Натрий — различия между версиями

Версия 17:19, 5 апреля 2015

Металлический натрий

Хранение натрия в керосине или в масле

Тест на присутствие натрия — характерный ярко-жёлтый цвет пламени

Натрий (обозначается Na) — химический элемент главной подгруппы первой группы, третьего периода периодической системы Д. И. Менделеева, атомный номер 11; при нормальных условиях — серебристый белый блестящий металл, быстро тускнеет на воздухе, образуя оксиды, карбонаты и основание NaOH.

Относится к щелочным металлам.

Изотопы

Натрий встречается в природе в виде одного стабильного изотопа (натрий-23), искусственно получены многочисленные (около 20) радиоактивные изотопы натрия (массовые числа 18-37), а также 2 ядерных изомера. Из них нашли применение натрий-22 (период полураспада ~2,6 лет) и натрий-24 (период полураспада 15 часов). Первый используется как источник позитронов, а второй (бета-излучатель) — в медицине для лечения лейкемии.

Физические свойства

Металл очень мягкий, легко режется ножом. Относительная атомная масса ~23 а.е.м., плотность при нормальных условиях всего 0,971 г/см³ (то есть натрий легче воды).

Температура плавления — 370,96 K (примерно 98 °C, кипит при 1156,1 K (примерно 883 °C).

Нахождение в природе

Является одним из наиболее распространённых элементов в земной коре. Кларк натрия в земной коре 25 кг/т. Содержание в морской воде — 10,5 г/л.

Из-за высокой химической активности натрий в свободном состоянии в природе не встречается, а присутствует в виде соединений, например NaCl (галит, поваренная соль).

Известны и другие природные соединения натрия, например глауберова соль (десятиводный сульфат натрия) и чилийская селитра (нитрат натрия). Встречаются также гидрокарбонаты (нахколит) и гидраты карбонатов натрия (сода или натрит, термонатрит), трона (Na₂CO₃·NaHCO₃·2H₂O).

Значительная часть натрия в составе соединений содержится в водах океанов и морей, а также залежей каменной соли в месторождениях на суше. Кроме того, соединений натрия много на месте высохших соляных и содовых озёр и лиманов.

Химические свойства

Горение металлического натрия

Как и все щелочные металлы, натрий химически очень активен. Однако, по активности он уступает калию, рубидию, цезию и францию, но превосходит литий, поскольку в группе щелочных металлов реакционная способность увеличивается сверху вниз, то есть с ростом порядкового номера.

Натрий бурно реагирует с водой, восстанавливая её до водорода, при этом образуется сильное основание (щёлочь) NaOH:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑

Если бросить кусочек натрия в воду, то он начнёт скользить по воде и плавиться, так как при взаимодействии натрия с водой выделяется большое количество теплоты. Водород, получившийся как побочный продукт в этой реакции может при этом загореться.

Натрий окисляется кислородом при комнатной температуре, давая оксид. При сгорании натрия на воздухе получается пероксид.

Активно взаимодействует со галогенами: фтором, хлором и бромом, образуя галогениды состава NaX, где X — галоген.

С азотом реагирует очень трудно.

С аммиаком при нагревании образует амид:

2Na + 2NH₃ → 2NaNH₂ + H₂↑

С серой, селеном и теллуром активно реагирует, при этом получаются халькогениды состава Na₂X, NaX, NaX₂ и Na₂X₅.

Легко реагирует с кислотами, например серной, соляной и азотной. Продуктами реакции являются сульфат, хлорид и нитрат натрия соответственно.

Соли натрия хорошо растворяются в воде.

Со ртутью натрий образует амальгаму (сплав металла с ртутью).

В соединениях натрий одновалентен.

Натрий является сильным восстановителем.

В ряду напряжений стоит до водорода, между кальцием и актинием.

Хранение

Чтобы предотвратить окисление натрия, его, как правило, хранят под слоем керосина или масла.

Получение

В промышленности чистый натрий получают электролизом расплава хлорида натрия или гидроксида натрия:

2NaCl → 2Na + Cl₂↑

4NaOH → 4Na + 2H₂O↑ + O₂↑

Если проводить электролиз раствора хлорида натрия, то получается щёлочь, хлор и водород.

Натрий также можно получить термическим разложением азида NaN₃ и цирконийтермическим методом.

Источники

• Большая Советская Энциклопедия — Натрий.
• Натрий. Химическая энциклопедия.