reaktsioonivõime poolest. Naatriumorgaanilisi ühendeid kasutatakse orgaanilises sünteesis alküülivate ainetena.
Naatrium on paljude praktiliselt oluliste sulamite komponent. Na-K sulamid, mis sisaldavad 40-90% K (massi järgi) temperatuuril umbes 25 ° C, on hõbevalged vedelikud, mida iseloomustab kõrge keemiline aktiivsus ja mis on õhus süttivad. Vedelate Na-K sulamite elektrijuhtivus ja soojusjuhtivus on madalamad kui vastavad Na ja K väärtused. Naatriumi amalgaame on lihtne saada metallilise naatriumi lisamisega elavhõbedasse; Na sisaldusega üle 2,5% (massi järgi) tavatemperatuuril on nad juba tahked ained.
Naatriumi saamine. Peamine tööstuslik meetod naatriumi tootmiseks on sula NaCl soola elektrolüüs, mis sisaldab lisaaineid KCl, NaF, CaCl 2 ja teisi, mis vähendavad soola sulamistemperatuuri 575-585 °C-ni. Puhta NaCl elektrolüüs tooks kaasa suured naatriumikadud aurustumisel, kuna NaCl sulamistemperatuur (801 °C) ja Na keemistemperatuur (882,9 °C) on väga lähedased. Elektrolüüs toimub membraaniga elektrolüsaatorites, katoodid on rauast või vasest ja anoodid grafiidist. Kloori toodetakse samaaegselt naatriumiga. Vana meetod naatriumi saamiseks on sula naatriumhüdroksiidi NaOH elektrolüüs, mis on palju kallim kui NaCl, kuid laguneb elektrolüütiliselt madalamal temperatuuril (320-330 °C).
Naatriumi kasutamine. Naatriumi ja selle sulameid kasutatakse laialdaselt jahutusvedelikuna protsessides, mis nõuavad ühtlast kuumutamist vahemikus 450-650 °C – lennukimootorite ventiilides ja eriti tuumaelektrijaamades. Viimasel juhul toimivad Na-K sulamid vedelate metallide jahutusvedelikena (mõlemal elemendil on väike termilise neutronite neeldumise ristlõige, Na 0,49 barn puhul), neid sulameid iseloomustavad kõrged keemistemperatuurid ja soojusülekandetegurid ning need ei toimi konstruktsioonimaterjalidega kõrgel temperatuuril arenenud energia tuumareaktorid. NaPb ühendit (10% Na massist) kasutatakse tetraetüülplii tootmiseks – kõige tõhusama detonatsioonivastase aine. Raudteevagunite teljelaagrite valmistamiseks kasutatavas pliipõhises sulamis (0,73% Ca, 0,58% Na ja 0,04% Li) on naatrium tugevdav lisand. Metallurgias on naatrium aktiivne redutseerija mõnede haruldaste metallide (Ti, Zr, Ta) tootmisel metallotermilistel meetoditel; orgaanilises sünteesis - redutseerimis-, kondensatsiooni-, polümerisatsiooni- ja muudes reaktsioonides.
Naatriumi kõrge keemilise aktiivsuse tõttu nõuab selle käsitsemine ettevaatust. See on eriti ohtlik, kui vesi puutub kokku naatriumiga, mis võib põhjustada tulekahju ja plahvatuse. Silmi tuleb kaitsta prillidega, käsi paksude kummikinnastega; Naatriumi kokkupuude märja naha või riietega võib põhjustada tõsiseid põletusi.
Naatrium organismis. Naatrium on üks peamisi elemente, mis osalevad loomade ja inimeste mineraalide ainevahetuses. Sisaldub peamiselt rakuvälistes vedelikes (inimese erütrotsüütides umbes 10 mmol/kg, vereseerumis 143 mmol/kg); osaleb osmootse rõhu ja happe-aluse tasakaalu hoidmises, närviimpulsside juhtimises. Inimese päevane naatriumkloriidi vajadus jääb vahemikku 2–10 g ja sõltub selle higiga kaotatud soola kogusest. Naatriumioonide kontsentratsiooni organismis reguleerib peamiselt neerupealise koore hormoon – aldosteroon. Naatriumisisaldus taimekudedes on suhteliselt kõrge (umbes 0,01% märgmassist). Halofüütides (liigid, mis kasvavad väga soolasel pinnasel) tekitab naatrium rakumahlas kõrge osmootse rõhu ja soodustab seeläbi vee väljatõmbamist pinnasest.
Meditsiinis on enim kasutatavad naatriumipreparaadid naatriumsulfaat, NaCl kloriid (verekaotuse, vedelikukaotuse, oksendamise jms korral), Na 2 B 4 O 7 10H 2 O boraat (antiseptikuna), NaHCO 3 vesinikkarbonaat (nagu rögalahtisti, samuti riniidi, larüngiidi jt pesemiseks ja loputamiseks), Na 2 S 2 O 3 5H 2 O tiosulfaat (põletikuvastane, desensibiliseeriv ja toksiline aine) ja Na 3 C 6 H 5 O 7 5½H 2 O tsitraat (ravim antikoagulantide rühmast).
Kunstlikult saadud radioaktiivseid isotoope 22 Na (poolestusaeg T ½ = 2,64 g) ja 24 Na (T ½ = 15 tundi) kasutatakse verevoolu kiiruse määramiseks teatud vereringesüsteemi osades südame-veresoonkonna ja kopsuhaiguste korral, hävitades endarteriiti. ja teised. Naatriumsoolade radioaktiivseid lahuseid (näiteks 24 NaCl) kasutatakse ka veresoonte läbilaskvuse määramiseks, vahetatava naatriumi üldsisalduse uurimiseks organismis, vee-soola ainevahetuse, soolestikust imendumise, närvitegevuse protsesside ja mõne muu kohta. eksperimentaalsed uuringud.
Naatrium on lihtne aine, mis asub D. I. Mendelejevi keemiliste elementide perioodilise tabeli kolmanda perioodi esimeses rühmas. See on väga pehme hõbedane leelismetall, millel on õhukesteks kihtideks jagatuna violetne toon. Naatriumi sulamistemperatuur on veidi madalam kui vee keemiseks vajalik ja keemistemperatuur on 883 kraadi Celsiuse järgi. Toatemperatuuril on selle tihedus 0,968 g/cm3. Madala tiheduse tõttu saab naatriumi vajadusel lõigata tavalise noaga.
Naatrium on meie planeedil väga levinud: selle erinevaid ühendeid leidub siin nii meres või maakoores, kus seda leidub suhteliselt suurtes kogustes, kui ka paljudes elusorganismides, kuid eluslooduses seda ei leidu. puhtal kujul tänu oma hämmastavalt kõrgele aktiivsusele. Naatrium on üks inimese normaalseks eluks vajalikest olulistest mikroelementidest - seetõttu on selle loomuliku kadu kehast täiendamiseks vaja tarbida umbes 4-5 grammi selle ühendit koos klooriga - s.t. tavaline lauasool.
Naatrium ajaloos
Erinevad naatriumiühendid on inimestele teada olnud ajast peale Vana-Egiptus. Egiptlased olid esimesed, kes hakkasid mitmesuguste igapäevaste vajaduste jaoks aktiivselt kasutama soolasest Natroni järvest pärit naatriumi sisaldavat soodat. Naatriumiühendeid mainiti isegi Piiblis komponendina pesuaine Ent esimest korda sai naatriumi puhtal kujul inglise keemik Humphrey Devy 1807. aastal selle derivaatidega tehtud katsete käigus.
Algselt nimetati naatriumi naatriumiks – selle derivaadiks araabia sõna, mis viitab peavalule. Sõna "naatrium" laenati egiptuse keelest ja esmakordselt aastal kaasaegne ajalugu, kasutas Rootsi Arstide Selts soodat sisaldavate mineraalsoolade nimetusena.
Naatriumi keemilised omadused
Naatrium on aktiivne leelismetall – s.t. See oksüdeerub õhuga kokkupuutel väga kiiresti ja seda tuleb hoida petrooleumis, samas kui naatriumil on väga madal tihedus ja see hõljub sageli selle pinnale. Kuna naatrium on väga tugev redutseerija, reageerib see enamiku mittemetallidega ning aktiivse metallina tekivad reaktsioonid selle kasutamisel sageli väga kiiresti ja ägedalt. Näiteks kui asetate tüki naatriumi vette, hakkab see aktiivselt süttima, mis lõpuks viib plahvatuseni. Süttimine ja hapniku eraldumine toimub naatriumi ja selle derivaatide reageerimisel paljude teiste ainetega, lahjendatud hapetega aga nagu tavaline metall. Naatrium ei reageeri väärisgaaside, joodi ja süsinikuga ning reageerib väga halvasti ka lämmastikuga, moodustades tumehallide kristallide kujul üsna ebastabiilse aine - naatriumnitriidi.
Naatriumi rakendused
Naatriumi kasutatakse peamiselt keemiatööstuses ja metallurgias, kus enamasti kasutatakse seda redutseerijana, kuna keemilised omadused. Seda kasutatakse ka selliste jaoks kuivatusainena orgaanilised lahustid nagu eeter ja teised sarnased; tohutuid pingeid taluvate juhtmete tootmiseks. Samas piirkonnas kasutatakse naatriumi põhikomponendina naatriumväävelakude tootmisel, millel on kõrge erienergia, s.t. vähem kütusekulu. Seda tüüpi akude peamiseks puuduseks on kõrge töötemperatuur ja sellest tulenevalt naatriumi süttimis- ja plahvatusoht õnnetuse korral.
Teine naatriumi kasutusvaldkond on farmakoloogia, kus paljusid naatriumi derivaate kasutatakse reaktiivide, vaheühendite ja abiainetena erinevate kompleksravimite, aga ka antiseptikumide loomisel. Naatriumkloriidi lahus on suhteliselt sarnane inimese vereplasmaga ja eritub organismist kiiresti, mistõttu kasutatakse seda siis, kui on vaja hoida ja normaliseerida vererõhku.
Tänapäeval on mõned naatriumiühendid olulised komponendid betooni ja muu tootmisel ehitusmaterjalid. Tänu naatriumi sisaldavaid komponente sisaldavate materjalide kasutamisele saab neid kasutada ehitustöödel madalatel temperatuuridel.
Tänu oma arvukusele ja tööstusliku tootmise lihtsusele on naatrium üsna madala hinnaga. Tänapäeval toodetakse seda samamoodi nagu esmakordsel hankimisel – erinevate naatriumi sisaldavate kivimite kokkupuutel tugeva elektrivooluga. Tänu sellele, aga ka selle vajalikkusele paljudes tööstusharudes, selle tootmismahud ainult kasvavad.
-element esimese rühma põhialarühm, D.I Mendelejevi keemiliste elementide perioodilise süsteemi kolmas periood, aatomnumbriga 11. Tähistatakse sümboliga Na (lat. Natrium). Lihtaine naatrium (CAS number: 7440-23-5) on pehme hõbevalge värvusega leelismetall.
Vees käitub naatrium peaaegu samamoodi nagu liitium: reaktsioon kulgeb vesiniku kiire vabanemisega ja lahuses moodustub naatriumhüdroksiid.
Nime ajalugu ja päritolu
Naatriumi aatomi diagramm
Naatriumi (õigemini selle ühendeid) on kasutatud juba iidsetest aegadest. Näiteks sooda (natron), mida leidub looduslikult Egiptuse soodajärvede vetes. Vanad egiptlased kasutasid looduslikku soodat balsameerimiseks, lõuendi pleegitamiseks, toidu valmistamiseks ning värvide ja glasuuride valmistamiseks. Plinius Vanem kirjutab, et Niiluse deltas eraldati jõeveest sooda (see sisaldas piisavas koguses lisandeid). See tuli müügile suurte tükkidena, söe segunemise tõttu halli või isegi mustana.
Inglise keemik Humphry Davy sai naatriumi esmakordselt 1807. aastal tahke NaOH elektrolüüsi teel.
Nimi "naatrium" pärineb araabia keelest natrun kreeka keeles - nitron ja algselt viitas see looduslikule soodale. Elementi ennast nimetati varem naatriumiks.
Kviitung
Esimene viis naatriumi tootmiseks oli redutseerimisreaktsioon naatriumkarbonaat kivisüsi nende ainete tiheda segu kuumutamisel raudanumas temperatuurini 1000 °C:
Na2CO3 +2C=2Na+3CO
Siis ilmus veel üks naatriumi tootmise meetod - sula naatriumhüdroksiidi või naatriumkloriidi elektrolüüs.
Füüsikalised omadused
Petrooleumis säilitatav metalliline naatrium
Naatriumi kvalitatiivne määramine leegi abil - "naatriumi D-joone" emissioonispektri erekollane värvus, dublett 588,9950 ja 589,5924 nm.
Naatrium on hõbevalge metall, õhukeste kihtidena violetse varjundiga, plastiline, isegi pehme (noaga kergesti lõigatav), värske naatriumilõige on läikiv. Naatriumi elektri- ja soojusjuhtivuse väärtused on üsna kõrged, tihedus on 0,96842 g/cm³ (19,7 °C juures), sulamistemperatuur on 97,86 °C ja keemistemperatuur 883,15 °C.
Keemilised omadused
Leelismetall, mis oksüdeerub kergesti õhu käes. Atmosfääri hapniku eest kaitsmiseks hoitakse metallilist naatriumi kihi all petrooleum. Naatrium on vähem aktiivne kui liitium, seega koos lämmastik reageerib ainult kuumutamisel:
2Na + 3N2 = 2NaN3
Suure hapniku ülejäägi korral moodustub naatriumperoksiid
2Na + O 2 = Na 2 O 2
Rakendus
Metallist naatriumi kasutatakse laialdaselt preparatiivses keemias ja tööstuses tugeva redutseerijana, sealhulgas metallurgias. Naatriumi kasutatakse väga energiamahukate naatriumväävelakude tootmisel. Seda kasutatakse ka veoautode väljalaskeklappides jahutusradiaatorina. Mõnikord kasutatakse naatriummetalli väga suure voolu kandmiseks mõeldud elektrijuhtmete materjalina.
Kaaliumisulamis, samuti koos rubiidium ja tseesium kasutatakse ülitõhusa jahutusvedelikuna. Eelkõige on sulami koostis 12% naatriumi. kaalium 47 %, tseesium 41%-l on rekordmadal sulamistemperatuur –78 °C ja seda on pakutud ioonrakettmootorite töövedelikuks ja tuumaelektrijaamade jahutusvedelikuks.
Naatriumi kasutatakse ka kõrg- ja madalrõhulahenduslampides (HPLD ja LPLD). Tänavavalgustuses kasutatakse väga laialdaselt DNaT (Arc Sodium Tubular) tüüpi NLVD lampe. Nad eraldavad erekollast valgust. HPS-lampide kasutusiga on 12-24 tuhat tundi. Seetõttu on HPS-tüüpi gaaslahenduslambid linna-, arhitektuuri- ja tööstusvalgustuse jaoks hädavajalikud. Samuti on olemas lambid DNaS, DNaMT (Arc Sodium Matte), DNaZ (Arc Sodium Mirror) ja DNaTBR (Arc Sodium Tubular Without Mercury).
Naatriummetalli kasutatakse kvalitatiivses analüüsis orgaaniline aine. Naatriumi sulam ja uuritav aine neutraliseeritakse etanool, lisage paar milliliitrit destilleeritud vett ja jagage 3 osaks, J. Lassaigne'i test (1843), mille eesmärk on määrata lämmastiku, väävli ja halogeenide sisaldust (Beilsteini test)
Naatriumkloriid (lauasool) on vanim kasutatud maitse- ja säilitusaine.
- Naatriumasiidi (Na 3 N) kasutatakse nitriidina metallurgias ja pliasiidi tootmisel.
- Naatriumtsüaniidi (NaCN) kasutatakse hüdrometallurgilisel meetodil kulla leostamiseks kivimitest, samuti terase nitrokarburiseerimisel ja galvaniseerimisel (hõbedamine, kullamine).
- Naatriumkloraati (NaClO 3) kasutatakse soovimatu taimestiku hävitamiseks raudteedel.
Bioloogiline roll
Naatriumi leidub kehas enamasti väljaspool rakke (umbes 15 korda rohkem kui tsütoplasmas). Seda erinevust säilitab naatrium-kaaliumpump, mis pumpab välja raku sees lõksu jäänud naatriumi.
Kooskaaliumnaatrium täidab järgmisi funktsioone:
Tingimuste loomine membraanipotentsiaali ja lihaste kontraktsioonide tekkeks.
Vere osmootse kontsentratsiooni säilitamine.
Happe-aluse tasakaalu säilitamine.
Veetasakaalu normaliseerimine.
Membraani transpordi tagamine.
Paljude ensüümide aktiveerimine.
Naatriumi leidub peaaegu kõigis toiduainetes, kuigi organism saab sellest suurema osa lauasoolast. Imendumine toimub peamiselt maos ja peensooles. D-vitamiin parandab naatriumi omastamist, kuid liialt soolased ja valgurikkad toidud häirivad normaalset imendumist. Toiduga omastatava naatriumi kogus näitab naatriumisisaldust uriinis. Naatriumirikkaid toite iseloomustab kiirenenud eritumine.
Naatriumipuudus dieedipidajal tasakaalustatud toit ei esine inimestel, kuid mõned probleemid võivad tekkida, kui taimetoitlased. Ajutine defitsiit võib olla põhjustatud diureetikumide kasutamisest, kõhulahtisusest, liigsest higistamisest või liigsest veetarbimisest. Naatriumipuuduse sümptomiteks on kaalulangus, oksendamine ja gaasid. seedetrakt ja imendumise häired aminohapped ja monosahhariidid. Pikaajaline defitsiit põhjustab lihaskrampe ja neuralgiat.
Liigne naatrium põhjustab jalgade ja näo turset, samuti suurendab kaaliumi eritumist uriiniga. Maksimaalne kogus neerude kaudu töödeldav sool on ligikaudu 20-30 grammi, suurem kogus on juba eluohtlik.
MÄÄRATLUS
Naatrium- perioodilise tabeli üheteistkümnes element. Nimetus - Na ladinakeelsest sõnast "natrium". Asub kolmandas perioodis, rühm IA. Viitab metallidele. Tuumalaeng on 11.
Naatrium on üks levinumaid elemente Maal. Seda leiti päikese atmosfääris ja sisse tähtedevaheline ruum. Naatriumi olulisemad mineraalid: NaCl (haliit), Na 2 SO 4 × 10H 2) (mirabeliit), Na 3 AlF 6 (krüoliit), Na 2 B 4 O 7 × 10H 2) (booraks) jne. naatriumisooladest hüdrosfääris (umbes 1,5×10 16 t).
Naatriumiühendid sisenevad taime- ja loomaorganismidesse, viimasel juhul peamiselt NaCl kujul. Inimese veres moodustavad Na + ioonid 0,32%, luudes - 0,6%, lihaskoes - 0,6-1,5%.
Lihtsal kujul on naatrium hõbevalge metall (joonis 1). See on nii pehme, et seda saab lihtsalt noaga lõigata. Naatriumi hoitakse õhus kergesti oksüdeeruva petrooleumikihi all.
Riis. 1. Naatrium. Välimus.
Naatriumi aatom- ja molekulmass
MÄÄRATLUS
Aine suhteline molekulmass (Mr) on arv, mis näitab, mitu korda on antud molekuli mass suurem kui 1/12 süsinikuaatomi massist ja elemendi suhteline aatommass(A r) - mitu korda aatomite keskmine mass keemiline element rohkem kui 1/12 süsinikuaatomi massist.
Kuna vabas olekus naatrium eksisteerib monoatomiliste Na molekulide kujul, langevad selle aatom- ja molekulmassi väärtused kokku. Need on võrdsed 22,9898-ga.
Naatriumi isotoobid
Teada on kakskümmend naatriumi isotoopi massinumbritega 18–37, millest kõige stabiilsem on 23 Na, mille poolestusaeg on alla minuti.
Naatriumioonid
Naatriumi aatomi välisenergia tasemel on üks elektron, mis on valentselektron:
1 s 2 2 2 2 p 6 3 s 1 .
Naatrium annab keemilise interaktsiooni tulemusena ära oma ainsa valentselektroni, s.t. on selle doonor ja muutub positiivselt laetud iooniks:
Na 0 -1e → Na + .
Naatriumi molekul ja aatom
Vabas olekus esineb naatrium üheaatomiliste Na-molekulide kujul. Siin on mõned naatriumi aatomit ja molekuli iseloomustavad omadused:
Naatriumisulamid
Naatriumi olulisemad kasutusvaldkonnad on tuumaenergia, metallurgia ja orgaanilise sünteesi tööstus. Tuumaenergias kasutatakse vedelate metallide jahutusvedelikena naatriumi ja selle sulamit kaaliumiga. Naatriumi ja kaaliumi sulam, mis sisaldab 77,2% (massi järgi) kaadiumi, on vedelas olekus laias temperatuurivahemikus, sellel on kõrge soojusülekandetegur ja see ei interakteeru enamiku struktuurimaterjalidega ei normaalsel ega kõrgendatud temperatuuril.
Naatriumi kasutatakse lisandina pliisulamite tugevdamiseks.
Elavhõbedaga moodustab naatrium kõvasulami – naatriumamalgaami, mida mõnikord kasutatakse puhta metalli asemel pehmema redutseerijana.
Näited probleemide lahendamisest
NÄIDE 1
| Harjutus | Kirjutage reaktsioonivõrrandid, mida saab kasutada järgmiste teisenduste läbiviimiseks: Na 2 O → NaCl → NaOH → Na. |
| Vastus | Sama metalli kloriidi saamiseks naatriumoksiidist tuleb see lahustada happes: Na 2 O+ 2HCl → 2 NaCl + H 2 O. Naatriumhüdroksiidi saamiseks sama metalli kloriidist tuleb see lahustada vees, kuid tuleb meeles pidada, et hüdrolüüsi sel juhul ei toimu: NaCl+ H 2 O → NaOH + HCl. Naatriumi saamine vastavast hüdroksiidist on võimalik, kui leelist elektrolüüsitakse: NaOH ↔ Na + + Cl - ; K(-): Na + + e → Na 0: A(+): 4OH — — 4e → 2H20 + O2. Natroni nimetati algselt naatriumhüdroksiidiks. 1807. aastal sai Davy kergelt niisutatud tahkete leeliste elektrolüüsil vabu metalle - kaaliumi ja naatriumi, nimetades neid kaaliumiks ja naatriumiks. Berzelius ja seejärel Hess Venemaal pakkusid välja nime Natrium, mis jäi külge. Looduses viibimine, saades:Looduses leelismetalle vabal kujul ei leidu. Naatrium on osa erinevatest ühenditest. Kõige olulisem on naatriumi ühend klooriga NaCl, mis moodustab kivisoolade ladestusi (Donbass, Solikamsk, Sol-Iletsk jt). Naatriumkloriidi leidub ka merevesi ja soolaallikad. Naatrium on üks levinumaid elemente. Naatriumisisaldus maakoores on 2,64%. Füüsikalised omadused:Naatrium on hõbevalge metall, selle tihedus on 0,97 g/cm3, väga pehme, kergesti noaga lõigatav. Aatomite vahel on metalliline side. Sellise sidemega ainet iseloomustab metalliline läige, plastilisus, pehmus, hea elektrijuhtivus ja soojusjuhtivus. Keemilised omadused:Keemilise interaktsiooni käigus loobub naatriumi aatom kergesti valentselektronidest, muutudes positiivselt laetud iooniks. See oksüdeerub õhu käes kiiresti, seetõttu hoitakse seda petrooleumikihi all. Kõige olulisemad ühendused:Naatriumoksiid, Na 2 O (värvitu), reageerib veeauru ja süsihappegaasiga, mistõttu on parem seda säilitada veevabas benseenis. Rakendus:Naatriumiühendid on keemilise tootmise kõige olulisemad komponendid. Kasutatakse seebi valmistamisel, klaasitootmisel ja kodukeemias. Bondareva Maria Aleksandrovna Allikad: G.P. Khomchenko "Keemia käsiraamat ülikoolidesse astujatele" |