Натрий – полезные свойства и опасность металла

Этот химический элемент известен каждому. На бытовом уровне натрий – это родная поваренная соль. Без нее еда не еда.

Содержание

1. Что представляет собой
2. История
3. Формы нахождения в природе
4. Месторождения, добыча
5. Способы получения
6. Физико-химические характеристики
7. Где используется
8. Промышленность
9. Другие сферы
10. Цены
11. Значение для человека
12. Питание
13. Биологические процессы
14. Симптомы дефицита/избытка вещества
15. Предостережение
Содержание
1. Что представляет собой
2. История
3. Формы нахождения в природе
4. Месторождения, добыча
5. Способы получения
6. Физико-химические характеристики
7. Где используется
8. Промышленность
9. Другие сферы
10. Цены
11. Значение для человека
12. Питание
13. Биологические процессы
14. Симптомы дефицита/избытка вещества
15. Предостережение

Что представляет собой

Натрий – это элемент периодической системы Дмитрия Менделеева под № 11.

Мягкое серебристо-белое вещество, относится к металлам щелочной группы.

Структура кристаллической решетки вещества – куб.

По составу вещество представляет собой два десятка изотопов, из которых только один стабилен. Большинство не «живет» дольше минуты, «долгожитель» – радиоактивный изотоп Na-22 (более года).

Официальное обозначение вещества: Na, Natrium.

История

История взаимодействия человека с натрием исчисляется тысячелетиями:

• Натуральную соду использовали еще древние египтяне и иудеи: как мыло, консервант (при бальзамировании), отбеливатель, компонент красок, эмалей, пищевую приправу. На местных рынках продавали кусковую соду.
• Вещество упоминается Ветхим Заветом.
• Натрий как металл выделил в 1807 году Гемфри Дэви. Английский химик расплавил гидроксид вещества методом электролиза.

Термин «натрий» восходит к древнеегипетскому ntr. Одно из его значений – сода. Его переняла латынь: natrium – сода.

Название предложил шведский ученый Йенс Берцелиус – автор, «окрестивший» многие химические вещества.

Формы нахождения в природе

В свободном виде вещество в природе не зафиксировано, только минералы либо соединения.

Самые известные минералы: содалит, галит («каменная соль»), полевые шпаты.

Тонна земной коры содержит в среднем 25 кг натрия, литр воды морей и океанов – 10,5 г соединений вещества.

Месторождения, добыча

Залежи натриевого сырья, особенно полевые шпаты, рассредоточены по планете.

Например, галит добывают Украина, Индия, США, Польша, ФРГ.

В России крупнейшие месторождения разрабатываются в Крыму, Красноярском и Пермском краях, Архангельской, Иркутской, Волгоградской, Астраханской областях, Оренбуржье.

Добыча ведется открытым либо шахтным способом.

Способы получения

Традиционный способ получения натрия – восстановление металла по способу Девиля. Карбонат натрия загружают в емкость с углем и нагревают до 1000°C.

Промышленное получение натрия по способу Девилля, распространённое в 19 веке. AC — железная трубка со смесью соды, угля и мела; B — холодильник Донни и Мареска; R — приёмник с нефтью

Со времен промышленной революции основным стал электролиз. Исходное вещество – расплав хлорида натрия либо едкого натра.

Физико-химические характеристики

Металлический натрий, сохраняемый в минеральном масле

Физические характеристики вещества:

• Режется ножом. По этому признаку его легко отличить от прочих металлов.
• Хорошо проводит тепло и ток. Это достоинство оценили промышленники.
• Свежесрезанная поверхность металла блестит.
• Тонкие пластины отсвечивают фиолетом.
• Под давлением серебристо-белый металл становится прозрачно-красным.

Более интересны химические свойства.

Это очень активный металл:

• На воздухе мгновенно окисляется.
• Вступает в реакцию с большинством веществ.

Взаимодействие вещества с водой подобно шоу. Кусочек натрия всплывает, нагревает воду, плавится. Наконец становится белым шариком, который хаотично плавает по водной поверхности.

Свойства атома Название, символ, номер Атомная масса
(молярная масса) Электронная конфигурация Радиус атома Химические свойства Ковалентный радиус Радиус иона Электроотрицательность Электродный потенциал Степени окисления Энергия ионизации
(первый электрон) Термодинамические свойства простого вещества Плотность (при н. у.) Температура плавления Температура кипения Уд. теплота плавления Уд. теплота испарения Молярная теплоёмкость Молярный объём Кристаллическая решётка простого вещества Структура решётки Параметры решётки Температура Дебая Прочие характеристики Теплопроводность Номер CAS

На́трий / Natrium (Na), 11

22,98976928 ± 2,0E−8 а. е. м. (г/моль)

[Ne] 3s1, 1s22s22p63s1

190 пм

154 пм

97 (+1e) пм

0,93 (шкала Полинга)

-2,71 В

−1 (в алкалидах); 0; +1 (наиболее частая)

495,6(5,14) кДж/моль (эВ)

0,971 г/см³

370,96 К; 97,81 °C

1156,1 К; 882,95 °C

2,64 кДж/моль

97,9 кДж/моль

28,23 Дж/(K·моль)

23,7 см³/моль

кубическая объёмноцентрированная

4,2820 Å

150 K

(300 K) 142,0 Вт/(м·К)

7440-23-5

Реакцию венчает фонтан водорода. Однако газ способен самопроизвольно загореться.

Присутствие натрия в образце обнаруживают по ярко-желтому цвету пламени.

Где используется

Человек использует натрий как чистый металл и соединения.

Промышленность

Главные потребители сырья – металлургия и химия. Здесь металл нашел применение как восстановитель.

Сферы использования, ассортимент продукции из металла:

• Качественный анализ органических веществ.
• Производство энергоемких аккумуляторов.
• Материал проводов, работающих под высоким напряжением.
• Теплоноситель для АЭС, других объектов (в сплаве с калием, цезием, рубидием).
• Основа ионных ракетных двигателей (в сплаве с калием и цезием).
• Наполнитель газоразрядных ламп для освещения больших пространств.

Свежесрезанный натрий

Металлурги с помощью соединений щелочного металла выделяют золото из руды, наносят золотое, серебряное гальванопокрытие. Обходчики – убирают растительность на железнодорожном полотне.

Другие сферы

Ученые задействуют изотопы натрия в исследованиях. С их помощью диагностируют и лечат лейкемию.

Самая известная «натриевая» формула – NaCl. Это хлорид натрия, или поваренная соль.

Вещество – один из первых консервантов и вкусовых приправ. Сегодня пищепром без него не обходится.

Речь о добавках:

• Глутамат натрия (Е621) – усилитель вкуса (особенно мясного).
• Бензоат (Е215) – консервант.
• Нитрит (Е250) – консервант.
• Цитрат (Е331) – эмульгатор, стабилизатор.

Плюс пищевая сода.

Цены

На рынке представлен ассортимент продукции из соединений натрия.

Цена определяется видом (руб./кг):

• Бихромат – 180-200.
• Сульфат – 17-25.
• Нитрит (технический) – 46-48.

Один из самых дорогих вольфрамосиликат – 7,4 тыс. руб. за кг.

Значение для человека

Натрий критично важен для жизнедеятельности человека.

Суточная потребность в микроэлементе для взрослых – до 510 мг, для детей до 18 лет – 500-900 мг, в зависимости от возраста.

Беременным требуется 500 мг. При физических, эмоциональных нагрузках, вызывающих обезвоживание, еще больше.

Чайная ложка содержит 2,3 г соли.

Питание

80% натрия человек получает из поваренной соли.

Другие источники вещества:

• Субпродукты, рыба, морепродукты (включая морскую капусту).
• Крупы – рис, гречка, перловка, овсянка, пшенка.
• «Борщевой набор» – морковь, томаты, капуста, свекла.

Металлом насыщены бобовые, куриные яйца, сельдерей, молочный ассортимент.

Биологические процессы

Натрий аккумулируется в межклеточной жидкости.

Задействован в следующих биологических процессах:

• Кислотно-щелочной баланс.
• Водно-солевой обмен.
• Выработка желудочного сока.
• Работа мышц, нервной системы.
• Регулирование кондиций крови.

В этом его почти всегда дополняет калий.

Симптомы дефицита/избытка вещества

О нехватке натрия организм сигнализирует повышенной потливостью.

Ее могут дополнять:

• Головокружение.
• Забывчивость.
• Утрата аппетита.
• Быстрая утомляемость.
• Судороги.

Возможны высыпания на коже, проблемы с ЖКТ (вздутие, тошнота, рвота, спазмы).

Избыток натрия проявляется отечностью, аллергией, неутолимой жаждой.

Предостережение

Опасен металлический натрий. На воздухе самопроизвольно воспламеняется. При контакте с водой, увлажненной поверхностью взрывается либо создает ожог.

Этими недостатками металла обусловлены условия хранения и правила работы.

Условия хранения вещества:

• Плотно закрываемая стеклянная тара.
• В ней вещество залито бензином, керосином, вазелиновым маслом.
• Тару держат в закрытом несгораемом коробе.

При работе с веществом соблюдается строгий алгоритм:

• Надеть защитные очки либо маску.
• Не брать вещество руками – только щипцами либо пинцетом. От кожной влаги оно взрывается либо оставляет сильный ожог.
• Нужное количество металла отрезать ножом на сухом стекле (не на столе).
• Остаток сразу возвратить обратно.
• С куском металла работать не откладывая.
• По окончании работы посуду и остатки материала залить крепким спиртом, затем «обезвредить» слабым раствором кислоты.

Остатки вещества нельзя выбрасывать в мусоропровод либо канализацию. В первом случае возникнет пожар, во втором – взрыв и разрушение водопровода.

Перед работой с натрием обязателен инструктаж по технике безопасности.

Это актуально для уроков химии в школе/вузе и любителей домашних химических опытов. Хотя домашние манипуляции с веществом не приветствуются.

Источник: jgems.ru

Читайте также  Как правильно стирать вещи в стиральной машине − понятно о сложном