Sodiu - proprietăți ale elementelor chimice
Sodiu (Natrium), Na, element chimic din grupa I a tabelului periodic: numărul atomic 11, masa atomică 22.9898; alb-argintiu metal moale, este oxidat rapid în aer de la suprafață. element natural este format dintr-un izotop stabil 23 Na.
Informații istorice. Compuși naturali de sodiu - sare NaCl, Soda Na2 CO3 - cunoscute încă din antichitate. Numele „Sodiul“, derivat din limba arabă Natun, greacă. nitron, denumită inițial sodei naturale. Deja în secolul al 18-lea, chimiștii au cunoscut pentru mulți alți compuși de sodiu. Cu toate acestea, metalul a fost obținut numai în 1807 de G. Davey prin electroliza NaOH hidroxid de sodiu. In Marea Britanie, elementul SUA, Franța numit de sodiu (de la cuvântul spaniol soda - soda), Italia - sodio.
Proprietăți fizice ale sodiului. La temperaturi obișnuite de sodiu cristalizeaza zăbrelele un cub = 4,28Å. Raza atomică de 1,86Å, Raza ionică a Na + 0,92Å. Densitatea 0,968 g / cm3 (19,7 ° C), cu punct de topire 97,83 ° C, punctul de fierbere 882,9 ° C; căldura specifică (20 ° C) 1,23 · 10 martie J / (kg · K) sau 0,295 cal / (g · deg); coeficientul de conductivitate termică de 1,32 x 10 2 W / (m · K) sau 0,317 cal / (cm · sec · grade); termică coeficient de dilatare liniară (20 ° C), 7,1a · 10 -5; rezistență electrică specifică (0 ° C) 4,3 · 10 -8 ohm · m (4,3 x 10 -6 ohm-cm). paramagnetic de sodiu, susceptibilitatea magnetică specifică + 9,2 × 10 -6; foarte maleabil și moale (ușor de tăiat cu un cuțit).
Proprietățile chimice ale sodiului. potențial de electrod standard de sodiu -2,74; potențial de electrod de -2.4 în topitură. Cuplurile de sodiu pătat cu flacără în culoarea galben strălucitor caracteristic. Configurația 1 3s atom electroni exteriori; în toate cunoscute monovalent compuși de sodiu. Activitatea sa chimică este foarte mare. Când reacția directă cu oxigen în funcție de condițiile formate oxid sau peroxid de Na2 O Na2 O2 - cristalin incolor substanță. Deoarece apă formează un NaOH hidroxid de sodiu și H2; reacția poate fi urmată de o explozie. Acizii minerali formează săruri de sodiu corespunzătoare sunt solubile în apă, dar în raport cu 98-100% sodiu acid sulfuric relativ inert.
Reacția cu acid de sodiu începe la 200 ° C și produce hidrură de NaH - solid cristalin higroscopic incolor. Cu fluor și clor de sodiu interacționează direct chiar și la temperaturi normale, cu brom - numai atunci când este încălzit; cu interacțiunea directă cu iod nu se observă. Acesta reacționează violent cu sulf pentru a forma sulfura de sodiu, interacțiunea cu vapori de sodiu cu azot în descărcarea electrică tăcut conduce la formarea de nitrură Na3 N, și cu carbon la 800-900 ° C - carbura de primit Na2 C2.
Sodiu dizolvat în amoniac lichid (34,6 g per 100 g de NH3 la 0 ° C) pentru a forma complecși de amoniu. Când amoniac gazos este trecut prin sodiu topit la 300-350 ° C, se formează NaNH2 natriyamin - substanță cristalină incoloră, ușor descompus cu apă. O mare de compuși număr organosodium care sunt chimic foarte asemănătoare cu organolitiumului compuși, dar ele sunt superioare în reactivitate. compus Organosodium utilizat în sinteza organică, ca agenți de alchilare.
Sodiu se găsește în multe aliaje, practic, importante. Aliaje Na - K, conținând 40-90% K (în greutate) la o temperatură de aproximativ 25 ° C, - lichid alb-argintiu caracterizata prin activitate chimică ridicată inflamabile în aer. Conductivitatea electrică și conductivitatea termică a aliajelor lichide Na - K mai mici decât valorile corespunzătoare pentru Na și K. amalgamul de sodiu este ușor de obținut prin introducerea de sodiu metalic în mercur; în cazul în care conțin mai mult de 2,5% Na (în greutate) la temperatura obișnuită sunt deja solide.
Producerea de sodiu. Principala metodă industrială de producere de sodiu - electroliza sării topite de NaCl, KCl conținând aditivi, NaF, CaCl2 și alte săruri care scad punctul de topire la 575-585 ° C Electroliza pură NaCl ar conduce la pierderi mari de sodiu din evaporare, deoarece punctul de topire de NaCl (801 ° C) și de fierbere Na (882,9 ° C) sunt foarte apropiate. Electroliza a fost efectuată în electroliza cu diafragmă, catozii din fier sau cupru anozi - din grafit. Concomitent cu clor de sodiu obținut. Procedeu Vechiul pentru prepararea de sodiu - electroliza hidroxid de sodiu topit NaOH, care este considerabil mai NaCI, dar electrolitica se descompune la o temperatură mai joasă (320-330 ° C).
Aplicarea Sodiu. Sodiu și aliajele sale sunt utilizate pe scară largă ca agenți de răcire pentru procese care necesită încălzire uniformă în intervalul 450-650 ° C - în valvele motoarelor aeronavelor și în special în centralele nucleare. În acest din urmă caz, agenți de răcire din metal lichid sunt aliaje de Na - K (ambele elemente au neutron absorbție secțiune intercorelație redusă termic pentru Na 0,49 hambare), aceste aliaje au puncte de fierbere ridicate și coeficienții de transfer de căldură și nu interacționează cu materiale structurale la temperaturi ridicate dezvoltate în energie reactoare nucleare. Compusul NaPb (10% în greutate Na) utilizat la fabricarea tetraetil - antiknock cele mai eficiente. Aliajul de aditiv pe bază de plumb (0,73% Ca, 0,58% Na și 0,04% Li), este utilizat pentru producerea lagărelor axiale ale vagoanelor de cale ferată, de sodiu este întărire. În metalurgia de sodiu servește ca un agent reducător activ în prepararea unor metale rare (Ti, Zr, Ta) Metode metallothermy; în sinteza organică - o reacție de reducere, de polimerizare prin condensare, și altele.
Datorită activității chimice ridicat de sodiu manipularea lor necesită precauție. Deosebit de periculoase pentru a lovi apa de sodiu, care poate provoca incendii și explozii. Ochii ar trebui să fie protejate de ochelari, mâini - mănuși groase de cauciuc; contactul cu pielea umedă de sodiu sau de îmbrăcăminte poate provoca arsuri grave.
Medicamentul sulfatului de sodiu medicamente frecvent clorură utilizate NaCl (cu pierderi de sânge, pierderea de lichide, vărsături și m. P.) borat, Na2 B4 O7 · 10H2 O (ca antiseptic), hidrogencarbonat NaHCO3 (ca expectorant și pentru spălări și clătiri în rinită, laringită și altele), tiosulfat Na2 S2 O3 · 5H2 O (anti-inflamator, desensibilizante și protivotoksicheskoe înseamnă) și citrat Na3 C6 H5 O7 · 5½H2 O (prepararea grupei anticoagulante).
Izotopii radioactivi produși Artificial 22 Na (timp de înjumătățire T = 2,64) și 24 Na (T = 15 h) este utilizat pentru determinarea fluxului sanguin în anumite zone ale sistemului circulator, în bolile cardiovasculare și pulmonare și alte boli ocluzive. Soluțiile radioactive de săruri de sodiu (de exemplu, 24 NaCI) este de asemenea utilizat pentru determinarea permeabilității vasculare, studiază conținutul total de schimbabil de sodiu în corpul de apă și sare echilibru a absorbției intestinale, activitatea nervoasă, procesele și în alte studii experimentale.