Poziția în tabelul periodic: sodiul se află în perioada 3, grupa I, subgrupa principală (A).
Numărul atomic de sodiu este 11, prin urmare, sarcina atomului de sodiu este + 11, numărul de electroni este 11. Trei niveluri electronice (egale cu perioada), 1 electron la nivelul exterior (egal cu numărul grupului pentru subgrupele principale).
Diagrama aranjare a electronilor pe niveluri:
11 Na)))
2 8 1
Nucleul atomului de sodiu 23 Na conține 11 protoni (egal cu sarcina nucleului) și 12 neutroni (masa atomică minus numărul de protoni: 23 − 11 = 12).
Substanța simplă sodiu este un metal alb-argintiu, ușor (densitate 0,97 g/cm 3 - mai ușor decât apa), moale (se taie usor cu un cutit), fuzibil (punct de topire 98°C).
Sodiul, ca toate metalele alcaline, este un agent reducător puternic. Reacționează viguros cu nemetale:
- Când este încălzită la 180°C cantitate moderata oxigenul produce oxid de sodiu:
4Na + O2 = 2Na2O - Sodiul arde în aer pentru a forma peroxid de sodiu:
2Na + O 2 = Na 2 O 2
Sodiul este depozitat sub un strat de kerosen. - Sodiul topit în clor arde cu fulger orbitor (pentru a spune simplu - reacționează cu clorul când este încălzit), se formează pe pereții vasului acoperire albă clorura de sodiu:
2Na + Cl2 = 2NaClSodiul poate exploda atunci când este triturat cu pulbere de sulf (se formează sulfură de sodiu):
2Na + S = Na 2SCând este încălzit, sodiul reduce hidrogenul pentru a forma hidrură de sodiu:
2Na + H2 = 2NaH
Dacă o bucată mică de sodiu este pusă în apă, aceasta reacționează violent cu apa. Metalul se topește din căldura degajată și „curge” de-a lungul suprafeței apei. Se formează o soluție de hidroxid de sodiu:
2Na + 2HOH = 2NaOH + H2
Sodiul se găsește în mod natural în diferite minerale, ca sare în apa de mare. ÎN corpul uman sărurile de sodiu fac parte din plasma sanguină și limfa.
Este folosit în energia nucleară (ca lichid de răcire) și sub formă de compuși ( sare de masă NaCl, sodă Na2CO3 etc.)
2. Experiență. Efectuarea transformării: sare → bază insolubilă → oxid metalic
Pentru a obține o bază insolubilă, adăugați hidroxid de sodiu în soluția de sare. Încălzim precipitatul rezultat într-o lampă cu alcool, acesta se descompune pentru a forma un oxid.
Este mai bine să luați sulfat sau clorură de cupru (II):
CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 ↓ + Na2SO4
Se formează un precipitat albastru de hidroxid de cupru (II). Când este încălzit, precipitatul devine negru datorită formării oxidului de cupru (II) negru.
Natron a fost numit inițial hidroxid de sodiu. În 1807, Davy, prin electroliza alcalinelor solide ușor umezite, a obținut metale libere - potasiu și sodiu, numindu-le potasiu și sodiu. Berzelius și apoi Hess în Rusia au propus numele Natrium, care a rămas.
Fiind în natură, primind:
Metalele alcaline nu se găsesc în formă liberă în natură. Sodiul face parte din diverși compuși. Cel mai important este compusul de sodiu cu clor NaCl, care formează depozite de sare gemă (Donbass, Solikamsk, Sol-Iletsk etc.). Clorura de sodiu se găsește și în apa de mare și izvoarele sărate. Sodiul este unul dintre elementele comune. Conținutul de sodiu din scoarța terestră este de 2,64%.
Produs prin electroliza clorurii de sodiu topite sau hidroxidului de sodiu. Se folosește și reducerea oxizilor, clorurilor și carbonaților săi cu aluminiu, siliciu, calciu și magneziu atunci când sunt încălzite în vid.
Proprietăți fizice:
Sodiul este un metal alb-argintiu, densitatea lui este de 0,97 g/cm3, foarte moale, ușor de tăiat cu un cuțit. Există o legătură metalică între atomi. O substanță cu o astfel de legătură se caracterizează prin luciu metalic, ductilitate, moliciune, conductivitate electrică bună și conductivitate termică.
Proprietăți chimice:
În timpul unei interacțiuni chimice, un atom de sodiu renunță cu ușurință la electroni de valență, devenind un ion încărcat pozitiv. Se oxidează rapid în aer, așa că este depozitat sub un strat de kerosen.
Când este ars în exces de oxigen, formează peroxid de sodiu, Na 2 O 2
Când este încălzit cu hidrogen, formează hidrura Na + H2 = 2NaH
Interacționează ușor cu multe nemetale - halogeni, sulf, fosfor etc.
Reacționează violent cu apa: 2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2
Cele mai importante conexiuni:
Oxid de sodiu, Na 2 O (incolor), reacționează cu vaporii de apă, dioxid de carbon, prin urmare, este mai bine să se depoziteze în benzen anhidru.
Când sodiul reacţionează direct cu oxigenul, se obţine un amestec de oxid de sodiu şi peroxid de sodiu. Pentru a obține oxid pur, puteți utiliza reacția: Na 2 O 2 + 2Na = 2Na 2 O
Peroxid de sodiu, Na 2 O 2 (galben) substanță cristalină cu o rețea ionică, interacționează cu dioxidul de carbon umed din aer, eliberând oxigen: 2Na 2 O 2 + 2CO 2 = 2Na 2 CO 3 + O 2
Hidroxid de sodiu, NaOH - cristalin materie albă, cu punct de topire relativ scăzut, foarte stabil din punct de vedere termic. Când este încălzit, se evaporă fără pierderi de apă. Se dizolvă bine în apă și alcool.
Halogenuri de sodiu, substanțe cristaline incolore, foarte solubile în apă, cu excepția NaF. Se caracterizează prin proprietăți de restaurare.
sulfură de sodiu, - Na 2 S. Substanță cristalină incoloră cu o rețea ionică. Este foarte solubil în apă și este un agent reducător puternic.
Săruri, toate sărurile sunt foarte solubile și sunt electroliți puternici.
Hidrură de sodiu, NaH este o substanță cristalină incoloră cu rețea cristalină tip NaCl, anionul este H - . Preparat prin trecerea hidrogenului peste metalul topit. Supus disocierii termice fără topire, ușor descompus de apă:
2NaH = 2Na + H2
NaH + H20 = NaOH + H2
Aplicație:
Compuși de sodiu - componente esentiale producție chimică. Folosit la fabricarea săpunului, producția de sticlă și produse chimice de uz casnic.
Sodiul este important pentru majoritatea formelor de viață, inclusiv pentru oameni. În organismele vii, ionii de sodiu împreună cu ionii de potasiu acționează ca transmițători impuls nervos. De asemenea, joacă ionii săi rol important in mentinerea regimul apei corp.
Bondareva Maria Alexandrovna
Universitatea de Stat HF Tyumen, grupa 561.
Surse: G.P. Khomchenko „Un manual de chimie pentru cei care intră în universități”
„Chimie anorganică în diagrame și tabele”
Schema cursului:
1. Distribuția sodiului în natură.
2. Context istoric.
3. Proprietăți fizice sodiu
4. 4.Proprietățile chimice ale sodiului
5. Obținerea sodiului.
6. 6.Obținerea sodiului.
Sodiu(Natrium), Na, element chimic din grupa I a sistemului periodic al lui Mendeleev: număr atomic 11, masă 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 - sare de masă NaCl, sodă Na 2 CO 3 - sunt cunoscuți din cele mai vechi timpuri. Numele „Sodiu” provine din arabul natrun, greacă. nitron, inițial referit la sifon natural. Deja în secolul al XVIII-lea, chimiștii cunoșteau mulți alți compuși ai sodiului. Cu toate acestea, metalul în sine a fost obținut abia în 1807 de G. Davy prin electroliza sodei caustice NaOH. În Marea Britanie, SUA, Franța, elementul se numește Sodiu (de la cuvântul spaniol soda - sifon), în Italia - sodio.
Răspândireanatrii în natură.
Sodiul este un element de top tipic Scoarta terestra. Conținutul său mediu în litosferă este de 2,5% din masă, în rocile magmatice acide (granite și altele) 2,77, în roci bazice (bazalți și altele) 1,94, în rocile ultrabazice (roci de manta) 0,57. Datorită izomorfismului Na + și Ca 2+, datorită apropierii razelor lor ionice, în rocile magmatice se formează feldspați de sodiu-calciu (plagioclaze). În biosferă există o diferențiere accentuată a Sodiului: rocile sedimentare sunt, în medie, sărăcite în Sodiu (0,66% în argile și șisturi există puțin din acesta în majoritatea solurilor (în medie 0,63%)); Numărul total minerale Sodiu 222. Na este slab reținut pe continente și adus de râuri în mări și oceane, unde conținutul său mediu este de 1,035% (Na este principalul element metalic). apa de mare). În timpul evaporării, sărurile de sodiu sunt depuse în lagunele maritime de coastă, precum și în lacurile continentale de stepă și deșerturi, formând straturi de roci purtătoare de sare. Principalele minerale care sunt sursa de sodiu și compușii săi sunt halitul (sare de rocă) NaCl, salitrul chilian NaNO 3, tenardita Na 2 SO 4, mirabilite Na 2 SO 4 10H 2 O, trona NaH(CO 3) 2 2H 2 O Na este un bioelement important contine in medie 0,02% Na; Există mai mult la animale decât la plante.
Proprietăți fizicenatrium
La temperatura obișnuită, sodiul cristalizează într-o rețea cubică, a = 4,28 Å. Raza atomică 1,86 Å, raza ionică Na+ 0,92 Å. Densitate 0,968 g/cm3 (19,7 °C), punct de topire 97,83 °C, punct de fierbere 882,9 °C; căldura specifică(20 °C) 1,23 10 3 J/(kg K) sau 0,295 cal/(g grad); coeficient de conductivitate termică 1,32·10 2 W/(m·K) sau 0,317 cal/(cm·sec·deg); coeficient de temperatură de dilatare liniară (20 °C) 7,1·10 -5; specific rezistență electrică(0 °C) 4,3·10 -8 ohm·m (4,3·10 -6 ohm·cm). Sodiul este paramagnetic, sensibilitate magnetică specifică +9,2·10 -6; foarte plastic și moale (se taie ușor cu un cuțit).
Proprietăți chimicenatrium
Potențialul normal al electrodului de sodiu este de -2,74 V; potențialul electrodului în topitură -2,4 V. Vaporii de sodiu colorează flacăra o culoare galben strălucitor caracteristică. Configurația electronilor exteriori ai atomului este 3s 1; În toți compușii cunoscuți, sodiul este monovalent. Activitatea sa chimică este foarte mare. La interacțiunea directă cu oxigenul, în funcție de condiții, se formează oxid de Na 2 O sau peroxid de Na 2 O 2 - substanțe cristaline incolore. Cu apa, sodiul formeaza hidroxid NaOH si H2; reacția poate fi însoțită de o explozie. Acizi minerali formează sărurile solubile în apă corespunzătoare cu sodiu, cu toate acestea, sodiul este relativ inert în ceea ce privește acidul sulfuric 98-100%.
Reacția sodiului cu hidrogenul începe la 200 °C și duce la producerea de hidrură de NaH, o substanță cristalină higroscopică incoloră. Sodiul reacționează direct cu fluorul și clorul chiar și la temperaturi obișnuite, cu brom - doar când este încălzit; cu iod interacțiune directă nu este vizibil. Reacționează violent cu sulful, formând sulfură de sodiu, interacțiunea vaporilor de sodiu cu azotul în câmpul unei descărcări electrice liniștite duce la formarea nitrurii de Na 3 N, iar cu carbonul la 800-900 ° C - la producerea de Na; carbură 2 C 2.
Sodiul se dizolvă în amoniac lichid (34,6 g per 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 amina de sodiu NaNH 2 - o substanță cristalină incoloră care se descompune ușor de apă. Cunoscut număr mare compuşi organosodici, care proprietăți chimice sunt foarte asemănători cu compușii organolitici, dar îi depășesc ca reactivitate. Compușii organosodici sunt utilizați în sinteza organică ca agenți de alchilare.
Sodiul este o componentă a multor aliaje practic importante. Aliajele Na–K, care conțin 40-90% K (în masă) la o temperatură de aproximativ 25°C, sunt lichide de culoare alb-argintie care sunt foarte reactive chimic și inflamabile în aer. Conductivitatea electrică și conductibilitatea termică a aliajelor Na–K lichide sunt mai mici decât valorile corespunzătoare pentru Na și K. Amalgamurile de sodiu se obțin ușor prin introducerea de sodiu metalic în mercur; cu un conținut de peste 2,5% Na (în greutate) la temperaturi obișnuite sunt deja solide.
Chitanțănatrium.
De bază metoda industriala obținerea de sodiu - electroliza clorurii de sodiu topit NaCl care conține aditivi KCl, NaF, CaCl 2 și alții, care reduc punctul de topire al sării la 575-585 ° C. Electroliza NaCl pur ar duce la pierderi mari de sodiu din evaporare, deoarece punctele de topire ale NaCl (801 °C) și punctele de fierbere ale Na (882,9 °C) sunt foarte apropiate. Electroliza se realizează în electrolizoare cu diafragmă, catozii sunt din fier sau cupru, iar anozii sunt din grafit. Clorul este produs simultan cu Sodiul. Vechea metodă de obținere a Sodiului este electroliza hidroxidului de sodiu topit NaOH, care este mult mai scump decât NaCl, dar se descompune electrolitic la o temperatură mai scăzută (320-330 °C).
Aplicațienatrium.
Sodiul și aliajele sale sunt utilizate pe scară largă ca agenți de răcire pentru procesele care necesită încălzire uniformă în intervalul 450-650 °C - în supapele motoarelor de aeronave și în special în centralele nucleare. ÎN acest din urmă caz Aliajele Na–K servesc ca lichide de răcire a metalelor (ambele elemente au secțiuni transversale mici de absorbție a neutronilor termici, pentru barn Na 0,49), aceste aliaje sunt caracterizate prin puncte de fierbere ridicate și coeficienți de transfer de căldură și nu interacționează cu materialele structurale la temperaturi mari, dezvoltat în energie reactoare nucleare. Compusul NaPb (10% Na în greutate) este utilizat în producția de plumb tetraetil, cel mai eficient agent antidetonant. În aliajul pe bază de plumb (0,73% Ca, 0,58% Na și 0,04% Li) utilizat pentru fabricarea rulmenților de osie pentru vagoane de cale ferată, Sodiul este un aditiv de întărire. În metalurgie, Sodiul servește ca agent reducător activ în producerea unor metale rare (Ti, Zr, Ta) prin metode metaloterme; în sinteza organică - în reacții 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 sodiul, ceea ce poate duce la incendiu și explozie. Ochii trebuie protejați cu ochelari de protecție, mâinile cu mănuși groase de cauciuc; Contactul sodiului cu pielea sau îmbrăcămintea umedă poate provoca arsuri grave.
-element subgrupa principală a primului grup, a treia perioadă a tabelului periodic elemente chimice D. I. Mendeleev, s numar atomic 11. Indicat prin simbolul Na (lat. Natrium). Substanță simplă sodiu (număr CAS: 7440-23-5) - moale metal alcalin culoare alb-argintie.
În apă, sodiul se comportă aproape la fel ca litiul: reacția are loc cu eliberarea rapidă a hidrogenului, iar hidroxidul de sodiu se formează în soluție.
Istoria și originea numelui
Diagrama atomului de sodiu
Sodiul (sau mai degrabă, compușii săi) a fost folosit din cele mai vechi timpuri. De exemplu, sifon (natron), găsit în mod natural în apele lacurilor de sifon din Egipt. Vechii egipteni foloseau sifon natural pentru îmbălsămare, albire pânzei, gătit alimente și pentru a face vopsele și glazuri. Pliniu cel Bătrân scrie că în Delta Nilului, soda (conținea o proporție suficientă de impurități) a fost izolată din apa râului. A ieșit la vânzare sub formă de bucăți mari, colorate gri sau chiar negru datorită amestecului de cărbune.
Sodiul a fost obținut pentru prima dată de chimistul englez Humphry Davy în 1807 prin electroliza NaOH solid.
Numele „sodiu” provine din arabă natrunîn greacă - nitron și inițial se referea la sifon natural. Elementul în sine a fost numit anterior sodiu.
Chitanță
Prima modalitate de a produce sodiu a fost reacția de reducere bicarbonat de sodiu cărbune la încălzirea unui amestec apropiat de aceste substanțe într-un recipient de fier la 1000°C:
Na2CO3+2C=2Na+3CO
Apoi a apărut o altă metodă de producere a sodiului - electroliza hidroxidului de sodiu topit sau a clorurii de sodiu.
Proprietăți fizice
Sodiu metalic depozitat în kerosen
Definiție calitativă sodiu folosind o flacără - culoare galben strălucitor a spectrului de emisie al „liniei D de sodiu”, dublu 588,9950 și 589,5924 nm.
Sodiul este un metal alb-argintiu, în straturi subțiri cu o tentă violet, plastic, chiar moale (tăiat ușor cu un cuțit), o tăietură proaspătă de sodiu este strălucitoare. Valorile conductivității electrice și termice ale sodiului sunt destul de ridicate, densitatea este de 0,96842 g/cm³ (la 19,7 ° C), punctul de topire este de 97,86 ° C, iar punctul de fierbere este de 883,15 ° C.
Proprietăți chimice
Un metal alcalin care se oxidează ușor în aer. Pentru a proteja împotriva oxigenului atmosferic, sodiul metalic este depozitat sub un strat kerosenul. Sodiul este mai puțin activ decât litiu, deci cu azot reactioneaza numai la incalzire:
2Na + 3N 2 = 2NaN 3
Când există un exces mare de oxigen, se formează peroxid de sodiu
2Na + O 2 = Na 2 O 2
Aplicație
Sodiul metalic este utilizat pe scară largă în chimia preparativă și industrie ca agent reducător puternic, inclusiv în metalurgie. Sodiul este utilizat în producția de baterii de sodiu-sulf extrem de consumatoare de energie. De asemenea, este folosit în supapele de evacuare a camioanelor ca radiator. Ocazional, metalul de sodiu este folosit ca material pentru firele electrice destinate să transporte curenți foarte mari.
Într-un aliaj cu potasiu, precum și cu rubidiu și cesiu folosit ca lichid de răcire foarte eficient. În special, compoziția aliajului este sodiu 12%, potasiu 47 %, cesiu 41% au un record temperatura scazuta punctul de topire -78 °C și a fost propus ca fluid de lucru pentru motoarele cu rachete ionice și lichid de răcire pentru centralele nucleare.
Sodiul este, de asemenea, utilizat în lămpile cu descărcare în gaz și înaltă. presiune scăzută(NLVD și NLND). Lămpile NLVD de tip DNaT (Arc Sodium Tubular) sunt foarte utilizate pe scară largă în iluminatul stradal. Ei emit o lumină galbenă strălucitoare. Durata de viață a lămpilor HPS este de 12-24 mii de ore. Prin urmare, lămpile cu descărcare în gaz de tip HPS sunt indispensabile pentru iluminatul urban, arhitectural și industrial. Există și lămpi DNaS, DNaMT (Arc Sodium Matte), DNaZ (Arc Sodium Mirror) și DNaTBR (Arc Sodium Tubular Without Mercury).
Sodiul metalic este utilizat în analiza calitativa materie organică. Aliajul de sodiu și substanța de testat este neutralizat etanol, se adaugă câțiva mililitri de apă distilată și se împarte în 3 părți, testul lui J. Lassaigne (1843), care vizează determinarea azotului, sulfului și halogenilor (testul Beilstein)
Clorura de sodiu (sare de masă) este cel mai vechi aromat și conservant folosit.
- Azida de sodiu (Na 3 N) este folosită ca agent de nitrurare în metalurgie și în producerea azidei de plumb.
- Cianură de sodiu (NaCN) este utilizată în metoda hidrometalurgică de levigare a aurului din stânci, precum și în nitrocarburarea oțelului și în galvanizare (argentire, aurire).
- Clorat de sodiu (NaClO 3) este folosit pentru distrugere vegetație nedorită pe calea ferată.
Rolul biologic
Sodiul se găsește în organism în majoritatea cazurilorîn afara celulelor (de aproximativ 15 ori mai mult decât în citoplasmă). Această diferență este menținută de pompa de sodiu-potasiu, care pompează sodiul prins în interiorul celulei.
Impreuna cupotasiusodiul îndeplinește următoarele funcții:
Crearea condițiilor pentru apariția potențialului membranar și a contracțiilor musculare.
Menținerea concentrației osmotice din sânge.
Mentinerea echilibrului acido-bazic.
Normalizarea echilibrului apei.
Asigurarea transportului membranar.
Activarea multor enzime.
Sodiul se găsește în aproape toate alimentele, deși organismul obține cea mai mare parte din sarea de masă. Absorbția are loc în principal în stomac și intestinul subtire. Vitamina D îmbunătățește absorbția sodiului, totuși, alimentele și alimentele excesiv de sărate bogat in proteine interferează cu absorbția normală. Cantitatea de sodiu preluată din alimente arată conținutul de sodiu din urină. Pentru bogat în sodiu hrana se caracterizeaza prin excretie accelerata.
Deficiența de sodiu la persoanele care fac dietă alimentatie echilibrata nu apare la om, cu toate acestea, pot apărea unele probleme când diete vegetariene. Deficiența temporară poate fi cauzată de utilizarea de diuretice, diaree, Transpirație profundă sau consumul excesiv apă. Simptomele deficienței de sodiu includ pierderea în greutate, vărsăturile și gazele. tract gastrointestinal, și întreruperea absorbției aminoacizi și monozaharide. Cauzele deficienței pe termen lung crampe musculareși nevralgie.
Excesul de sodiu provoacă umflarea picioarelor și a feței, precum și creșterea excreției de potasiu în urină. Suma maximă sare care poate fi procesată de rinichi este de aproximativ 20-30 de grame, cantitate mare deja în pericol viața.
