Хімічні властивості натрію. Характеристики натрію. Формула натрію. Реакції із кислотами
Натрій
НАТРІЙ-я; м.Хімічний елемент (Na), м'який метал сріблясто-білого кольору, що швидко окислюється на повітрі.
◁ Натрієвий, -а, -ое. Н-ые сполуки. Н-а селітра.
натрій(Лат. Natrium), хімічний елемент I групи періодичної системи; відноситься до лужних металів. Назва (від арабського натрун) спочатку відносилося до природної соди. Сріблясто-білий метал, м'який, легкий (щільність 0,968 г/см 3 ), легкоплавкий ( tпл 97,86 ° C). На повітрі швидко окислюється. Взаємодія з водою може супроводжуватись вибухом. Займає 6-те місце за поширеністю в земній корі (мінерали галіт, мірабіліт та ін.) та 1-е серед металевих елементів у Світовому океані. Застосовують для отримання чистих металів (K, Zr, Та та ін), як теплоносій в ядерних реакторах (сплав з калієм) та джерело світіння натрієвих лампах. Натрій бере участь у мінеральному обміні всіх живих організмів.
НАТРІЙНатрій (лат. Natrium, від арабського натрун, грецького nitron - природна сода), Na (читається «натрій»), хімічний елемент з атомним номером 11, атомною масою 22,98977. У природі є один стабільний ізотоп 23 Na. Належить до лужних металів. Розташований у третьому періоді групи IА в періодичної системі елементів. Конфігурація зовнішнього електронного шару 3 s 1 . Ступінь окиснення +1 (валентність I).
Радіус атома 0,192 нм, радіус іона Na + 0,116 нм (координаційне число 6). Енергії послідовної іонізації 5,139 та 47,304 еВ. Електронегативність по Полінгу (див.ПОЛІНГ Лайнус) 1,00.
Історична довідка
Поварена сіль (хлорид натрію NaCl), їдкий луг (гідроксид натрію NaOH) та сода (карбонат натрію Na 2 CO 3 ) знаходили застосування ще у Стародавній Греції.
Металевий Na вперше отримав у 1807 р. Деві (див.Деві Гемфрі), використовуючи електроліз розплаву каустичної соди
Знаходження у природі
Зміст у земній корі 2,64% за масою. Основні мінерали: галіт (див.ГАЛІТ) NaCl, мірабіліт (див.МИРАБІЛІТ) Na 2 SO 4 ·10H 2 O, тенардит (див.ТЕНАРДИТ) Na 2 SO 4 , чилійська селітра NaNO 3 ,
трон (див.ТРОНА) NaHCO 3 ·Na 2 CO 3 ·2H 2 O, бура (див.Бура) Na 2 B 4 O 7 ·10H 2 O та природні силікати, наприклад, нефелін (див.НЕФЕЛІН) Na.
У воді Світового океану міститься 1,5 10 16 т солей натрію.
Отримання
Na отримують електролізом розплаву хлориду натрію NaCl, з додаванням NaCl 2 , КСl і NaF для зниження температури плавлення електроліту до 600°C. Аноди виготовлені з графіту, катоди – з міді чи заліза. Електроліз розплаву проводять у сталевому електролізері з діафрагмою. Паралельно з Na електролізом отримують Cl 2:
2NaCl=2Na+Cl 2
Одержуваний Na очищають вакуумною дистиляцією або обробкою титаном або сплавом титану та цирконію.
Фізичні та хімічні властивості
Натрій - м'який сріблясто-білий метал, що швидко тьмяніє на повітрі.
Na м'який, легко ріжеться ножем, піддається пресуванню та прокатці. Вище -222°C стійка кубічна модифікація, а= 0,4291 нм. Нижче – гексагональна модифікація. Щільність 0,96842 кг/дм3. Температура плавлення 97,86 ° C, кипіння 883,15 ° C. Пари натрію складаються з Na та Na 2 .
Na хімічно дуже активний. При кімнатній температурі взаємодіє з O 2
повітря, парами води та CO 2 з утворенням пухкої кірки. При згорянні Na в кисні утворюються пероксид Na 2 Про 2 і оксид Na 2 O:
4Na+O 2 =2Na 2 O та 2Na+O 2 =Na 2 O 2
При нагріванні на повітрі Na згоряє жовтим полум'ям, у жовтий колір фарбують полум'я та багато солі натрію. Натрій бурхливо реагує з водою та розведеними кислотами:
2Na+H 2 O=2NaOH+H 2
При взаємодії Na та спирту виділяється H 2 і утворюється алкоголят натрію. Наприклад, взаємодіючи з етанолом З 2 Н 5 ВІН, Na утворює етанолят натрію З 2 Н 5 ОNa:
З 2 Н 5 ОН+2Na=2С 2 Н 5 ОNa+H 2
Кисневовмісні кислоти, взаємодіючи з Na, відновлюються:
2Na+2Н 2 SO 4 =SO 2 +Na 2 SO 4 +2H 2 O
При нагріванні до 200°C Na реагує H 2 з утворенням гідриду NaН:
2Na+H 2 =2NaH
Натрій самозаймається в атмосфері фтору (див.ФТОР)або хлору (див.ХЛОР), з йодом (див.ІОД)реагує під час нагрівання. При перетиранні у ступці Na реагує S з утворенням сульфідів змінного складу. N 2 реакція протікає в електричному розряді, утворюються нітрид натрію Nа 3 N або азид NaN 3 . Na реагує з рідким аміаком із заснуванням блакитних розчинів, де Na присутній як іонів Na + .
Оксид натрію Na 2 O виявляє яскраво виражені основні властивості, що легко реагує з водою з утворенням сильної основи - гідроксиду натрію NaОН:
Na 2 O+H 2 O=2NaOH
Пероксид натрію Na 2 O 2 реагує з водою з виділенням кисню:
2Na 2 O 2 +2H 2 O=4NaOH+O 2
Гідроксид натрію - дуже сильна основа, луг, ( див.луги добре розчинний у воді (в 100 г води при 20 °C розчиняється 108 г NaOH). NaОН взаємодіє з кислотними та амфотерними (див.АМФОТЕРНІСТЬ)оксидами:
CO 2 +2NaOH=Na 2 CO 3 +H 2 O,
Al 2 O 3 +2NaOH+3H 2 O=2Na (у розчині),
Al 2 O 3 +2NaOH=2NaAlO 2 +H 2 O (при сплавленні)
У промисловості гідроксид натрію NaOH отримують електролізом водних розчинів NaCl або Na 2 CO 3 із застосуванням іонообмінних мембран та діафрагм:
2NaCl+2H 2 O=2NaOH+Cl 2 +H 2
Попадання твердого NaOH або крапель розчину на шкіру викликає важкі опіки. Водні розчини NaOH при зберіганні руйнують скло, розплави – фарфор.
Карбонат натрію Na 2 CO 3 отримують насиченням водного розчину NaCl аміаком та CO 2 . Розчинність гідрокарбонату натрію NaHCO 3, що утворюється, менше 10 г в 100 г води при 20°C, основна частина NaHCO 3 випадає в осад:
NaCl+NH 3 +CO 2 =NaHCO 3 ,
який відокремлюють фільтруванням. При прожарюванні NaHCO 3 утворюється кальцинована сода:
2NaHCO 3 =Na 2 CO 3 +CO 2 +H 2 O
У більшості солей Na розчинність зі зростанням температури зростає не так сильно, у солей калію (див.КАЛІЙ).
Na – сильний відновник:
TiCl 4 +4Na=4NaCl+Ti
Застосування
Натрій застосовується як відновник активних металів, його розплав у суміші з калієм є теплоносієм в ядерних реакторах, оскільки він погано поглинає нейтрони. Пари Na використовуються в лампах розжарювання.
NaCl використовується в харчовій промисловості, гідроксид натрію NaOH - у виробництві паперу, мила, штучних волокон, як електроліт. Карбонат натрію Na 2 CO 3 і гідрокарбонат NaНСO 3 - застосовується в харчовій промисловості, є компонентом вогнегасних засобів, ліками. Фосфат натрію Na 3 PO 4 - компонент миючих засобів, що застосовують у виробництві скла та фарб, у харчовій промисловості, у фотографії. Силікати m Na 2 O· n SiO 2 - компоненти шихти у виробництві скла, для отримання алюмосилікатних каталізаторів, жаростійких, кислототривких бетонів.
Фізіологічна роль
Іони натрію Na + необхідні нормального функціонування організму, вони беруть участь у процесах обміну речовин. У плазмі крові людини вміст іонів Na + 0,32% за масою, у кістках – 0,6%, у м'язових тканинах – 1,5%. Для заповнення природних втрат людина повинна щодня вживати з їжею 4-5 г Na.
Особливості поводження з металевим натрієм
Зберігають натрій у герметично закритих залізних контейнерах під шаром зневодненої гасу або мінеральної олії. Загорілий Na заливають мінеральним маслом або засипають сумішшю тальку та NaCl. Відходи металевого Na, що утворюються, знищують в ємностях з етиловим або пропіловим спиртом.
Енциклопедичний словник. 2009 .
Синоніми:Дивитись що таке "натрій" в інших словниках:
НАТРІЙ- НАТРІЙ. Natrium, хіміч. елемент, символ. Na, сріблясто-білий, блискучий, при звичайній t° восковій щільності одноатомний метал, що робиться крихким на холоді і при яскраво-червонокалільному жарі переганяється; відкритий Де.ві (1807) електролізом. Велика медична енциклопедія
- (Греч. nitron, лат. natrum). Метал білого кольору, що становить частину кухонної солі, соди, селітри та інших. Словник іноземних слів, що у складі російської. Чудінов А.Н., 1910. НАТРІЙ білий блискучий м'який метал, що швидко окислюється в ... Словник іноземних слів російської мови
Схема розпаду натрію 22 … Вікіпедія
- (Natrium), Na, хімічний елемент І групи періодичної системи, атомний номер 11, атомна маса 22,98977; м'який лужний метал, tпл 97,86 шC. Натрій та його сплави з калієм теплоносія в ядерних реакторах. Натрій компонент сплавів для ... Сучасна енциклопедія
- (Символ Na), поширений сріблясто білий металевий елемент, один з лужних металів, вперше виділений Хемфрі Деві (1807). Він зустрічається у складі солей у морській воді та у багатьох мінералах. Головним джерелом його є ХЛОРІД. Науково-технічний енциклопедичний словник
Натрій- (Natrium), Na, хімічний елемент І групи періодичної системи, атомний номер 11, атомна маса 22,98977; м'який лужний метал, tпл 97,86 ° C. Натрій та його сплави з калієм – теплоносії у ядерних реакторах. Натрій - компонент сплавів для ... Ілюстрований енциклопедичний словник
- (Лат. Natrium) Na, хімічний елемент I групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 11, атомна маса 22,98977; відноситься до лужних металів. Назва (від араб. натрун) спочатку відносилося до природної соди. Сріблясто білий. Великий Енциклопедичний словник
Na (лат. Natrium, від араб. натрун, грец. nitron, спочатку природна сода * a. sodium, natrium; н. Natrium; ф. sodium; і. sodio), хім. елемент I групи періодич. системи Менделєєва; ат.н. 11, ат. м. 22,98977; відноситься до лужних ... Геологічна енциклопедія
хімічний елемент I групи періодичної системи, атомний номер 11, атомна маса 22,99; лужний метал; завдяки високій теплопровідності та порівняно малому перерізу захоплення повільних нейтронів металевий натрій (іноді в сплаві з міцністю). Терміни атомної енергетики
НАТРІЙ- Хім. елемент, символ Na (лат. Natrium), ат. н. 11, ат. м. 22,98; відноситься до лужних металів, сріблясто білого кольору, щільність 968 кг/м3, t = 97,83°С, дуже м'який, має високі тепло та електропровідність. Н. легко взаємодіє зі… … Велика політехнічна енциклопедія
Натрій, натрію, багато. ні, чоловік. (лат. natrium) (хім.). М'який та білий легкий лужний метал. Поварена сіль є хімічною сполукою хлору з натрієм. Тлумачний словник Ушакова. Д.М. Ушаків. 1935 1940 … Тлумачний словник Ушакова
Книжки
- Термодинаміка та електрохімія систем літій-халькоген та натрій-халькоген, Морачевський Андрій Георгійович, Демидов Олександр Іванович. В даний час виявляється великий інтерес до створення хімічних джерел струму (акумуляторів) з високими енергетичними показниками для транспортних засобів, що перезаряджаються.
Натрій та його сполуки знайомі людям ще з давніх-давен. Напевно, найпопулярнішою та загальновідомою сполукою є хлорид натрію, більш відомий як кухонна сіль. Поварена сіль є обов'язковим компонентом практично будь-якої страви. На думку вчених, люди почали вживати в їжу кухонну сіль кілька тисячоліть тому.
Ще одне популярне з'єднання – карбонат натрію. Карбонат натрію – це звичайна сода, яка продається в будь-якому магазині. Речовина також використовується людьми з давніх-давен як миючий засіб. Таким чином, з натрієм та його сполуками люди щодня стикаються протягом уже багатьох десятків та сотень років. Натрій легко вступає в реакцію як з металевими, так і з неметалевими елементами, утворюючи сплави та сполуки, які широко застосовуються в промисловості. Давайте розглянемо докладніше характеристики і властивості цього металу.
Характеристика натрію
Фізичні властивості
Натрій – м'який пластичний метал, який дуже легко можна розрізати ножем. Має сріблясто-білий колір, а також характерний металевий блиск. Метал добре проводить тепло та електричний струм. Атоми натрію пов'язані металевим зв'язком.
Хімічні властивості
Атоми натрію під час реакції з іншими хімічними елементами легко віддають валентні електрони. У цьому атоми натрію перетворюються на іони з позитивним зарядом.
- Натрій дуже швидко окислюється на свіжому повітрі. Саме тому метал зазвичай зберігають у гасі.
- При горінні у кисні утворює з'єднання піроксид натрію (Na 2 O 2)
- При нагріванні Натрій входить у реакцію з воднем, утворюючи у своїй гідрид (2NaH)
- Натрій досить легко вступає в реакцію з неметалами, такими як сірка, форфор та інші.
- Також натрій здатний вступати у реакцію з металами. При цьому утворюються різні сплави, які широко використовуються у виробництві та промисловості.
- Натрій входить у бурхливу реакцію з водою.
Знаходження натрію у природі
Натрій знаходиться на сьомому місці у списку найпоширеніших на Землі елементів. Також натрій є п'ятим серед самих поширених металів. Серед металів найчастіше натрію зустрічаються лише алюміній, залізо, кальцій та магній.
Натрій не зустрічається у природі у чистому вигляді. Причина цього – висока хімічна активність натрію. Елемент зустрічається у природі у вигляді хлориду, карбонату, нітрату, сульфату та інших солей.
Де ж зустрічається натрій у природі?
По-перше, досить великий вміст натрію зафіксовано у земній корі. Частка речовини становить приблизно 2,6%.
По-друге, натрій та його сполуки у великій кількості зустрічаються у місцях випаровування древніх морів.
Ще одним місцем скупчення натрію та його сполук є океанічні води. Вчені підрахували, що вся сіль, яка є у Світовому океані, становить обсяг близько 19 мільйонів кубічних кілометрів.
Також натрій у невеликих кількостях міститься у живих істотах. При цьому вміст натрію у тварин дещо вищий, ніж у рослинах. Іони натрію у живих організмах виконують найважливішу функцію: сприяють передачі нервових імпульсів.
Застосування натрію у промисловості
Натрій широко використовується у багатьох галузях промисловості: хімічній, металургійній, атомній, харчовій, легкій та інших галузях.
У хімічній промисловості натрій використовується для виробництва різних миючих засобів, добрив і антисептиків.
У металургії натрій використовується у процесі одержання інших речовин, таких як торій, уран, титан, цирконій та інших сполук. Натрій у таких реакціях виступає як відновник.
Також натрій широко використовується в атомній енергетиці. Натрій та його сплави використовують як теплоносій.
У легкій промисловості натрій широко використовують із обробки шкіри.
Натрій є найважливішим елементом харчової промисловості. Хлорид натрію, більш відомий як кухонна сіль, є, мабуть, найпоширенішою харчовою добавкою, без якої не обходиться приготування будь-якої страви.
ВИЗНАЧЕННЯ
Натрій- одинадцятий елемент Періодичної таблиці. Позначення – Na від латинського «natrium». Розташований у третьому періоді, ІА групі. Належить до металів. Заряд ядра дорівнює 11.
Натрій - одне з найпоширеніших елементів Землі. Він виявлений в атмосфері Сонця та у міжзоряному просторі. Найважливіші мінерали натрію: NaCl (галіт), Na 2 SO 4 ×10H 2) (мірабеліт), Na 3 AlF 6 (кріоліт), Na 2 B 4 O 7 ×10H 2) (бура) та ін. Величезний вміст солей натрію в гідросфері (близько 1,5×10 16 т).
Сполуки натрію входять у рослинні і тваринні організми у разі головним образів як NaCl. У крові людини іони Na+ становлять 0,32%, у кістках – 0,6%, у м'язовій тканині – 0,6-1,5%.
У вигляді простої речовини натрій є сріблясто-білим металом (рис.1). Він настільки м'який, що легко ріжеться ножем. Внаслідок легкої окислюваності на повітрі натрій зберігають під шаром гасу.
Рис. 1. Натрію. Зовнішній вигляд.
Атомна та молекулярна маса натрію
ВИЗНАЧЕННЯ
Відносна молекулярна маса речовини (M r)- це число, що показує, у скільки разів маса даної молекули більша за 1/12 маси атома вуглецю, а відносна атомна маса елемента(A r) — у скільки разів середня маса атомів хімічного елемента більша за 1/12 маси атома вуглецю.
Оскільки у вільному стані натрію існує як одноатомних молекул Na, значення його атомної і молекулярної мас збігаються. Вони дорівнюють 22,9898.
Ізотопи натрію
Відомо двадцять ізотопів натрію з масовими числами від 18 до 37, з яких найбільш стабільним є 23 Na з періодом піврозпаду менше хвилини.
Іони натрію
На зовнішньому енергетичному рівні атома натрію є один електрон, який є валентним:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 .
Через війну хімічного взаємодії натрій віддає свій єдиний валентний електрон, тобто. є його донором, і перетворюється на позитивно заряджений іон:
Na 0 -1e → Na +.
Молекула та атом натрію
У вільному стані натрій існує як одноатомних молекул Na. Наведемо деякі властивості, що характеризують атом та молекулу натрію:
Сплави натрію
Найважливіші сфери застосування натрію - це атомна енергетика, металургія, промисловість органічного синтезу. В атомній енергетиці натрій та його сплав з калієм застосовуються як рідкометалеві теплоносії. Сплав натрію з калієм, що містить 77,2% (мас.) кадія, знаходиться в рідкому стані в широкому інтервалі температур, має високий коефіцієнт тепловіддачі і не взаємодіє з більшістю конструкційних матеріалів ні за звичайних, ні за підвищених температур.
Натрій використовується як добавка, що зміцнює свинцеві метали.
З ртуттю натрій утворює твердий сплав - амальгаму натрію, яка іноді використовується як м'якіший відновник замість чистого металу.
Приклади розв'язання задач
ПРИКЛАД 1
| Завдання | Напишіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна здійснити такі перетворення: Na 2 O → NaCl → NaOH → Na. |
| Відповідь | Щоб одержати з оксиду натрію хлорид цього ж металу, необхідно розчинити його в кислоті: Na 2 O+ 2HCl→ 2NaCl + H 2 O. Для отримання гідроксиду натрію з хлориду цього ж металу необхідно розчинити його у воді, однак слід пам'ятати, що гідроліз у цьому випадку не протікає: NaCl+ H 2 O→ NaOH + HCl. Одержання натрію з відповідного гідроксиду можливе, якщо луг піддати електролізу: NaOH ↔ Na + + Cl -; K(-): Na + + e → Na 0: A(+): 4OH - - 4e → 2H 2 O + O 2 . Чи варто після всього цього дивуватися зростання виробництва натрію, що не припиняється? Закінчуємо нашу розповідь про елемент № 11 словами Дмитра Івановича Менделєєва, написаними багато років тому, але подвійно справедливими для наших днів: «Отримання металевого натрію відноситься до найважливіших відкриттів у хімії не тому одному, що через те розширилося і стало більш правильним уявлення про прості тіла. , але тому особливо, що у натрії видно хімічні властивості, лише слабко виражені за іншими загальновідомих металах». Детальна розповідь про хімічні властивості натрію опущена з тієї причини, що це один із небагатьох розділів хімії, які досить повно викладаються у шкільних підручниках.
Як отримують натрійСучасний електролізер для отримання натрію - досить велика споруда, що зовні нагадує піч. Ця «пічка» складена з вогнетривкої цегли і зовні оточена сталевим кожухом. Знизу через дно електролізера введено графітовий анод, оточений кільцеподібною сіткою – діафрагмою. Ця сітка не дає можливості натрію проникнути в анодний простір, де виділяється хлор. Інакше елемент №11 згорів би у хлорі. Анод, до речі, теж кільцеподібний. Він виготовлений зі сталі. Обов'язкова приналежність електролізера – два ковпаки. Один встановлюють над анодом для збору хлору, інший над катодом для відведення натрію. В електролізері завантажують суміш ретельно висушених хлористого натрію та хлористого кальцію. Така суміш плавиться за більш низької температури, ніж чистий хлористий натрій. Зазвичай електроліз ведуть за нормальної температури близько 600°С. На електроди подають постійний струм напругою близько 6; на катоді відбувається розряд іонів Na+ та виділення металевого натрію. Натрій спливає і відводиться у спеціальну збірку (зрозуміло, без доступу повітря). На аноді розряджаються нони хлору Cl – і виділяється газоподібний хлор – цінний побічний продукт натрієвого виробництва. Зазвичай електролізер працює під навантаженням 25 – 30 тис. А, при цьому на добу виробляється 400 – 500 кг натрію та 600 – 700 кг хлору. «САМИЙ МЕТАЛЕВИЙ МЕТАЛ». Так інколи називають натрій. Не зовсім справедливо: в менделеевской таблиці наростання металевих властивостей відбувається у міру просування справа ліворуч і згори донизу. Так що у аналогів натрію по групі – франція, рубідія, цезія, калію – металеві властивості виражені сильніше, ніж у натрію. (Звичайно, маються на увазі лише хімічні властивості.) Але й натрій має повний комплекс «металевих» хімічних властивостей. Він легко віддає свої валентні електрони (по одному на атом), завжди виявляє валентність 1+, має яскраво виражені відновлювальні властивості. Гідроокис натрію NaOH - сильний луг. Усе це пояснюється будовою атома натрію, зовнішньої оболонці якого один електрон, і з ним атом легко розлучається. 
Свідоцтво про реєстрацію ЗМІ ЕЛ № ФС 77 – 57771 від 18.04.2014.
|
