Caracteristica de sodiu. Formula de sodiu. Proprietățile sodiului și interacțiunea acestuia cu diverse substanțe

Na2O → NaCl → NaOH → Na.

Na2O + 2HCl → 2NaCl + H 2 O.

Pentru a obține hidroxid de sodiu din clorura aceluiași metal, este necesar să îl dizolvați în apă, cu toate acestea, trebuie amintit că hidroliza nu se desfășoară în acest caz:

NaCI + H20 → NaOH + HCI.

Obținerea de sodiu din hidroxidul corespunzător este posibilă dacă alcalinul este supus electrolizei:

NaOH ↔ Na + + Cl -;

K (-): Na + + e → Na 0:

A (+): 4OH - - 4e → 2H 2 O + O 2.

Sodiu (Natrium), Na, element chimic din grupa I a sistemului periodic al lui Mendeleev: numărul atomic 11, masa atomică 22.9898; un metal moale alb-argintiu care se oxidează rapid de la suprafață în aer. Elementul natural constă dintr-un izotop stabil, 23 Na.

Referință istorică. Compușii naturali ai sodiului - clorură de sodiu NaCl, sodă Na 2 CO 3 - sunt cunoscuți din cele mai vechi timpuri. Numele de "sodiu" provine din arabul natrun, grecesc. azot, denumit inițial sodă naturală. Deja în secolul al XVIII-lea, chimiștii cunoșteau mulți alți compuși de sodiu. Cu toate acestea, metalul în sine a fost obținut abia în 1807 de G. Davy prin electroliza hidroxidului de sodiu NaOH. În Marea Britanie, SUA, Franța, elementul se numește sodiu (din cuvântul spaniol soda - sifon), în Italia - sodio.

Distribuția sodiului în natură. Sodiul este un element tipic în scoarța superioară. Conținutul său mediu în litosferă este de 2,5% din greutate, în rocile magmatice acide (granite și altele) 2,77, în bazice (bazalți și altele) 1,94, în ultrabazice (roci de manta) 0,57. Datorită izomorfismului Na + și Ca 2+, datorită apropierii razelor lor ionice, în roci magmatice se formează feldspati de sodiu-calciu (plagioclasi). În biosferă, există o diferențiere accentuată a sodiului: rocile sedimentare sunt în medie epuizate în sodiu (în argile și șisturi 0,66%), puțin din acesta în majoritatea solurilor (în medie 0,63%). Numărul total de minerale de sodiu este de 222. Na este slab reținut pe continente și este adus de râuri în mări și oceane, unde conținutul său mediu este de 1,035% (Na este principalul element metalic al apei de mare). În timpul evaporării în lagunele de coastă-mare, precum și în lacurile continentale de stepe și deșerturi, se depun săruri de sodiu, formând straturi de roci purtătoare de sare. Principalele minerale care sunt sursa de sodiu și compușii săi sunt halit (sare de rocă) NaCl, azotat chilian NaNO 3, thenardit Na 2 SO 4, mirabilit Na 2 SO 4 10H 2 O, tron \u200b\u200bNaH (CO 3) 2 2H 2 O Na - un bioelement important, materia vie conține în medie 0,02% Na; la animale este mai mult decât la plante.

Proprietățile fizice ale sodiului. La temperaturi obișnuite, sodiul cristalizează într-o rețea cubică, a \u003d 4,28 Å. Raza atomică 1,86 Å, raza ionică Na + 0,92 Å. Densitate 0,968 g / cm 3 (19,7 ° C), punct de topire 97,83 ° C, punct de fierbere 882,9 ° C; căldură specifică (20 ° C) 1,23 · 10 3 J / (kg · K) sau 0,295 cal / (g · deg); coeficient de conductivitate termică 1,32 · 10 2 W / (m · K) sau 0,317 cal / (cm · sec · deg); coeficient de temperatură de expansiune liniară (20 ° C) 7,1 · 10 -5; rezistență electrică specifică (0 ° C) 4,3 · 10-8 ohmi · m (4,3 · 10-6 ohmi · cm). Sodiul este paramagnetic, susceptibilitatea magnetică specifică este de + 9,2 · 10 -6; foarte plastic și moale (ușor de tăiat cu un cuțit).

Proprietățile chimice ale sodiului. Potențialul normal al electrodului de sodiu este de -2,74 V; potențialul electrodului în topitură este de 2,4 V. Vaporii de sodiu conferă flăcării o culoare galben aprins caracteristică. Configurația electronilor externi ai atomului este 3s 1; în toți compușii cunoscuți, sodiul este monovalent. Activitatea sa chimică este foarte mare. În interacțiune directă cu oxigenul, în funcție de condiții, se formează un oxid Na2 O sau peroxid Na2O2 - substanțe cristaline incolore. Cu apă, sodiul formează hidroxid de NaOH și H2; reacția poate fi însoțită de o explozie. Acizii minerali formează sărurile solubile în apă corespunzătoare cu sodiu, cu toate acestea, în raport cu 98-100% acid sulfuric, sodiul este relativ inert.

Reacția sodiului cu hidrogenul începe la 200 ° C și duce la formarea hidrurii NaH, o substanță cristalină higroscopică incoloră. Sodiul interacționează direct cu fluor și clor direct la temperatura obișnuită, cu brom - numai atunci când este încălzit; nu se observă nicio interacțiune directă cu iodul. Reacționează violent cu sulf, formând sulfură de sodiu, interacțiunea vaporilor de sodiu cu azotul în câmpul unei descărcări electrice liniștite duce la formarea nitrurii de Na 3 N, și cu carbonul la 800-900 ° C - la formarea Na 2 C 2 carbură.

Sodiul se dizolvă în amoniac lichid (34,6 g la 100 g NH3 la 0 ° C) pentru a forma complexe de amoniac. Când amoniacul gazos este trecut prin sodiu topit la 300-350 ° C, se formează amină sodică NaNH 2, o substanță cristalină incoloră ușor descompusă de apă. Se cunoaște un număr mare de compuși organosodici, care sunt foarte asemănători ca proprietăți chimice compușilor organolitici, dar îi depășesc în reactivitate. Compușii organosodici sunt utilizați în sinteza organică ca agenți de alchilare.

Sodiul se găsește în multe aliaje practic importante. Aliajele Na - K, conținând 40-90% K (în masă) la o temperatură de aproximativ 25 ° C, sunt lichide alb-argintii cu activitate chimică ridicată, inflamabile în aer. Conductivitatea electrică și conductivitatea termică a aliajelor de Na - K lichide sunt mai mici decât valorile corespunzătoare pentru Na și K. Amalgamele de sodiu se obțin cu ușurință prin introducerea sodiului metalic în mercur; peste 2,5% Na (în greutate) sunt deja solide la temperaturi ambiante.

Obținerea de sodiu. Principala metodă industrială de producție a sodiului este electroliza topiturii clorurii de sodiu care conține aditivi KCl, NaF, CaCl 2 și alții, care reduc punctul de topire a sării la 575-585 ° C. Electroliza NaCl pur ar avea ca rezultat o mare pierdere de evaporare a sodiului, deoarece punctele de topire ale NaCl (801 ° C) și punctul de fierbere al Na (882,9 ° C) sunt foarte apropiate. Electroliza se efectuează în electrolizatori cu diafragmă, catodii sunt din fier sau cupru, anodii sunt din grafit. Clorul se obține simultan cu sodiul. Vechea metodă de producere a sodiului este electroliza hidroxidului de sodiu topit NaOH, care este mult mai scump decât NaCl, dar se descompune electrolitic la o temperatură mai mică (320-330 ° C).

Aplicarea de sodiu. Sodiul și aliajele sale sunt utilizate pe scară largă ca purtători de căldură pentru procesele care necesită încălzire uniformă în intervalul 450-650 ° C - în supapele motorului aeronavei și în special în centralele nucleare. În acest din urmă caz, aliajele Na-K servesc ca lichide de răcire metalice lichide (ambele elemente au secțiuni transversale mici pentru absorbția neutronilor termici, pentru Na 0.49 hambar), aceste aliaje se disting prin puncte de fierbere ridicate și coeficienți de transfer de căldură și nu interacționează cu materialele structurale la temperaturi ridicate dezvoltate în reactoarele nucleare cu energie. Compusul NaPb (10% Na în masă) este utilizat la producerea plumbului tetraetilic, cel mai eficient agent anti-tampon. În aliajul pe bază de plumb (0,73% Ca, 0,58% Na și 0,04% Li) utilizat pentru fabricarea rulmenților de osie pentru vagoanele de cale ferată, sodiul este un aditiv de întărire. În metalurgie, sodiul servește ca agent de reducere activ în producerea unor metale rare (Ti, Zr, Ta) prin metodele metalotermiei; în sinteza organică - în reacțiile de reducere, condensare, polimerizare și altele.

Datorită activității chimice ridicate a sodiului, manipularea acestuia necesită prudență. Este deosebit de periculos dacă apa intră în contact cu sodiu, ceea ce poate duce la incendiu și explozie. Ochii trebuie protejați cu ochelari, mâini - cu mănuși groase de cauciuc; Contactul cu sodiu cu pielea sau hainele umede poate provoca arsuri severe.

Sodiu în organism. Sodiul este unul dintre elementele principale implicate în metabolismul mineral al animalelor și al oamenilor. Conține în principal în fluide extracelulare (în eritrocitele umane aproximativ 10 mmol / kg, în serul sanguin 143 mmol / kg); participă la menținerea presiunii osmotice și a echilibrului acido-bazic, la conducerea impulsurilor nervoase. Necesarul zilnic uman de clorură de sodiu variază de la 2 la 10 g și depinde de cantitatea de sare pierdută în transpirație. Concentrația ionilor de sodiu din organism este reglată în principal de hormonul cortexului suprarenal - aldosteron. Conținutul de sodiu din țesuturile plantelor este relativ ridicat (aproximativ 0,01% din greutatea umedă). La halofite (specii care cresc pe soluri foarte saline), sodiul creează o presiune osmotică ridicată în seva celulară și facilitează astfel extracția apei din sol.

În medicină, sulfat de sodiu, clorură de NaCI (pentru pierderea de sânge, pierderea de lichide, vărsături etc.), borat de Na 2 B 4 O 7 10H 2 O (ca antiseptic), bicarbonat de NaHCO 3 (ca expectorant, precum și pentru spălare și clătirea cu rinită, laringită și altele), tiosulfat de Na 2 S 2 O 3 5H 2 O (agent antiinflamator, desensibilizant și antitoxic) și citrat Na 3 C 6 H 5 O 7 5½H 2 O (un medicament din grup de anticoagulante).

Izotopii radioactivi obținuți artificial 22 Na (timpul de înjumătățire T ½ \u003d 2,64 g) și 24 Na (T ½ \u003d 15 h) sunt utilizați pentru a determina debitul sanguin în anumite părți ale sistemului circulator în bolile cardiovasculare și pulmonare, obliterând endarterita și altele ... Soluțiile radioactive de săruri de sodiu (de exemplu, 24 NaCl) sunt, de asemenea, utilizate pentru a determina permeabilitatea vasculară, pentru a studia conținutul total de sodiu schimbabil în organism, metabolismul sării de apă, absorbția din intestin, procesele de activitate nervoasă și în unele alte studii experimentale.

Sodiul (latin Natrium, notat cu simbolul Na) este un element cu numărul atomic 11 și greutatea atomică 22.98977. Este un element al subgrupului principal al primului grup, a treia perioadă a sistemului periodic al elementelor chimice ale lui Dmitri Ivanovici Mendeleev. O substanță simplă de sodiu este moale, cu topire redusă (punctul de topire 97,86 ° C), plastic, ușor (densitate 0,968 g / cm3), un metal alcalin de culoare alb-argintiu.

Sodiul natural este format dintr-un singur izotop cu un număr de masă de 23. În prezent sunt cunoscuți în total 15 izotopi și 2 izomeri nucleari. Majoritatea izotopilor radioactivi produși artificial au un timp de înjumătățire mai mic de un minut. Doar doi izotopi au un timp de înjumătățire relativ lung: pozitronul care emite 22Na cu un timp de înjumătățire de 2,6 ani, care este utilizat ca sursă de pozitroni și în cercetarea științifică, și 24Na, cu un timp de înjumătățire de 15 ore, utilizat în medicament pentru diagnosticarea și tratarea unor forme de leucemie.

Sodiul sub formă de diverși compuși este cunoscut din cele mai vechi timpuri. Clorura de sodiu (NaCl) sau sarea de masă este unul dintre cei mai importanți compuși vitali, se crede că a devenit cunoscut omului în neolitic, adică se dovedește că omenirea folosește clorura de sodiu de mai bine de șase mii de ani! În Vechiul Testament se menționează o substanță numită „neter”, ea a fost folosită ca detergent. Cel mai probabil este soda, carbonatul de sodiu, care se găsește în apele lacurilor sărate din Egipt.

În secolul al XVIII-lea, chimiștii cunoșteau deja un număr mare de compuși de sodiu; sărurile acestui metal erau utilizate pe scară largă în medicină și industria textilă (pentru vopsirea țesăturilor și bronzarea pielii). Cu toate acestea, sodiul metalic a fost obținut abia în 1807 de chimistul englez Humphrey Davy.

Cele mai importante domenii de aplicare a sodiului sunt energia nucleară, metalurgia și industria sintezei organice. În energia nucleară, sodiul și aliajul său cu potasiu sunt folosite ca lichide de răcire metalice lichide. În metalurgie, o serie de metale refractare sunt obținute prin metoda metalului sodic, reducând KOH cu sodiu pentru a elibera potasiu. În plus, sodiul este utilizat ca aditiv care întărește aliajele de plumb. În industria sintezei organice, sodiul este utilizat la prepararea multor substanțe. Sodiul acționează ca un catalizator în producerea unor polimeri organici. Cei mai importanți compuși de sodiu sunt oxidul de sodiu Na2O, peroxidul de sodiu Na2O2 și hidroxidul de sodiu NaOH. Peroxidul de sodiu este utilizat pentru albirea țesăturilor, pentru regenerarea aerului în încăperi izolate. Hidroxidul de sodiu este unul dintre cele mai importante produse din industria chimică principală. Se consumă în cantități colosale pentru purificarea produselor rafinate cu petrol. În plus, hidroxidul de sodiu este utilizat pe scară largă în industria de săpun, hârtie, textile și alte industrii, precum și în producția de fibre artificiale.

Sodiul este unul dintre cele mai importante elemente implicate în metabolismul mineral al animalelor și al oamenilor. În corpul uman, sodiul sub formă de săruri solubile (clorură, fosfat, bicarbonat) se găsește în principal în fluidele extracelulare - plasma sanguină, limfa și sucurile digestive. Presiunea osmotică a plasmei sanguine este menținută la nivelul necesar, în principal datorită clorurii de sodiu.

Simptomele unei deficiențe de sodiu sunt pierderea în greutate, vărsăturile, gazele din tractul gastro-intestinal și absorbția afectată a aminoacizilor și a monozaharidelor. Deficitul prelungit provoacă crampe musculare și nevralgie. Un exces de sodiu determină umflarea picioarelor și a feței, precum și creșterea excreției de potasiu în urină.

Proprietăți biologice

Sodiul aparține grupului de macronutrienți, care împreună cu oligoelementele joacă un rol important în metabolismul mineral al animalelor și al oamenilor. Macronutrienții se găsesc în organism în cantități semnificative, în medie de la 0,1 la 0,9% din greutatea corporală. Conținutul de sodiu din corpul unui adult este de 55-60 g la 70 kg de greutate corporală. Elementul numărul unsprezece se găsește în principal în fluidele extracelulare: în sânge - 160-240 mg, în plasmă - 300-350 mg, în eritrocite - 50-130 mg. Țesutul osos conține până la 180 mg sodiu, smalțul dinților este mult mai bogat în acest macronutrienți - 250 mg. Până la 250 mg este concentrat în plămâni, 185 mg sodiu în inimă. Țesutul muscular conține aproximativ 75 mg sodiu.

Funcția principală a sodiului în corpul oamenilor, animalelor și chiar al plantelor este de a menține echilibrul de intrare-sare în celule, de a regla presiunea osmotică și echilibrul acido-bazic. Din acest motiv, conținutul de sodiu din celulele vegetale este destul de ridicat (aproximativ 0,01% pe greutate umedă), sodiul creează o presiune osmotică ridicată în seva celulară și facilitează astfel extracția apei din sol. La om și animale, sodiul este responsabil pentru normalizarea activității neuromusculare (implicată în conducerea normală a impulsurilor nervoase) și menține mineralele necesare în sânge într-o stare dizolvată. În general, rolul sodiului în reglarea metabolismului este mult mai larg, deoarece acest element este necesar pentru creșterea și starea normală a corpului. Sodiul acționează ca un „curier”, livrând diferite substanțe către fiecare celulă, cum ar fi zahărul din sânge. Previne apariția căldurii sau a insolării și are, de asemenea, un efect vasodilatator pronunțat.

Sodiul interacționează activ cu alte elemente, astfel încât împreună cu clorul împiedică scurgerea fluidelor din vasele de sânge în țesuturile adiacente. Cu toate acestea, principalul „partener” al sodiului este potasiul, în cooperare cu care îndeplinesc majoritatea funcțiilor de mai sus. Aportul zilnic optim de sodiu pentru copii este de 600 până la 1.700 de miligrame, iar pentru adulți, de la 1.200 la 2.300 de miligrame. În echivalentul sării de masă (cea mai populară și ușor disponibilă sursă de sodiu), aceasta corespunde la 3-6 grame pe zi (100 de grame de sare de masă conțin 40 de grame de sodiu). Necesarul zilnic de sodiu depinde în principal de cantitatea de sare pierdută în transpirație și poate ajunge până la 10 grame de NaCl. Sodiul se găsește în aproape toate alimentele (în cantități semnificative în pâinea de secară, ouă de pui, brânză tare, carne de vită și lapte), dar cea mai mare parte a corpului obține din sarea de masă. Asimilarea celui de-al unsprezecelea element are loc în principal în stomac și în intestinul subțire, vitamina D promovează o mai bună absorbție a sodiului. În același timp, alimentele bogate în proteine \u200b\u200bși mai ales sărate pot duce la dificultăți de absorbție. Concentrația ionilor de sodiu în organism este reglementată în principal de hormonul cortexului suprarenal - aldosteron, rinichii fie rețin, fie secretă sodiu, în funcție de faptul dacă o persoană abuzează sau primește mai puțin sodiu. Din acest motiv, în condiții externe normale și funcționarea corectă a rinichilor, nu pot apărea deficiențe de sodiu și nici exces. Lipsa acestui element poate apărea cu o serie de diete vegetariene. În plus, persoanele cu ocupații fizice grele și sportivii suferă pierderi abundente de sodiu cu transpirație. Lipsa de sodiu este posibilă și cu diverse otrăviri, însoțite de transpirație abundentă, vărsături și diaree. Cu toate acestea, acest dezechilibru poate fi completat cu ușurință cu apă minerală, cu care organismul primește nu numai sodiu, ci și o anumită cantitate de alte săruri minerale (potasiu, clor și litiu).

Cu o lipsă de sodiu (hiponatremie), există manifestări precum pierderea poftei de mâncare, scăderea gustului, crampe stomacale, greață, vărsături, formarea de gaze, ca o consecință a tuturor acestor - o scădere puternică în greutate. Deficitul prelungit provoacă crampe musculare și nevralgie: pacientul poate întâmpina dificultăți de echilibrare la mers, amețeli și oboseală și poate apărea șoc. Simptomele deficitului de sodiu includ, de asemenea, probleme de memorie, modificări bruște ale dispoziției și depresie.

Un exces de sodiu determină retenția de apă în organism, ca urmare - o creștere a densității sângelui, prin urmare, o creștere a tensiunii arteriale (hipertensiune arterială), edem și boli vasculare. În plus, excesul de sodiu duce la creșterea excreției de potasiu în urină. Cantitatea maximă de sare care poate fi procesată de rinichi este de aproximativ 20-30 de grame, mai mult pune deja viața în pericol!

În medicină, se utilizează un număr mare de preparate de sodiu, cele mai utilizate fiind sulfatul de sodiu, clorura (pentru pierderea de sânge, pierderea de lichide, vărsături); tiosulfat Na2S2O3 ∙ 5H2O (agent antiinflamator și antitoxic); borat Na2B4O7 ∙ 10H2O (antiseptic); bicarbonat de NaHCO3 (ca expectorant, precum și pentru spălare și clătire cu rinită, laringită).

Sarea de masă, un condiment alimentar de neînlocuit și valoros, este cunoscută din cele mai vechi timpuri. Astăzi, clorura de sodiu este un produs ieftin, alături de cărbune, calcar și sulf, este inclusă în așa-numitele „patru mari” materii prime minerale, cele mai esențiale pentru industria chimică. Dar au existat momente în care sarea era egală în preț cu aurul. De exemplu, în Roma antică, legionarii primeau adesea salarii nu în bani, ci în sare, de unde și cuvântul soldat. Sarea a fost livrată Rusiei Kievului din regiunea Carpaților, precum și din lacurile sărate și estuarele mării Negre și Azov. Extragerea și livrarea acesteia a fost atât de costisitoare încât la sărbătorile solemne a fost servită pe mese numai pentru oaspeții nobili, în timp ce ceilalți s-au împrăștiat „fără sare”. Chiar și după anexarea regatului Astrahan cu lacurile sale sărate din regiunea Mării Caspice la Rusia, prețul sării nu a scăzut, ceea ce a provocat nemulțumirea în rândul celor mai sărace segmente ale populației, care a devenit o răscoală cunoscută sub numele de Revolta de sare ( 1648). Petru I, în 1711, a introdus monopolul comerțului cu sare ca materie primă importantă din punct de vedere strategic, dreptul exclusiv la comerțul cu sare pentru stat a existat până în 1862. Până acum s-a păstrat tradiția străveche de întâmpinare a oaspeților cu „pâine și sare”, ceea ce însemna împărtășirea celor mai scumpe lucruri din casă.

Toată lumea știe expresia: „Pentru a recunoaște o persoană, trebuie să mănânci o kilogramă de sare cu el”, dar puțini oameni s-au gândit la semnificația acestei fraze. Se estimează că o persoană consumă până la 8 kilograme de clorură de sodiu pe an. Se pare că fraza de captură implică doar un an - la urma urmei, o pudă de sare (16 kg) împreună poate fi consumată în această perioadă.

Conductivitatea sodică este de trei ori mai mică decât conductivitatea cuprului. Cu toate acestea, sodiul este de nouă ori mai ușor; se pare că firele de sodiu, dacă ar exista, ar fi mai ieftine decât firele de cupru. Este adevărat, există bare de oțel umplute cu sodiu proiectate pentru curenți mari.

Se estimează că sarea de rocă într-o cantitate echivalentă cu conținutul de clorură de sodiu din Oceanul Mondial ar ocupa un volum de 19 milioane de metri cubi. km (cu 50% mai mult decât volumul total al continentului nord-american deasupra nivelului mării). O prismă a acestui volum cu o suprafață de bază de 1 km2 poate ajunge pe Lună de 47 de ori! Sarea extrasă din apele mării ar putea umple întregul pământ al globului cu un strat de 130 m! Acum, producția totală de clorură de sodiu din apa de mare a ajuns la 6-7 milioane de tone pe an, ceea ce reprezintă aproximativ o treime din producția mondială totală.

Când peroxidul de sodiu interacționează cu dioxidul de carbon, procesul este inversat la respirație:

2Na2О2 + 2СО2 → 2Na2CO3 + О2

În timpul reacției, dioxidul de carbon este legat și oxigenul este eliberat. Această reacție și-a găsit aplicarea în submarine pentru regenerarea aerului.

Un fapt interesant a fost stabilit de oamenii de știință canadieni. Ei au descoperit că sodiul este eliminat rapid din corp la persoanele temperate și iritabile. Oamenii calmi și binevoitori, precum și cei care experimentează emoții pozitive, de exemplu, iubiții, această substanță este bine absorbită.

Cu ajutorul sodiului la o distanță de 113 mii de km de Pământ, la 3 ianuarie 1959, a fost creată o cometă artificială prin injectarea vaporilor de sodiu în spațiul mondial dintr-o navă spațială sovietică care zboară spre Lună. Strălucirea strălucitoare a cometei de sodiu a făcut posibilă clarificarea traiectoriei primului avion care a trecut pe ruta Pământ - Lună.

Sursele care conțin cantități mari de sodiu sunt: \u200b\u200bsare de mare rafinată, sosuri de soia de înaltă calitate, diverse murături, varză murată, bulionuri de carne. Cel de-al unsprezecelea element se găsește în cantități mici în alge marine, stridii, crabi, morcovi și sfeclă proaspătă, cicoare, țelină și păpădie.

Istorie

Compușii naturali ai sodiului - clorură de sodiu NaCl și sodă Na2CO3 - sunt cunoscuți de om din cele mai vechi timpuri. Vechii egipteni foloseau sifon natural extras din apele lacurilor de sodă pentru îmbălsămare, albire a pânzei, gătirea alimentelor, fabricarea de vopsele și glazuri. Egiptenii au numit acest compus neter, totuși, acest termen se referea nu numai la sifon natural, ci și la alcali în general, inclusiv la cel obținut din cenușa vegetală. Ulterior sursele grecești (Aristotel, Dioscoride) și romane (Plutarh) menționează și această substanță, dar deja sub denumirea de „azot”. Vechiul istoric roman Pliniu cel Bătrân a scris că în delta Nilului, soda (el o numește „nitru”) a fost izolată de apa râului, sub formă de bucăți mari, a fost scoasă la vânzare. Cu o cantitate mare de impurități, în principal cărbune, o astfel de sifon avea o culoare gri și, uneori, chiar și neagră. În literatura arabă medievală apare termenul „natron”, din care treptat în secolele XVII-XVIII. se formează termenul „sifon”, adică baza din care se poate obține sarea de masă. De la „natra” provine denumirea modernă a elementului.

Abrevierea modernă „Na” și cuvântul latin „natrium” au fost folosite pentru prima dată în 1811 de academicianul, fondatorul Societății suedeze a medicilor Jens Jakob Berzelius pentru a desemna săruri minerale naturale, care includeau sodă. Acest nou termen a schimbat denumirea inițială „sodiu”, care a fost dată metalului de chimistul englez Humphrey Davy, care a fost primul care a obținut sodiu metalic. Se crede că Davy a fost ghidat de numele latin pentru sifon - „sifon”, deși există o altă presupunere: în limba arabă există un cuvânt „suda”, adică durere de cap, în antichitate această afecțiune era tratată cu sifon. Trebuie remarcat faptul că în mai multe țări din Europa de Vest (Marea Britanie, Franța, Italia), precum și în Statele Unite ale Americii, sodiul se numește sodiu.

În ciuda faptului că compușii de sodiu erau cunoscuți de foarte mult timp, a fost posibil să se obțină un metal pur abia în 1807, de către chimistul englez Humphrey Davy, ca urmare a electrolizei soda caustică solidă ușor umezită NaOH. Faptul este că sodiul nu a putut fi obținut prin metode chimice tradiționale - datorită activității ridicate a metalului, în timp ce metoda lui Davy era înaintea gândirii științifice și a dezvoltărilor tehnice din acea vreme. La începutul secolului al XIX-lea, singura sursă de curent cu adevărat aplicabilă și adecvată era un pol volt. Cel folosit de Davy avea 250 de perechi de plăci de cupru și zinc. Procesul descris de D.I. Într-una din lucrările sale, Mendeleev a fost extrem de complex și consumă multă energie: „Prin conectarea unei bucăți de sodă caustică umedă (pentru a atinge conductivitatea galvanică) cu polul pozitiv (din cupru sau cărbune) și scobirea unei depresiuni în ea, în care mercur a fost turnat, conectat la polul negativ (catodul) unei puternice coloane voltaice, Davy a observat că în mercur, când trece curentul, un metal special, mai puțin volatil decât mercurul și capabil să descompună apa, formând din nou sodă caustică, se dizolvă. Datorită intensității sale energetice ridicate, metoda alcalină a câștigat acceptarea industrială abia la sfârșitul secolului al XIX-lea - odată cu apariția unor surse de energie mai avansate, iar în 1924 inginerul american G. Downs a schimbat fundamental procesul de producție electrolitică a sodiului, înlocuind alcalin cu sare de masă mult mai ieftină.

La un an după descoperirea lui Davy, Joseph Gay-Lussac și Louis Thénard au obținut sodiu nu prin electroliză, ci prin reacția sodei caustice cu fierul încălzit la căldură roșie. Mai târziu, Saint-Clair Deville a dezvoltat o metodă prin care sodiul a fost obținut prin reducerea sifonului cu cărbune în prezența calcarului.

Fiind în natură

Sodiul este unul dintre cele mai comune elemente - al șaselea din punct de vedere al conținutului cantitativ în natură (al nemetalelor, doar oxigenul este mai mare - 49,5% și siliciu - 25,3%) și al patrulea dintre metale (doar fierul este mai frecvent - 5,08 %, aluminiu - 7, 5% și calciu - 3,39%). Clarke-ul său (conținutul mediu în scoarța terestră), conform diferitelor estimări, variază de la 2,27% în masă la 2,64%. Cea mai mare parte a acestui element se găsește în diverși aluminosilicați. Sodiul este un element tipic al părții superioare a scoarței terestre; acesta poate fi ușor urmărit de gradul de conținut de metal din diferite roci. Deci, cea mai mare concentrație de sodiu - 2,77% din greutate - se află în rocile magmatice acide (granite și multe altele), în rocile bazice (bazalturi și altele asemenea), conținutul mediu al celui de-al unsprezecelea element este deja de 1,94% din greutate. Rocile ultrabazice ale mantalei au cel mai mic conținut de sodiu - doar 0,57%. Rocile sedimentare (argile și șisturi) sunt, de asemenea, sărace în elementul al unsprezecelea - 0,66% din greutate, nu sunt bogate în sodiu și în majoritatea solurilor - un conținut mediu de aproximativ 0,63%.

Datorită activității sale chimice ridicate în natură, sodiul se găsește exclusiv sub formă de săruri. Numărul total de minerale de sodiu cunoscute este mai mare de două sute. Cu toate acestea, nu toate sunt considerate cele mai importante, fiind principalele surse de obținere a acestui metal alcalin și a compușilor săi. Merită menționat halit (sare de rocă) NaCl, mirabilit (sare Glauber) Na2SO4 10H2O, azotat chilian NaNO3, criolit Na3, tinkal (borax) Na2B4O7 ∙ 10H2O, tron \u200b\u200bNaHCO3 ∙ Na2CO3 ∙ 2H2O, thenardit și albit natural, de exemplu, Na2SO Na nefelina, conținând în plus față de sodiu și alte elemente. Ca urmare a izomorfismului Na + și Ca2 +, care se datorează proximității razelor lor ionice, în roci magne se formează feldspati de sodiu-calciu (plagioclasi).

Sodiul este principalul element metalic din apa de mare, se estimează că apele Oceanului Mondial conțin 1,5 1016 tone de săruri de sodiu (concentrația medie a sărurilor solubile în apele Oceanului Mondial este de aproximativ 35 ppm, care este de 3,5% greutate, ponderea de sodiu din acestea reprezintă 1,07%). Această concentrație ridicată se datorează așa-numitului ciclu de sodiu din natură. Faptul este că acest metal alcalin este destul de slab reținut pe continente și este transportat activ de apele râurilor către mări și oceane. În timpul evaporării în lagunele costiere-marine, precum și în lacurile continentale de stepe și deșerturi, se depun săruri de sodiu, formând straturi de roci purtătoare de sare. Depozite similare de săruri de sodiu într-o formă relativ pură există pe toate continentele, ca urmare a evaporării mărilor antice. Aceste procese au loc încă în timpul nostru, un exemplu este Salt Lake, situat în Utah (SUA), Baskunchak (Rusia, districtul Akhtubinsky), lacurile sărate ale teritoriului Altai (Rusia), precum și Marea Moartă și alte locuri similare .

Sarea de rocă formează depozite subterane vaste (adesea sute de metri grosime), care conțin peste 90% NaCl. Câmpul tipic de sare Cheshire (principala sursă de clorură de sodiu din Marea Britanie) acoperă o suprafață de 60 pe 24 km și are o grosime a stratului de sare de aproximativ 400 m. Numai acest câmp este estimat la peste 1011 tone.

În plus, sodiul este un bioelement important; se găsește în cantități relativ mari în organismele vii (în medie 0,02%, în principal sub formă de NaCl) și este mai mare la animale decât la plante. Prezența sodiului se găsește în atmosfera Soarelui și în spațiul interstelar. Un strat de sodiu atomic a fost găsit în straturile superioare ale atmosferei (la o altitudine de aproximativ 80 de kilometri). Faptul este că la o astfel de altitudine, oxigenul, vaporii de apă și alte substanțe cu care s-ar putea interacționa sodiul sunt aproape complet absente.

Cerere

Sodiul metalic și compușii săi sunt folosiți pe scară largă în diverse industrii. Datorită reactivității sale ridicate, acest metal alcalin este utilizat în metalurgie ca agent de reducere pentru producția de metale precum niobiu, titan, hafniu și zirconiu prin metoda metalotermie. Încă din prima jumătate a secolului al XIX-lea, sodiul a fost utilizat pentru izolarea aluminiului (din clorura de aluminiu); astăzi, cel de-al unsprezecelea element și sărurile sale sunt încă utilizate ca modificator în producția unor tipuri de aliaje de aluminiu turnat. Sodiul este, de asemenea, utilizat într-un aliaj pe bază de plumb (0,58% Na), care este utilizat la fabricarea rulmenților de osie pentru vagoanele de cale ferată; metalul alcalin din acest aliaj este un element de întărire. Sodiul și aliajele sale cu potasiu sunt lichide de răcire lichide în reactoarele nucleare - la urma urmei, ambele elemente au secțiuni transversale mici de absorbție a neutronilor termici (0,49 hambar pentru Na). În plus, aceste aliaje se disting prin puncte de fierbere ridicate și coeficienți de transfer de căldură și nu interacționează cu materiale structurale la temperaturi ridicate dezvoltate în reactoarele nucleare, fără a afecta deci reacția în lanț.

Cu toate acestea, nu numai energia nucleară folosește sodiul ca purtător de căldură - elementul 11 \u200b\u200beste utilizat pe scară largă ca purtător de căldură pentru procesele care necesită încălzire uniformă în intervalul de temperatură de la 450 la 650 ° C - în supapele motorului aeronavei, în supapele de evacuare ale camioanelor, în mașini de turnat prin injecție.presiune. Un aliaj de sodiu, potasiu și cesiu (Na 12%, K 47%, Cs 41%) are un punct record de topire scăzut (doar 78 ° C), din acest motiv a fost propus ca mediu de lucru pentru motoarele cu rachetă ionică. În industria chimică, sodiul este utilizat în producția de săruri de cianură, detergenți sintetici (detergenți) și produse farmaceutice. În producția de cauciuc artificial, sodiul joacă rolul unui catalizator care combină moleculele de butadienă într-un produs care nu are proprietăți inferioare celor mai bune calități ale cauciucului natural. Compusul NaPb (10% Na în masă) este utilizat la producerea plumbului tetraetilic, cel mai eficient agent anti-tampon. Vaporii de sodiu sunt folosiți pentru umplerea lămpilor cu descărcare la presiune înaltă și joasă (NLVD și NLND). O lampă de sodiu este umplută cu neon și conține o cantitate mică de sodiu metalic; atunci când o astfel de lampă este aprinsă, descărcarea începe în neon. Căldura eliberată în timpul descărcării evaporă sodiul și, după un timp, lumina roșie a neonului este înlocuită de strălucirea galbenă a sodiului. Lămpile de sodiu sunt surse puternice de lumină cu randament ridicat (până la 70% în condiții de laborator). Eficiența ridicată a lămpilor de sodiu a făcut posibilă utilizarea acestora pentru iluminarea autostrăzilor, gărilor, porturilor și a altor obiecte de mari dimensiuni. Deci, lămpile NLVD de tip DNaT (Arc Sodium Tubular), care dau lumină galbenă strălucitoare, sunt utilizate pe scară largă în iluminatul stradal, durata de viață a acestor lămpi este de 12-24 mii ore. În plus, există lămpi DNaS, DNaMT (Arc Sodium Matt), DNaZ (Arc Sodium Mirror) și DNaTBR (Arc Sodium Tubular Without Mercury). Sodiul este utilizat la producerea de baterii cu sodiu-sulf cu mare consum de energie. În sinteza organică, sodiul este utilizat în reacțiile de reducere, condensare, polimerizare și altele. Ocazional, sodiul metalic este folosit ca material pentru firele electrice proiectate pentru curenți foarte mari.

Numeroși compuși de sodiu nu sunt mai puțin utilizați: sarea de masă NaCl este utilizată în industria alimentară; Hidroxidul de sodiu NaOH (soda caustică) este utilizat în industria săpunului, în industria vopselei, în industria celulozei și a hârtiei și a uleiului, în fabricarea fibrelor artificiale și, de asemenea, ca electrolit. Soda - carbonatul de sodiu Na2CO3 este utilizat în sticlă, celuloză și hârtie, alimente, textile, ulei și alte industrii. În agricultură, sarea de sodiu a acidului azotic NaNO3, cunoscut sub numele de azotat chilian, este utilizat pe scară largă ca îngrășământ. Cloratul de sodiu NaClO3 este utilizat pentru a distruge vegetația nedorită de pe căile ferate. Fosfatul de sodiu Na3PO4 este o componentă a detergenților, utilizată la producerea sticlei și a vopselelor, în industria alimentară, în fotografie. Azida de sodiu NaN3 este utilizată ca agent de nitrurare în metalurgie și în producția de azidă de plumb. Cianura de sodiu NaCN este utilizată în metoda hidrometalurgică de levigare a aurului din roci, precum și în nitrocarburarea oțelului și în galvanizare (argintare, aurire). Silicați mNa2O nSiO2 - componente de încărcare în producția de sticlă, pentru producerea catalizatorilor de aluminosilicat, betoane rezistente la căldură, rezistente la acid.

Producție

După cum știți, sodiul metalic a fost obținut pentru prima dată în 1807 de către chimistul englez Davy prin electroliza sodiei caustice NaOH. Din punct de vedere științific, separarea metalelor alcaline este o descoperire extraordinară în domeniul chimiei. Cu toate acestea, industria acelor ani nu a putut aprecia semnificația acestui eveniment - în primul rând, pentru producerea de sodiu la scară industrială la începutul secolului al XIX-lea, capacitățile necesare pur și simplu nu existau încă și, în al doilea rând, nimeni nu știa unde un metal moale ar putea fi util, care se aprinde în timpul interacțiunii cu apa. Și dacă prima dificultate a fost rezolvată în 1808 de Joseph Gay-Lussac și Louis Thénard, după ce a obținut sodiu fără a recurge la electroliză cu consum intensiv de energie, folosind reacția sodei caustice cu fier încălzit la căldură roșie, atunci a doua problemă - câmpul aplicare - a fost rezolvată abia în anul 1824, când aluminiul a fost izolat cu ajutorul sodiului. În a doua jumătate a secolului al XIX-lea, Saint-Clair Deville a dezvoltat o nouă metodă de obținere a sodiului metalic - prin reducerea sifonului cu cărbune în prezența calcarului:

Na2CO3 + 2C → 2Na + 3CO

În 1886 această metodă a fost îmbunătățită. Cu toate acestea, deja în 1890, metoda electrolitică pentru producerea de sodiu a fost introdusă în industrie. Astfel, ideea lui Humphrey Davy la scară industrială a fost realizată abia 80 de ani mai târziu! Toate căutările și investigațiile s-au încheiat cu revenirea la metoda inițială. În 1924, inginerul american Downes a redus procesul de producție electrolitică a sodiului înlocuind alcalinul cu sare de masă mult mai ieftină. Această modernizare a influențat producția de sodiu metalic, care a crescut de la 6 mii tone (1913) la 180 mii tone (1966). Metoda Downs a stat la baza metodei moderne de obținere a sodiului metalic.

Acum, principala metodă industrială pentru producerea de sodiu metalic este electroliza sării topite a clorurii de sodiu (un produs secundar al procesului este clorul) cu adaosuri de KCl, NaF sau CaCl2, care scad punctul de topire a sării la 575-585 ° C. În caz contrar, electroliza clorurii de sodiu pure ar duce la pierderi mari de metal din evaporare, deoarece punctele de topire ale NaCl (801 ° C) și punctele de fierbere ale sodiului metalic (882,9 ° C) sunt foarte apropiate. Procesul are loc într-o celulă de oțel cu o membrană. Celula modernă de electroliză pentru producția de sodiu este o structură impunătoare asemănătoare unui cuptor. Unitatea este compusă din cărămizi refractare, care sunt înconjurate la exterior de o carcasă de oțel. Un anod de grafit este introdus prin fundul electrolizatorului, înconjurat de o plasă inelară - o diafragmă, care împiedică pătrunderea sodiului în spațiul anodic, unde se depune clorul. Altfel, sodiul ar arde pur și simplu în clor.

Catodul inelar este realizat din fier sau cupru. Capacele sunt instalate deasupra catodului și anodului pentru îndepărtarea sodiului și clorului. Electrolizorul este încărcat cu un amestec de clorură de sodiu usor atent și clorură de calciu; știm deja că un astfel de amestec se topește la o temperatură mai mică decât clorura de sodiu pură. De obicei procesul are loc la o temperatură de aproximativ 600 ° C. La electrozi se aplică un curent continuu cu o tensiune de aproximativ 6 V, în timp ce ionii Na + sunt descărcați la catod și se eliberează sodiu metalic, care plutește și este descărcat într-o colecție specială. Bineînțeles, procesul se desfășoară fără acces aerian. La anod, se elimină ioni de clor Сl și se eliberează clor gazos, un subprodus valoros al producției de sodiu. Electrolizorul produce 400-500 kg sodiu și 600-700 kg clor pe zi. Metalul obținut în acest mod este purificat de impurități (cloruri, oxizi și altele) prin adăugarea unui amestec de NaOH + Na2CO3 + NaCl sau Na2O2 la sodiu topit; prelucrarea topiturii cu litiu metal, titan sau aliaj de titan-zirconiu, cloruri inferioare TiCl3, TiCl2; distilarea în vid.

Proprietăți fizice

Humphrey Davy a fost nu numai primul care a obținut sodiu metalic, ci și primul care a investigat proprietățile acestuia. Raportând la Londra despre descoperirea de noi elemente (potasiu și sodiu), chimistul a demonstrat mai întâi probe de metale noi unui public științific. Chimistul englez a ținut o bucată de sodiu metalic sub un strat de kerosen, cu care sodiul nu a interacționat și nu s-a oxidat în mediul său, păstrându-și culoarea argintie strălucitoare. În plus, sodiul (densitatea la 20 ° C este de 0,968 g / cm3) este mai greu decât kerosenul (densitatea la 20 ° C cu diferite grade de purificare este de 0,78-0,85 g / cm3) și nu plutește pe suprafața sa, prin urmare, nu neoxidate de oxigen și dioxid de carbon. Davy nu s-a limitat la demonstrația obișnuită a unui vas cu o probă din noul metal, luând sodiu din kerosen, chimistul a aruncat proba într-o găleată cu apă. Spre surprinderea tuturor, metalul nu s-a scufundat, ci a început să se miște activ de-a lungul suprafeței apei, topindu-se în picături strălucitoare mici, dintre care unele s-au aprins. Faptul este că densitatea apei (la 20 ° C este de 0,998 g / cm3) este mai mare decât densitatea acestui metal alcalin, din acest motiv sodiul nu se scufundă în apă, ci plutește în ea, interacționând activ cu acesta. Publicul a fost uimit de această „prezentare” a noului element.

Ce putem spune acum despre proprietățile fizice ale sodiului? Cel de-al unsprezecelea element al sistemului periodic este moale (ușor de tăiat cu un cuțit, care poate fi presat și rostogolit), metal alb-argintiu strălucitor, întunecat rapid în aer. Straturile subțiri de sodiu au o nuanță violetă; sub presiune, metalul devine transparent și roșu, ca rubinul. La temperatura normală, sodiul cristalizează într-o rețea cubică cu următorii parametri: a \u003d 4,28 A, raza atomică 1,86 A, raza ionică Na + 0,92 A. Potențial de ionizare a atomului de sodiu (eV) 5.138; 47,20; 71,8; electronegativitatea metalului este de 0,9. Funcția de lucru a electronilor este de 2,35 eV. Această modificare este stabilă la temperaturi peste -222 ° C. Sub această temperatură, modificarea hexagonală este stabilă cu următorii parametri: a \u003d 0,3767 nm, c \u003d 0,6154 nm, z \u003d 2.

Sodiul este un metal cu topire redusă, cu un punct de topire de numai 97,86 ° C. Se pare că acest metal s-ar putea topi în apă clocotită dacă nu ar interacționa activ cu acesta. Mai mult, în timpul topirii, densitatea de sodiu scade cu 2,5%, dar volumul crește cu ΔV \u003d 27,82 ∙ 10-6 m3 / kg. Odată cu creșterea presiunii, punctul de topire al metalului crește, ajungând la 242 ° C la 3 GPa și la 335 ° C la 8 GPa. Punctul de fierbere al sodiului topit este de 883,15 ° C. Căldura de vaporizare a sodiului la presiune normală \u003d 3869 kJ / kg. Căldura specifică a celui de-al unsprezecelea element (la temperatura camerei) 1,23 103 J / (kg K) sau 0,295 cal / (g deg); conductivitatea termică a sodiului este de 1,32 102 W / (m K) sau 0,317 cal / (cm sec deg). Coeficientul de temperatură de expansiune liniară pentru acest metal alcalin (la 20 ° C) este 7,1 10-5. Rezistența electrică specifică a sodiului (la 0 ° C) este de 4,3 10-8 ohm m (4,3 10-6 ohm cm). La topire, rezistivitatea electrică a sodiului crește de 1,451 ori. Sodiul este paramagnetic, susceptibilitatea sa magnetică specifică este de +9,2 10-6. Duritatea Brinell a sodiului HB \u003d 0,7 MPa. Modul de elasticitate normală în tensiune la temperatura camerei E \u003d 5,3 GPa. Compresibilitatea sodiului x \u003d 15,99 ∙ 10-11 Pa-1. Sodiul este un metal foarte ductil, ușor de deformat la frig. Presiunea la ieșire de sodiu, conform NS Kurnakov și SF Zhemchuzhny, este în intervalul de 2,74-3,72 MPa, în funcție de diametrul orificiului de ieșire.

Proprietăți chimice

În compușii chimici, inclusiv hidruri, sodiul prezintă o stare de oxidare de + 1. Cel de-al unsprezecelea element este unul dintre cele mai reactive metale, prin urmare nu apare în forma sa pură în natură. Chiar și la temperatura camerei, reacționează activ cu oxigenul atmosferic, vaporii de apă și dioxidul de carbon, formând o crustă liberă pe suprafața unui amestec de peroxid, hidroxid și carbonat. Din acest motiv, sodiul metalic este depozitat sub un strat de lichid deshidratat (kerosen, ulei mineral). Gazele nobile se dizolvă ușor în sodiu solid și lichid, la 200 ° C sodiul începe să absoarbă hidrogenul, formând o hidrură foarte higroscopică NaH. Acest metal alcalin reacționează cu azotul extrem de slab într-o descărcare strălucitoare, formând o substanță foarte instabilă - nitrură de sodiu:

6Na + N2 → 2Na3N

Nitrura de sodiu este stabilă în aerul uscat, dar se descompune instantaneu cu apă sau alcool pentru a forma amoniac.

În interacțiunea directă a sodiului cu oxigenul, în funcție de condiții, se formează oxid de Na2O (când sodiul este ars într-o cantitate insuficientă de oxigen) sau peroxid de Na2O2 (când sodiul este ars în aer sau într-un exces de oxigen). Oxidul de sodiu prezintă proprietăți de bază pronunțate, reacționează violent cu apa pentru a forma hidroxid de NaOH, o bază puternică:

Na2O + H2O → 2NaOH

Hidroxidul de sodiu este un alcalin foarte solubil în apă (108 g NaOH se dizolvă în 100 g apă la 20 ° C) sub formă de cristale higroscopice albe solide, corodează pielea, țesăturile, hârtia și alte substanțe organice. Dă multă căldură atunci când este dizolvat în apă. În aer, hidroxidul de sodiu absoarbe în mod activ dioxidul de carbon și se transformă în carbonat de sodiu:

2NаОН + СO2 → Na2СО3 + Н2О

Din acest motiv, hidroxidul de sodiu trebuie depozitat în recipiente sigilate. În industrie, NaOH se obține prin electroliza soluțiilor apoase de NaCl sau Na2CO3 folosind membrane și membrane de schimb ionic:

2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2

Peroxidul de sodiu este o pulbere galben pal care se topește fără descompunere, Na2O2 este un agent oxidant foarte puternic. Majoritatea substanțelor organice se aprind la contactul cu aceasta. Când Na2O2 interacționează cu dioxidul de carbon, se eliberează oxigen:

2Na2О2 + 2СО2 → 2Na2CO3 + О2

Sodiul metalic, la fel ca oxizii săi, interacționează activ cu apa cu formarea de hidroxid de NaOH și eliberarea de hidrogen, cu o suprafață mare de contact, reacția are loc cu o explozie. Sodiul interacționează cu alcoolii mult mai calm decât cu apa, rezultând un alcoolat de sodiu. Deci, reacționând cu etanol, sodiul dă etanolat de sodiu С2Н5ОNa:

2Na + 2C2H5OH → 2C2H5ONa + H2

Sodiul se dizolvă în aproape toți acizii cu formarea unui număr mare de săruri:

2Nа + 2HCl → 2NаСl + Н2

2Na + 2Н2SO4 → SO2 + Na2SO4 + 2H2O

Într-o atmosferă de fluor și clor, sodiul se aprinde spontan, reacționează cu brom atunci când este încălzit și nu interacționează direct cu iodul. Reacționează violent cu sulf, atunci când este frecat într-un mortar, formând sulfuri cu compoziție variabilă. Sulfatul de sodiu Na2S este produs prin reducerea sulfatului de sodiu cu carbon. Un compus foarte obișnuit de sodiu cu sulf și oxigen este așa-numita sare Glauber Na2SO4 ∙ 10H2O. Pe lângă sulf, reacționează activ cu seleniu și telur pentru a forma calcogenide din compozițiile Na2X, NaX, NaX2, Na2X5.

Sodiul se dizolvă în amoniac lichid (34,6 g la 100 g NH3 la 0 ° C) pentru a forma complexe de amoniac (o soluție albastră cu conductivitate metalică). La evaporarea amoniacului, metalul original rămâne; în timpul depozitării pe termen lung a soluției, acesta se decolorează treptat datorită reacției metalului cu amoniac cu formarea de amidă NaNH2 sau imidă Na2NH și evoluția hidrogenului. Când amoniacul gazos este trecut prin sodiu topit la 300-350 ° C, se formează amină sodică NaNH2, o substanță cristalină incoloră ușor descompusă de apă.

La 800-900 ° C, sodiul gazos cu carbon formează carbură (acetilenidă) Na2C2. Sodiul formează compuși de incluziune cu grafit.

Sodiul formează o serie de compuși intermetalici - cu argint, aur, staniu, plumb, bismut, cesiu, potasiu și alte metale. Nu formează compuși cu bariu, stronțiu, magneziu, litiu, zinc și aluminiu. Cu mercur, sodiul formează amalgame - compuși intermetalici cu compoziție NaHg2, NaHg4, NaHg8, NaHg, Na3Hg2, Na5Hg2, Na3Hg. Amalgamele lichide (care conțin mai puțin de 2,5% în masă de sodiu) obținute prin introducerea treptată a sodiului în mercur sub un strat de kerosen sau ulei mineral sunt semnificative.

Se cunoaște un număr imens de compuși organosodici care sunt similari în proprietăți chimice compușilor organolitici, dar îi depășesc în reactivitate.

Informații generale și metode de obținere

Sodiul (Na) este un metal alcalin alb-argintiu care se pătează rapid în aer în condiții normale. Conținut în scoarța terestră 2,5% (în greutate). În apele oceanelor lumii, concentrația sa medie este de 1,035%. Organismele vii conțin până la 0,02% (în greutate) sodiu, conținutul său în plante este ceva mai mic.

Sunt cunoscute mai mult de 220 de minerale, care includ sodiu. Cele mai frecvente sunt clorura de sodiu sau sare de masă, NaCl, halit NaCl sau sare de rocă, azotat chilian NaN 0 3, thenardit Na 2 S 04, mirabolit (sare Glauber) Na 2 SCv 10H 2 O, tron \u200b\u200bNa, H (C 0 3) 2 -2 H 2 0 etc.

Sodiul se găsește și într-o serie de minerale mai complexe care conțin aluminiu, siliciu, sulf și alte elemente. De exemplu, în iafelină Na [A] Si 0 4], lapis lazuli (ultramarin) Na 3 [Al 3 Si 3 0 | 2] Na 2 [S 0 4], jadeit NaCl [Si 2 0 6] etc.

Un număr de compuși de sodiu, în principal sare de masă și sodă Na 2 C 0 3 10H 2 O, au fost cunoscuți de om din cele mai vechi timpuri.

În Egiptul antic, era cunoscut un detergent (sifon), care se numea neter. Aristotel îl numește vixpovj, iar Plutarh (Roma antică) îl numește nitru. În manuscrisele alchimiștilor arabi, termenul natron corespunde sifonului, din care treptat în secolele XVII-XVIII. se formează termenul „sodiu”, adică baza din care se poate obține sarea de masă. De la „natra” provine denumirea modernă a elementului. Trebuie remarcat faptul că în mai multe țări din Europa de Vest (Marea Britanie, Franța, Italia), precum și în Statele Unite, sodiul se numește sodiu.

Sodiul metalic a fost obținut pentru prima dată în 1807 de către chimistul englez Devi ca urmare a electrolizei (metoda alcalină). Datorită intensității sale energetice ridicate, metoda alcalină a devenit industrializată abia la sfârșitul secolului al XIX-lea. Înainte de aceasta, sodiul metalic a fost obținut prin reducerea chimică a compușilor săi cu carbon sau fier topit la temperaturi ridicate. Începând cu primul sfert al acestui secol, metoda alcalină a fost înlocuită treptat prin metoda sării, adică prin electroliza clorurii de sodiu topită direct, ocolind etapa de producție a alcalinilor. Electroliza sării topite se efectuează la 850-860 K. Pentru a reduce punctul de topire a NaCl, se utilizează aditivi pentru mai multe săruri, în special NaF, KCl, CaClg și altele. Electroliza clorurii de sodiu produce, de asemenea, un alt produs valoros - clor gazos. Prin urmare, în prezent, metoda sării pentru producerea de sodiu a înlocuit-o practic pe cea alcalină, ca să nu mai vorbim de metodele chimice.

Proprietăți fizice

Caracteristici atomice. Numărul atomic 11, masa atomică 22.98977 amu. e. m., volum atomic 23,08 * 10 -6 m 3 / mol. Raza atomică (metalică) 0,192 nm, raza ionică Na + 0,098 nm, covalentă 0,157 nm. Configurația cojilor externe de electroni ale atomului este de 2 p 6 3 s 1. Sodiul are singurul izotop stabil, 23 Na; cinci izotopi radioactivi sunt cunoscuți cu numere de masă de la 20 la 25; timpul de înjumătățire al izotopilor variază de la miimi de secundă (20 Na) la 2,6 ani pentru 22 Na. La temperatura camerei, sodiul are aproximativ. c. j. grătar cu o perioadă a \u003d 0,42905 nm; energia rețelei cristaline este de 108,8 μJ / kmol. La temperaturi scăzute, există o modificare a sodiului cu g.p. structură, ale cărei perioade la 5K: a \u003d 0,3767 nm, c \u003d 0,6154 nm. Potențialele de ionizare ale atomului de sodiu J (eV) 5.138, 47.20, 71.8, electronegativitate 0,9. Funcția de lucru a electronilor este f 0 \u003d \u003d 2,35 eV. Funcția de lucru a electronilor pentru diferite fețe ale monocristalului este f -2,75 eV pentru (100), f \u003d 3,10 eV pentru (110), f \u003d 2,65 eV pentru (111).

Densitate. La temperatura camerei, densitatea razelor X de sodiu p \u003d 0,966 Mg / m 3, picnometrică p \u003d 0,971 Mg / m 3.

La topire, rezistivitatea electrică a sodiului crește de 1,451 ori. Coeficientul de temperatură al rezistenței electrice a sodiului la 273 K a \u003d 4,34-10-3 K -1.

Într-un termocuplu sodiu-platină la o temperatură de joncțiune fierbinte de 173,16 K, se dezvoltă. etc. cu. £ \u003d 0,29 mV și la o temperatură de 373,16 K £ \u003d -0,25 mV. Coeficientul absolut al t.e. etc. cu. e \u003d - 4,4 μV / K. Hall constantă la temperatura camerei /? \u003d 2,3-10-10 m 3 / C și /? \u003d - 2,2-10-10 m 3 / C la 371-383 K.

Sensibilitatea magnetică a sodiului este x \u003d + 0,70-10-9 la 293 K.

Termică și termodinamică. Punctul de topire a sodiului / P l \u003d 98 ° C, punctul de fierbere este? Fierbere \u003d 878 ° C, temperatura caracteristică este 6w \u003d 160K, căldura specifică de fuziune este DY PL \u003d P7 kJ / kg. Căldura specifică de sublimare la 298 K este DN ss bl \u003d 4717 kJ / kg, căldura specifică de vaporizare este DN I cn \u003d 3869 kJ / kg. Căldură de vaporizare a sodiului la presiune normală DNU<-п = 3869 кДж/кг. При плавлении проис­ходит увеличение объема на ДУ- 27,82-Ю -6 м 3 /кг или AV / V 0 = 0,0265. При повышении давления возрастает температура плавления металла, достигая 515 К при 3 ГПа и 608 при 8 ГПа. Начальное значение уг­лового коэффициента dT / dP = 85 К/ГПа, при 7 ГПа 33 К/ГПа. Фазовых превращений в натрии до давления 8,5 ГПа не обнаружено.

Proprietăți mecanice

Duritatea de sodiu Brinell HB \u003d 0,7 MPa. Modul de elasticitate normală în tensiune la temperatura camerei £ \u003d 5,3 GPa. Compresibilitatea sodiului x \u003d 15,99 * 10 -11 Pa -1.

Proprietăți chimice

În compușii chimici, inclusiv hidruri, prezintă o stare de oxidare de + 1.

Sodiul este unul dintre cele mai reactive metale, prin urmare nu se găsește în formă pură în natură. Sodiul este unul dintre cele mai electropozitive metale; interacționează intens cu oxigenul atmosferic, prin urmare este de obicei depozitat sub un strat de kerosen. În seria de tensiuni, sodiul se află cu mult în fața hidrogenului și îl deplasează din apă, formând hidroxid de NaOH.

Când hidrogenul uscat este trecut peste sodiu ușor încălzit, se formează hidrură de sodiu NaH, care este un compus nonic, în care sodiul intră ca un cation și hidrogenul ca un anion.

Oxidul de sodiu se formează atunci când sodiul arde într-o cantitate insuficientă de oxigen, reacționează violent cu apa pentru a forma hidroxid și are o rețea cristalină de tip fluor.

Peroxidul de sodiu se formează atunci când sodiul este ars în aer sau oxigen; este o pulbere galben pal care se topește fără descompunere; agent oxidant foarte puternic. Multe substanțe organice se aprind la contactul cu aceasta. Când Na 2 0 2 interacționează cu dioxidul de carbon, se eliberează oxigen. Această reacție este utilizată în aparatele de respirație utilizate de pompieri și scafandri, precum și pentru regenerarea aerului în spații închise, cum ar fi submarinele.

Hidroxidul de sodiu NaOH se formează ca cristale albe, foarte higroscopice, topindu-se la 318,3 ° C; densitate 2,13 Mg / m 3.

Compus cunoscut de sodiu cu Na2C2 carbonic, care poate fi considerat ca sare a acetilenei. Prin urmare, a primit denumirea de acetat de sodiu. Nitrura de sodiu este stabilă în aerul uscat, dar se descompune instantaneu cu apă sau alcool pentru a forma amoniac.

Sulfura de sodiu Na 2 S este produsă prin reducerea sulfatului de sodiu cu carbon. În forma sa pură, Na2S este incolor, are o rețea cristalină de tip CaF2. Un compus foarte comun de sodiu cu sulf și oxigen este așa-numita sare Glauber Na 2 S 0 4 - 10H 2 O. Sodiul, împreună cu compușii chimici obișnuiți care respectă regula valenței, formează și compuși metalici. În aliajele sistemului Na-K se formează faza Laves a compoziției KNa 2, care are o o complexă. c. deoarece rețeaua cristalină de tip MgCu 2 (C15). Un compus metalic similar este observat atunci când sodiul interacționează cu cesiul. Un număr de compuși metalici sunt formați prin interacțiunea sodiului cu metalele din grupele I și VII - argint, aur, zinc, cadmiu, mercur, galiu, staniu, plumb și alte elemente. Există, desigur, excepții. Deci, aluminiul, un element al subgrupului SHV, nu interacționează cu sodiul nici în stare lichidă, nici în stare solidă. Elementele III - VIIIA ale subgrupurilor din tabelul periodic practic nu interacționează cu sodiul datorită diferenței mari atât în \u200b\u200bfactorul de mărime, cât și în temperaturile de topire.

Domenii de utilizare

Sodiul este utilizat pe scară largă în diverse domenii ale tehnologiei. Reactivitatea ridicată a acestui element a predeterminat utilizarea acestuia în metalurgie ca agent reducător pentru producerea de metale precum titan, zirconiu, hafniu, niobiu etc., prin metoda termică a sodiului. În producția unor tipuri de turnare a aliajelor de aluminiu, sodiu iar sărurile sale sunt utilizate ca modificatori. În industria chimică, sodiul este utilizat în producția de săruri de cianură, cauciuc sintetic și detergenți sintetici (detergenți), produse farmaceutice, precum și plumb tetraetil, un agent anti-blocare pentru producția de combustibil cu octanie mare pentru motoare. În ultimii ani, utilizarea sodiului pur și a aliajelor sale cu potasiu în industria energiei nucleare ca purtători de căldură s-a extins.

Compușii săi chimici sunt folosiți pe scară largă în economia națională. Acesta este în principal hidroxid de sodiu NaOH (sodă caustică), care este utilizat în industria săpunului, în producția de vopsele, în industria celulozei și a hârtiei și a uleiului, în producția de fibre artificiale etc. Sodă - carbonat de sodiu Na 2 C 0 3 - este utilizat în sticlă, celuloză și hârtie, produse alimentare, textile, petrol și alte industrii. În agricultură, sarea de sodiu a acidului azotic NaN 0 3, cunoscut sub numele de azotat chilian, este utilizat pe scară largă ca îngrășământ.

Sodiul pur a fost obținut în 1807 de Humphrey Davy, un chimist englez care a descoperit sodiul cu puțin timp înainte. Davy a efectuat procesul de electroliză a unuia dintre compușii de sodiu - hidroxidul, care s-a topit și a obținut sodiu. Omenirea folosește compuși de sodiu din cele mai vechi timpuri; soda naturală era folosită în Egiptul antic (calorizator). Elementul a fost numit sodiu (sodiu) , uneori acest nume poate fi găsit chiar și acum. Numele familiar pentru sodiu (din latină natrium - sifon) a fost propus de suedezul Jens Berzelius.

Sodiul este un element al grupei I, III din a treia perioadă a sistemului periodic al elementelor chimice D.I. Mendeleev, are un număr atomic de 11 și o masă atomică de 22,99. Denumirea acceptată este N / A (din latină natrium).

Fiind în natură

Compușii de sodiu se găsesc în scoarța terestră, în apa de mare, sub forma unei impurități, care are tendința de a colora sarea albastră ca urmare a acțiunii radiațiilor.

Sodiul este un metal alcalin moale, ductil, are o culoare alb-argintiu și strălucește pe o tăietură proaspătă (sodiul este foarte posibil să se taie cu un cuțit). Când se aplică presiune, aceasta se transformă într-o substanță roșie transparentă, cristalizează la temperatura normală. Atunci când interacționează cu aerul, se oxidează rapid, prin urmare, este necesar să depozitați sodiu sub un strat de kerosen.

Necesarul zilnic de sodiu

Sodiul este un oligoelement important pentru corpul uman, necesarul zilnic pentru acesta pentru adulți este de 550 mg, pentru copii și adolescenți - 500-1300 mg. În timpul sarcinii, rata de sodiu pe zi este de 500 mg și, în unele cazuri (transpirație abundentă, deshidratare, administrarea de diuretice) ar trebui să fie crescută.

Sodiul se găsește în aproape toate fructele de mare (raci, crabi, caracatiță, calmar, midii, alge), pești (hamsii, sardine, plată, miros etc.), ouă de pui, cereale (hrișcă, orez, orz, perle, ovăz, mei ), leguminoase (mazăre, fasole), legume (roșii, țelină, morcovi, varză, sfeclă), produse lactate și subproduse din carne.

Proprietăți utile ale sodiului și efectul său asupra organismului

Proprietățile de sodiu utile pentru organism sunt:

• Normalizarea metabolismului apei-sare;
• Activarea enzimelor salivare și pancreasului;
• Participare la producerea sucului gastric;
• Menținerea unui echilibru acido-bazic normal;
• Generarea funcțiilor sistemului nervos și muscular;
• Acțiune vasodilatatoare;
• Menținerea concentrației osmotice a sângelui.

Absorbția de sodiu

Sodiul se găsește în aproape toate alimentele, deși majoritatea (aproximativ 80%) din organism provine. Absorbția are loc în principal în stomac și intestinul subțire. îmbunătățește absorbția de sodiu; totuși, alimentele excesiv de sărate și bogate în proteine \u200b\u200binterferează cu absorbția normală.

Interacțiunea cu ceilalți

Utilizarea sodiului metalic este în industria chimică și metalurgică, unde acționează ca un puternic agent de reducere. Clorura de sodiu (sare de masă) este utilizată de toți, fără excepție, locuitorii planetei noastre, este cel mai faimos agent aromatizant și cel mai vechi conservant.

Semne ale deficitului de sodiu

Lipsa de sodiu apare de obicei cu transpirații excesive - în climă caldă sau în timpul exercițiului. Lipsa de sodiu în organism se caracterizează prin afectarea memoriei și pierderea poftei de mâncare, amețeli, oboseală, deshidratare, slăbiciune musculară și, uneori, convulsii, erupții cutanate, crampe stomacale, greață și vărsături.

Semne de exces de sodiu

Sodiul excesiv din organism se face simțit de sete constantă, edem și reacții alergice.

Mai multe articole din această secțiune

Antiandrogeni pentru tratamentul cancerului de prostată CrossFit pentru fete de pe stradă

Irigare prin picurare în seră

Eveniment de asigurare Casco: când poți cere bani în loc de reparații?

Elan prăjit în folie

Ce este un cont în cuvinte simple și cum să creați unul în Google

Structura și funcția citoplasmei