Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


НАТРИЙ

НАТРИЙ (от араб. натрун, греч. nitron - природная сода; лат. Natrium) Na, хим. элемент I гр. периодич. системы, ат. н. 11, ат.м. 22,98977; относится к щелочным металлам. В природе один стабильный изотоп 23Na. Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 4,90.10-25 м2. Конфигурация внеш. электронной оболочки 3s1; степень окисления +1; энергии ионизации Na03035-11.jpg Na+ 3035-12.jpgNa2+ 5,13915 и 47,304 эВ; сродство к электрону 0,34 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,0; ат. радиус 0,192 нм, ионный радиус 0,116 нм (координац. число 6), 0,153 нм (12).

Содержание натрия в земной коре 2,64% по массе. В гидросфере натрий содержится в виде растворимых солей в кол-ве ок. 2,9% (при общей концентрации солей в морской воде 3,5-3,7%); содержание натрия в морской воде 1,5.1016 т. Наличие натрия установлено в атмосфере Солнца и межзвездном пространстве. В природе натрий находится только в виде солей. Важнейшие минералы-галит (каменная соль) NaCl, мирабилит (глауберова соль) Na2SO4•10 Н2О, тенардит Na,SO4, чилийская селитра NaNO3, криолит Na3[AlF6], трона NaHCO3•Na2CO3•2Н2О, бура (тинкал) Na2B4O7•10Н2О, а также прир. силикаты, напр. альбит Na[AlSi3O8], нефелин Na [AlSiO4], содержащие помимо натрия и др. элементы. Соед. натрия входят в состав живых организмов, гл. обр. в виде NaCl.

Так, напр., в плазме крови человека содержание ионов натрия 0,32% по массе, в костях-0,6%, в мышечных тканях-0,6-1,5%. Для восполнения естеств. убыли натрия из организма человек ежедневно должен употреблять с пищей 4-5 г NaCl.

Свойства. Натрий-серебристо-белый металл, в тонких слоях с фиолетовым оттенком. Выше — 222 °С устойчива модификация с кубич. решеткой (а = 0,4291 нм, z = 2, пространств. группа ImЗт); при —222 °С она переходит в гексагoн. форму (а = 0,3767 нм, с = 0,6154 нм, z = 2, пространств. группа Р63/ттс). Т.пл. 97,86 °С, т. кип. 883,15 °С; плотн. 0,96842 г/см3 (19,7°С), ур-ния температурной зависимости плотности: 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.К), для газа 20,79 ДжДмоль•К);DH0пл 2,6 кДж/моль, DH0кип88,99 кДж/моль, DH0возг 107,5 кДж/моль (298,15 К); S0298 51,30 Дж/(моль.К), для газа S0298 153,61 Дж/(моль.К); tкрит 2733 К, pкрит40,8 МПа, uкрит 0,128 см3/моль; давление насыщ. 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). В газообразном состоянии натрий состоит из частиц Na и Na2, содержание Na2 (DH0обр для газа 142,3 кДж/моль) увеличивается с ростом т-ры: 0,8% (600 К), 1,3% (650 К), 2,5% (750 К).

Ур-ния температурной зависимости: линейного расширения твердого натрия l = l0(1 + 6,893•10-5t +0,63.10-7t2)м; объемного расширения жидкого натрия u = u0(l +2,4183 х х 10-4t+ 7,385.10-8t2 + 15,64.10-12t3) м3; теплопроводности твердого натрия К = 135,6 - 0,167t Вт/(м.К) (0 - 97 °С), жидкого 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. твердый натрий), r = 7,756 + 2,054.10-2t + 3,481•10-5t2 мкО.см (98-1100°С, жидкий натрий); 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 жидкого g = 0,202 -1.10-4t Н/м. Натрий парамагнитен, магн. восприимчивость + 0,70.10-9 (293 К). Норм. электродный потенциал -2,714 В, в расплаве -2,4 В.

Хим. активность натрия весьма высока. На воздухе он активно окисляется с пов-сти, в жидком состоянии выше 200 0С загорается. В зависимости от условий натрий может окисляться до натрия оксида Na2O или пероксида Na,O2. Энергично реагирует с водой с образованием натрия гидроксида NaOH и выделением Н2, при большой пов-сти контакта р-ция идет со взрывом. Натрий воспламеняется в атмосфере F2, в Сl2 горит при обычной т-ре, с Вr2 реагирует лишь при нагр., с I2 в обычных условиях не реагирует. Энергично взаимод. с S, Se и Те, образуя халькогениды составов Na2X, NaX, NaX2, Na2X5. Благородные газы незначительно раств. в твердом и жидком натрии, при 200 °С натрий начинает поглощать Н2, образуя весьма гигроскопичный гидрид NaH. С N2 в электрич. разряде дает нитрид Na3N или азид NaN3, с разб. к-тами-соли. В жидком NH3 натрий легко раств., образуя р-р синего цвета с металлич. проводимостью, содержащий катионы Na+ и сольватированные электроны; р-римость натрия (г в 100 г NH3): 34,6 (0°С), 31,9 (-50°С), 29,4 (-105°С). Взаимод. натрия с NH3 при 300-400 °С или в присут. катализатора при охлаждении до — 30 °С получают амид NaNH2.

При 800-900 °С газообразный натрий с С образует карбид (ацетиленид) Na2C2. Р-цией натрия с ацетиленом при 98 oС получают NaC=CH и этилен, при более высоких т-рах-Na2C2. С графитом натрий образует соед. включения (см. Графита соединения). Об орг. соединениях натрия см. в ст. Натрийорганические соединения. Диспергированный натрий реагирует с большинством галогенидов, с органическими (типа СН2Сl2, СНСl3)-со взрывом, с галогенидами металлов МНаln- восстанавливая катион М2+ . Дает интерметал-лиды с Ag, Au, Cd, Ga, Tl, Sn, Pb, Sb, Bi, K, Cs; не образует соед. с Ва, Sr, Mg, Li, Zn, Al. Co ртутью натрий образует амальгамы - интерметаллиды состава NaHg2, NaHg4, NaHg8, NaHg, Na3Hg2, Na5Hg2, Na3Hg. Наиб. значение имеют жидкие амальгамы (содержат менее 2,5% по массе натрия), образующиеся при постепенном введении натрия в Hg, находящуюся под слоем керосина или минер. масла.

Наиб. важным соед. натрия посвящены ст. Натрия алюминаты, Натрия бораты, Натрия карбонат, Натрия сульфат, Натрия хлорид и др.

Получение. Натрий получают: электролизом расплава NaCl (одновременно производят Сl2) с добавками КСl, NaF или СаСl2 для снижения т-ры плавления электролита; электролизом расплава NaOH; небольшие кол-ва-разложением азида 2NaN33035-13.jpg2Na + 3N2 и др. Электролиз NaCl проводят в электролизерах с диафрагмой; аноды изготовлены из графита, катоды-из Сu или Fe. Очищают натрий от примесей хлоридов, оксидов, Са, С добавлением в расплавленный натрий смеси NaOH -Na2CO3- NaCl или Na2O2, обработкой расплава металлич. Li, Ti или сплавом Ti-Zr, низшими хлоридами TiCl3, TiCl2, вакуумной дистилляцией.

Определение. Качественно натрий обнаруживают по характерной желтой окраске пламени его летучими соед. и по наиб. четко выраженным спектр. линиям 589,0 и 589,9 нм. Количественно натрий определяют пламенной фотометрией (вплоть до 0,0002 мг/л), спектр. или гравиметрич. методами. В последнем случае натрий отделяют от др. щелочных элементов в виде хлорида, сульфата или перхлората, чаще-в виде NaM(UO2)3 (СН3СОО)9.2O, где М - Mg, Zn, Mn, Ni, с послед. оксидиметрич. титрованием, а также используют люминесцентное, колориметрич., нефелометрич. (при малых содержаниях натрия) определения. Используют хроматографич., радиометрич. и спектрофотометрич. методы определения натрия.

Применение. Натрий и его сплавы с К-жидкие теплоносители, в частности в ядерных реакторах. Пары натрия используют для наполнения газоразрядных ламп; сплавы Pb-Na-в произ-ве Рb(С2Н5)4, для изготовления подшипников. Натрий применяют как модификатор алюминиевых и др. сплавов, восстановитель в металлургии (в произ-ве Ti, Zr, Та), орг. синтезе (как сам натрий, так и его амальгама), для получения соед. Na, как катализатор в синтезе бутадиенового каучука. Амальгаму Na используют при получении NaOH высокой чистоты; изотоп 24Na-для радиологич. лечения нек-рых форм лейкемии и в диагностич. целях. Изотоп 22Na-позитронный источник.

Мировое произ-во (без социалистич. стран) превышает 300 тыс. т/год (1980).

Хранят натрий под слоем инертной обезвоженной жидкости (керосин, минер. масло и др.), перевозят только в запаянных металлич. сосудах.

Металлич. натрий получил впервые в 1807 Г. Дэви.

Лит.: Ситтиг М., Натрий, его производство, свойства и применение, пер. с англ., М., 1961; Foust O.J., Sodium-NaK engineering handbook, v. 1-5, N.-Y.-[a.oJ,1972-1979. См. также лит. при ст. Литий.

Л.Ю. Аликберова.

Еще по теме:

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн