XuMuK.ru - НАТРІЙ - Хімічна енциклопедія


НАТРИЙ (від араб. Натрун, грец. Nitron - природна сода ; лат. Natrium) Na, хім. елемент I гр. периодич. системи, ат. н. 11, ат.м. 22,98977; відноситься до лужних металів . У природі один стабільний ізотоп 23Na. Поперечний переріз захоплення теплових нейтронів 4,90.10-25 м2. Конфігурація зовн. електронної оболонки 3s1; ступінь окислення +1; енергії іонізації Na0 Na + Na2 + 5,13915 і 47,304 еВ; спорідненість до електрону 0,34 еВ; електронегативність по Полингу 1,0; ат. радіус 0,192 нм, іонний радіус 0,116 нм (координац. Число 6), 0,153 нм (12).

Вміст натрію в земній корі 2,64% за масою. В гідросфері натрій міститься у вигляді розчинних солей в кол-ве ок. 2,9% (при загальній концентрації солей в морській воді 3,5-3,7%); вміст натрію в морській воді 1,5.1016 т. Наявність натрію встановлено в атмосфері Сонця і міжзоряному просторі. У природі натрій знаходиться тільки у вигляді солей . Найважливіші мінерали-галит ( кам'яна сіль ) NaCl, мирабилит ( глауберової сіль ) Na2SO4 • 10 Н2О, Тенардье Na, SO4, чилійська селітра NaNO3, кріоліт Na3 [AlF6], трону NaHCO3 • Na2CO3 • 2Н2О, бура (Тинкал) Na2B4O7 • 10Н2О, а також прир. силікати , Напр. альбіт Na [AlSi3O8], нефелин Na [AlSiO4], що містять крім натрію і ін. Елементи. Соед. натрію входять до складу живих організмів , Гл. обр. у вигляді NaCl.

Так, напр., В плазмі крові людини зміст іонів натрію 0,32% по масі, в кістках-0,6%, в м'язових тканинах-0,6-1,5%. Для заповнення природ. убутку натрію з організму людина щодня повинна вживати з їжею 4-5 г NaCl.

Властивості. Натрій-сріблясто-білий метал , В тонких шарах з фіолетовим відтінком. Вище - 222 ° С стійка модифікація з кубич. гратами (а = 0,4291 нм, z = 2, просторів. група ImЗт); при -222 ° С вона переходить в гексагoн. форму (а = 0,3767 нм, с = 0,6154 нм, z = 2, просторів. група Р63 / ТТС). Т.пл. 97,86 ° С, т. Кип. 883,15 ° С; плотн. 0,96842 г / см3 (19,7 ° С), ур-ня температурної залежності щільності: d = 0,9725 - 20,11 • 10-4t - 1,5.10-7t2 г / см3 (0-96,6 ° С), d = 0,9501 -2,2976.10-4t- 1,460.10-8t2 + + 5,638.10-12t3 г / см3 (98 - 1370 ° С); C0p 28,23 Дж / ( моль .До), для газу 20,79 ДжДмоль • К); DH0пл 2,6 кДж / моль , DH0кіп88,99 кДж / моль , DH0возг 107,5 кДж / моль (298,15 К); S0298 51,30 Дж / ( моль .До), для газу S0298 153,61 Дж / ( моль .До); tкріт 2733 К, pкріт40,8 МПа, uкріт 0,128 см3 / моль ; тиск насичений. пара (Па) 1,544.10-5 (371,02 К), 1,852.10-4 (400 К), 9,326.10-2 (500 К), 5,673 (600 К), 103,9 (700 К). У газоподібному стані натрій складається з частинок Na і Na2, зміст Na2 (DH0обр для газу 142,3 кДж / моль ) Збільшується зі зростанням т-ри: 0,8% (600 К), 1,3% (650 К), 2,5% (750 К).

Ур-ня температурної залежності: лінійного розширення твердого натрію l = l0 (1 + 6,893 • 10-5t + 0,63.10-7t2) м; об'ємного розширення рідкого натрію u = u0 (l +2,4183 х х 10-4t + 7,385.10-8t2 + 15,64.10-12t3) м3; теплопровідності твердого натрію К = 135,6 - 0,167t Вт / (м.К) (0 - 97 ° С), рідкого К = 93,0- 5,81.10-2t Вт / (м.К) (98-1370 ° С ); r = 4,290 + 1,993.10-2t + 9,848 • 10-6t2 мкОм.см (0-97 ° С. твердий натрій), r = 7,756 + 2,054.10-2t + 3,481 • 10-5t2 мкО.см (98-1100 ° С, рідкий натрій); h (Па.с) 6,80.10-4 (100 ° С), 2,84.10-4 (400 ° С), 1,49.10-4 (883,15 ° С), lgh (Пa х х с) = - 4,6814 - 0,4296 lg Т + 234,65T (98 - 500 ° С); g (Н / м) 0,192 (97,86 ° С), 0,161 (400 0С), 0,113 (883,15 ° С), для рідкого g = 0,202 -1.10-4t Н / м. Натрій парамагнитен, магн. сприйнятливість + 0,70.10-9 (293 К). Норм. електродний потенціал -2,714 В, в розплаві -2,4 В.

Хім. активність натрію досить висока. на повітрі він активно окислюється з пов-сті, в рідкому стані вище 200 0С загоряється. Залежно від умов натрій може окислюватися до натрію оксиду Na2O або пероксиду Na, O2. Енергійно реагує з водою з освітою натрію гідроксиду NaOH і виділенням Н2, при великій пов-сті контакту р-ція йде зі вибухом . Натрій запалюється в атмосфері F2, в Сl2 горить при звичайній т-ре, з Вr2 реагує лише при нагр., З I2 в звичайних умовах не реагує. Енергійно взаємодій. з S, Se і Ті, утворюючи халькогеніди складів Na2X, NaX, NaX2, Na2X5. благородні гази незначно розчин. в твердому і рідкому натрії, при 200 ° С натрій починає поглинати Н2, утворюючи досить гігроскопічний гідрид NaH. З N2 в електричні. розряді дає нітрид Na3N або азид NaN3, з разб. к-тами-солі. У рідкому NH3 натрій легко розчин., Утворюючи розчин синього кольору з металеві. провідність, що містить катіони Na + і сольватовані електрони ; р-рімость натрію (г в 100 г NH3): 34,6 (0 ° С), 31,9 (-50 ° С), 29,4 (-105 ° С). Взаимод. натрію з NH3 при 300-400 ° С або в присутності. каталізатора при охолодженні до - 30 ° С отримують амід NaNH2.

При 800-900 ° С газоподібний натрій з З утворює карбід (Ацетіленід) Na2C2. Р-цією натрію з ацетиленом при 98 оС отримують NaC = CH і етилен , При більш високих т-рах-Na2C2. З графітом натрій утворює сполуки. включення (див. графіту з'єднання ). Про орг. з'єднаннях натрію см. в ст. Натрійорганіческіе з'єднання. Диспергований натрій реагує з більшістю галогенідів, з органічними (типу СН2Сl2, СНСl3) -з вибухом , з галогенидами металів МНаln- відновлюючи катіон М2 +. Дає Інтерметал-ліди з Ag, Au, Cd, Ga, Tl, Sn, Pb, Sb, Bi, K, Cs; не утворює сполуки. з Ва, Sr, Mg, Li, Zn, Al. Co ртуттю натрій утворює амальгами - інтерметалліді складу NaHg2, NaHg4, NaHg8, NaHg, Na3Hg2, Na5Hg2, Na3Hg. Наїб. значення мають рідкі амальгами (Містять менше 2,5% за масою натрію), що утворюються при поступовому введенні натрію в Hg, що знаходиться під шаром гасу або мінер. масла .

Наїб. важливим соед. натрію присвячені ст. натрію алюмінати , натрію борат , натрію карбонат , натрію сульфат , Хлорид натрію та ін.

Отримання. Натрій отримують: електролізом розплаву NaCl (одночасно виробляють Сl2) з добавками КСl, NaF або СаСl2 для зниження т-ри плавлення електроліту ; електролізом розплаву NaOH; невеликі кол-ва-розкладанням азида 2NaN3 2Na + 3N2 і ін. електроліз NaCl проводять в електролізерах з діафрагмою; аноди виготовлені з графіту , Катоди-з Сu або Fe. Очищають натрій від домішок хлоридів , оксидів , Са, С додаванням в розплавлений натрій суміші NaOH -Na2CO3- NaCl або Na2O2, обробкою розплаву металеві. Li, Ti або сплавом Ti-Zr, нижчими хлоридами TiCl3, TiCl2, вакуумної дистиляцією .

Визначення. Якісно натрій виявляють за характерною жовтому забарвленню полум'я його летючими соед. і по наиб. чітко вираженим спектр. лініях 589,0 і 589,9 нм. Кількісно натрій визначають полум'яної фотометрії (Аж до 0,0002 мг / л), спектр. або гравиметрич. методами. В останньому випадку натрій відокремлюють від ін. Лужних елементів у вигляді хлориду , сульфату або перхлората , Частіше-у вигляді NaM (UO2) 3 (СН3СОО) 9.6Н2O, де М - Mg, Zn, Mn, Ni, з послід. оксідіметріч. титруванням , А також використовують люмінесцентне, колоріметріч., Нефелометріч. (При малих змістах натрію) визначення. Використовують хроматографіч., Радиометрич. і спектрофотометрич. методи визначення натрію.

Застосування. Натрій і його сплави з К-рідкі теплоносії , Зокрема в ядерних реакторах. пари натрію використовують для наповнення газорозрядних ламп; сплави Pb-Na-в произове Рb (С2Н5) 4, для виготовлення підшипників. Натрій застосовують як модифікатор алюмінієвих і ін. сплавів , відновник в металургії (В произове Ti, Zr, Та), орг. синтезі (як сам натрій, так і його амальгама ), Для отримання сполуки. Na, як каталізатор в синтезі бутадиенового каучуку . амальгаму Na використовують при отриманні NaOH високої чистоти; ізотоп 24Na-для радиологич. лікування деяких форм лейкемії і в диагностич. цілях. ізотоп 22Na-позитронний джерело.

Світове вироб-во (без соціалістичних. Країн) перевищує 300 тис. Т / рік (1980).

Зберігають натрій під шаром інертного збезводненої рідини ( гас , Мінер. масло і ін.), перевозять тільки в запаяних металеві. судинах .

Металеві. натрій отримав вперше в 1807 році Г. Деві.

Літ .: Сіттіга М., Натрій, його виробництво, властивості і застосування, пров. з англ., М., 1961; Foust OJ, Sodium-NaK engineering handbook, v. 1-5, N.-Y .- [a.oJ, 1972-1979. Див. Також літ. при ст. літій .

Л.Ю. Алікберова.

Ще по темі: