Proprietățile fizice și chimice ale sodiului. Sodiu în natură (2,6% în scoarța terestră)

O substanță anorganică, un element simplu al tabelului periodic, aparține grupului de metale alcaline. Ocupă locul șase în ceea ce privește prevalența scoarței terestre; este cel mai mult dintre metalele dizolvate în apele mărilor și oceanelor. Se găsește sub formă de compuși în minerale precum halit, mirabilit, thenardit, azotat de sodiu, tron, borax etc. Nu apare în formă pură.

Metoda industrială de obținere: electroliza topiturii clorurii de sodiu (sare de masă). Sodiul și clorul se obțin în același timp.

Proprietăți

Metal plastic de culoare argintie. Se oxidează rapid și se pătează în aer. Atât de moale încât poate fi tăiat cu un bisturiu, rulat, presat. Mai ușor decât apa. Conduce bine electricitatea și căldura. Culoarea flăcării este galben strălucitor. Această reacție este frecventă în detectarea multor compuși de sodiu.

Se referă la foarte chimic metale active, are proprietăți de bază. Reacționează cu oxigen, dioxid de carbon, acizi diluați și concentrați, alcooli, amoniac gazos și lichid, oxizi. Se aprinde spontan atunci când interacționează cu clorul și fluorul, reacționează violent cu apa (uneori cu o explozie), brom, sulf. Reacționează cu aproape toate nemetalele (uneori acest lucru necesită condiții speciale, descărcare electrică sau temperatură ridicată). Cu apa formează un alcalin puternic - hidroxid de sodiu (sodă caustică). Formează compuși cu mercur și alte metale, cu substanțe organice.

Sodiul are o diferență foarte semnificativă între punctele de topire și cele de fierbere - aproape 800 de grade. Se topește la aproximativ +98 ° С, fierbe la +883 ° С. Datorită acestei proprietăți, sodiul este obținut ca un agent de răcire bun pentru reactoarele nucleare puternice, care nu fierbe la temperaturi ridicate.

Sodiul joacă un rol important în viața organismelor vii. Este necesar pentru metabolismul normal, funcționarea sistemelor nervoase și cardiovasculare. Lipsa de sodiu duce la perturbarea tractului gastro-intestinal, convulsii, nevralgie. Exces - la edem, tensiune arterială crescută, probleme în activitatea rinichilor.

Masuri de precautie

Sodiul nu trebuie administrat manual, deoarece reacționează imediat cu umezeala pielii și formează un alcalin, provocând arsuri chimice și termice severe.

Depozitați sodiul sub un strat de kerosen sau ulei mineral în recipiente de fier sigilate (lichidul trebuie să acopere complet reactivul). Dacă este stocat în recipient de sticlă, apoi, la rândul său, trebuie așezat într-un dulap metalic ignifug.

După ce ați lucrat cu sodiu metalic, reziduurile trebuie neutralizate cu alcool, în niciun caz permițând particulelor de sodiu să intre în coșul de gunoi sau în canalizare, deoarece acest lucru poate provoca un incendiu și distrugerea rapidă a conductelor de canalizare.

Cerere

Proprietățile restaurative sunt utilizate la obținerea metale pure: potasiu, zirconiu, tantal etc.
În lămpile cu descărcare pe gaz.
În metalurgie, sodiul este adăugat la aliajele de plumb pentru a le conferi rezistență. Face aliajele din alte metale mai refractare.
În electrotehnică, sodiul este utilizat pentru fabricarea bateriilor cu consum mare de energie, a supapelor motorului camioanelor și a anvelopelor pentru curenți foarte mari.
Deoarece sodiul absoarbe slab neutronii, este utilizat ca agent de răcire în reactoarele nucleare cu neutroni rapizi.
Pentru uscarea solvenților organici, pentru analiza calitativă în chimia organică.
Izotopii de sodiu sunt folosiți în medicină și în cercetarea științifică.
Multe săruri sunt utilizate în industria alimentară: glutamat, clorură, bicarbonat, benzoat, nitriți, zaharinat de sodiu.
Sarea de masă este utilizată în tratarea apei.
Hidroxidul de sodiu este solicitat în producția de hârtie, săpun, fibre sintetice; ca electrolit.
Carbonatele și bicarbonatele de sodiu sunt utilizate în stingerea incendiilor, în produse farmaceutice.
Fosfatul de sodiu este necesar pentru fabricarea detergenților, vopselelor, în industria sticlei, fotografie.
Silicații de sodiu sunt folosiți la producerea betonului refractar și rezistent la acid.
Se utilizează azidă, cianură, clorat, peroxid, tetraborat, sulfat, tiosulfat de sodiu și mulți dintre ceilalți compuși ai săi.

Sodiul este unul dintre metalele alcaline. Tabelul elementelor chimice îl prezintă ca un atom aparținând perioadei a treia și primului grup.

Proprietăți fizice

Această secțiune va discuta caracteristicile sodiului din punct de vedere al fizicii. Pentru început, este un solid argintiu pur, cu luciu metalic și duritate scăzută. Sodiul este atât de moale încât poate fi tăiat cu ușurință cu un cuțit. Punctul de topire al acestei substanțe este destul de scăzut și este de șaptezeci și nouă de grade Celsius. Masa atomică de sodiu este de asemenea mică, despre asta vom vorbi mai târziu. Densitatea acestui metal este de 0,97 g / cm3.

Caracteristicile chimice ale sodiului

Acest element are o activitate foarte mare - este capabil să reacționeze rapid și violent cu multe alte substanțe. De asemenea, tabelul cu elemente chimice vă permite să determinați o astfel de valoare ca masa molară - pentru sodiu este douăzeci și trei. Un mol este cantitatea de substanță care conține 6,02 x 10 până la puterea 23 a atomilor (molecule, dacă substanța este complexă). Știind masă molară element, puteți determina cât de mult va cântări o cantitate specifică de mol dintr-o anumită substanță. De exemplu, doi moli de sodiu cântăresc patruzeci și șase de grame. După cum s-a menționat mai sus, acest metal este unul dintre cele mai active din punct de vedere chimic, aparține alcalinului, respectiv oxidul său poate forma un alcalin (baze puternice).

Cum se formează oxizii

Toate substanțele din această grupă, inclusiv în cazul sodiului, pot fi obținute prin arderea originalului. Astfel, metalul reacționează cu oxigenul, ceea ce duce la formarea oxidului. De exemplu, dacă ardem patru moli de sodiu, cheltuim un mol de oxigen și obținem doi moli din acest oxid de metal. Formula oxidului de sodiu este Na2 O. Ecuația reacției arată astfel: 4Na + O 2 \u003d 2Na 2 O. Dacă adăugați apă la substanța rezultată, se formează un alcalin - NaOH.

Luând un mol de oxid și apă, obținem doi moli ai bazei. Iată ecuația acestei reacții: Na 2 O + H 2 O \u003d 2NaOH. Substanța rezultată este numită și hidroxid de sodiu. Acest lucru se datorează proprietăților sale alcaline pronunțate și activității chimice ridicate. La fel ca acizii puternici, sodiul caustic reacționează activ cu sărurile metalelor inactive, compușii organici etc. În timpul interacțiunii cu sărurile, are loc o reacție de schimb - se formează o sare nouă și o bază nouă. O soluție de sodiu caustic poate distruge cu ușurință țesătura, hârtia, pielea, unghiile, deci necesită respectarea regulilor de siguranță în timp ce lucrați cu ea. Este utilizat în industria chimică ca catalizator, precum și în viața de zi cu zi ca mijloc de a elimina problema conductelor înfundate.

Reacții cu halogeni

Acestea sunt substanțe simple compuse din elemente chimice care aparțin celui de-al șaptelea grup al tabelului periodic. Lista lor include fluor, iod, clor, brom. Sodiul este capabil să reacționeze cu toți pentru a forma compuși precum clorură de sodiu / bromură / iodură / fluor. Pentru a efectua reacția, trebuie să luați doi moli de metal în cauză, adăugați un mol de fluor. Ca rezultat, obținem fluorură de sodiu într-o cantitate de doi mol. Acest proces poate fi scris ca o ecuație: Na + F 2 \u003d 2NaF. Fluorul de sodiu pe care l-am obținut este utilizat la producerea pastelor de dinți împotriva cariilor, precum și a detergenților pentru diferite suprafețe. În mod similar, cu adăugarea de clor, este posibil să se obțină (sare de bucătărie), iodură de sodiu, care este utilizată la fabricarea lămpilor cu halogenuri metalice, bromură de sodiu, utilizată ca medicament pentru nevroze, insomnie, isterie și alte tulburări ale sistem nervos.

Cu alte substanțe simple

Sunt posibile și reacții de sodiu cu fosfor, sulf (sulf), carbon (carbon). Astfel de interacțiuni chimice pot fi efectuate numai dacă se creează condiții speciale sub formă de temperatură ridicată. Astfel, are loc reacția de adăugare. Cu ajutorul acestuia, puteți obține substanțe precum fosfura de sodiu, sulfura de sodiu, carbura de sodiu.

Un exemplu este adăugarea atomilor unui anumit metal la atomii de fosfor. Dacă luăm trei moli de metal în cauză și un mol al celui de-al doilea component, atunci îi încălzim, obținem un mol de fosfură de sodiu. Această reacție poate fi scrisă ca următoarea ecuație: 3Na + P \u003d Na 3 P. În plus, sodiul este capabil să reacționeze cu azot, precum și cu hidrogen. În primul caz, o nitrură a acestui metal este formată, în al doilea, o hidrură. Exemplele includ următoarele ecuații reacții chimice: 6Na + N2 \u003d 2Na 3 N; 2Na + H2 \u003d 2NaH. Pentru prima interacțiune, este necesară o descărcare electrică, a doua, o temperatură ridicată.

Reacții cu acizi

Caracteristica sodiului nu se termină cu cele simple. Acest metal reacționează și cu toți acizii. Ca urmare a acestor interacțiuni chimice, se formează și hidrogen. De exemplu, atunci când metalul în cauză reacționează cu acidul clorhidric, se formează sare de bucătărie și hidrogen, care se evaporă. Această reacție poate fi exprimată folosind ecuația reacției: Na + HCI \u003d NaCl + H 2. Acest tip de interacțiune chimică se numește reacție de substituție. Folosindu-l, puteți obține, de asemenea, săruri precum fosfat, nitrat, nitrit, sulfat, sulfit, carbonat de sodiu.

6interacțiunea cu sărurile

Sodiul reacționează cu sărurile tuturor metalelor, cu excepția potasiului și a calciului (acestea sunt mai reactive decât elementul în cauză). În acest caz, ca și în precedent, are loc o reacție de substituție. Atomii metalului în cauză înlocuiesc atomii unui metal mai slab din punct de vedere chimic. Astfel, amestecând doi moli de sodiu și un mol de azotat de magneziu, obținem doi moli, precum și magneziu pur - un mol. Puteți scrie ecuația pentru această reacție după cum urmează: 2Na + Mg (NO 3) 2 \u003d 2NaNO 3 + Mg. Multe alte săruri de sodiu pot fi preparate în același mod. De asemenea, această metodă poate fi utilizată pentru a obține metale din sărurile lor.

Ce se întâmplă dacă adăugați apă la sodiu

Aceasta este probabil una dintre cele mai abundente substanțe de pe planetă. Și odată cu acesta, metalul în cauză este, de asemenea, capabil să intre în interacțiune chimică. În acest caz, s-a format deja discutat mai sus sodiu caustic sau hidroxid de sodiu.

Pentru a efectua o astfel de reacție, trebuie să luați doi moli de sodiu, să adăugați apă la acesta, de asemenea, într-o cantitate de doi moli și, ca rezultat, obținem doi moli de hidroxid și un mol de hidrogen, care vor fi eliberați în forma unui gaz cu miros înțepător.

Sodiul și efectele sale asupra organismelor

Având în vedere acest metal din punct de vedere chimic, să trecem la care este caracteristica biologică a sodiului. Este unul dintre oligoelementele importante. În primul rând, este una dintre componentele celulei animale. Aici îndeplinește funcții importante: împreună cu potasiul, îl susține participă la formarea și propagarea impulsurilor nervoase între celule, este un element chimic necesar pentru procesele osmotice (care este necesar, de exemplu, pentru funcționarea celulelor renale). În plus, sodiul este responsabil pentru echilibrul celulelor apă-sare. De asemenea, fără acest element chimic, este imposibil să transporti glucoza prin sânge, atât de necesară pentru funcționarea creierului. Acest metal participă, de asemenea, la procesul de contracție musculară.

Acest microelement este necesar nu numai de animale - sodiul îndeplinește și funcții importante în corpul plantei: participă la procesul de fotosinteză, ajutând la transportul glucidelor și este, de asemenea, necesar pentru trecerea substanțelor organice și anorganice prin membrane.

Excesul și deficitul de sodiu

Consumul excesiv de sare pentru o lungă perioadă de timp poate duce la un conținut crescut al acestui element chimic în organism. Simptomele excesului de sodiu pot fi o creștere a temperaturii corpului, umflături, excitabilitate nervoasă crescută și afectarea funcției renale. Dacă apar astfel de simptome, trebuie să eliminați din dietă sarea de bucătărie și alimentele care conțin mult din acest metal (lista va fi prezentată mai jos) și apoi consultați imediat un medic. Nivelurile scăzute de sodiu din organism conduc, de asemenea, la simptome neplăcute și disfuncții ale organelor. Acest element chimic poate fi spălat cu utilizarea îndelungată a diureticelor sau când beți doar apă purificată (distilată), cu transpirație și deshidratare crescute. Simptomele deficitului de sodiu sunt setea, pielea uscată și membranele mucoase, vărsăturile și greața, apetitul slab, conștiința afectată și apatia, tahicardia și încetarea funcției renale normale.

Alimente bogate în sodiu

Pentru a evita conținutul prea ridicat sau prea scăzut în corpul elementului chimic în cauză, trebuie să știți ce aliment conține cel mai mult. În primul rând, aceasta este sarea de bucătărie deja menționată mai sus. Este patruzeci la sută sodiu. De asemenea, ar putea fi sare de mare... În plus, acest metal se găsește în soia și sos de soia... Cantități mari de sodiu se găsesc în fructele de mare. Acestea sunt alge marine, majoritatea speciilor de pești, creveți, caracatițe, carne de crab, caviar, raci etc. Conținutul de sodiu din ele se datorează faptului că aceste organisme trăiesc într-un mediu sărat cu o concentrație mare de săruri din diferite metale care sunt important pentru funcționarea normală a corpului.

Utilizarea acestui metal și a unora dintre compușii săi

Utilizarea sodiului în industrie este foarte versatilă. În primul rând, această substanță este utilizată în industria chimică. Aici este necesar să se obțină substanțe precum hidroxidul metalului în cauză, fluorura, sulfații și nitrații acestuia. În plus, este folosit ca un agent de reducere puternic - pentru a separa metalele pure de sărurile lor. Există un sodiu tehnic special în acest scop. Proprietățile sale sunt înregistrate în GOST 3273-75. Datorită proprietăților de reducere puternice menționate mai sus, sodiul este utilizat pe scară largă în metalurgie.

De asemenea, acest element chimic își găsește aplicarea în industria faimoasă, unde este cel mai adesea necesar să se obțină bromura sa, care este una dintre componentele principale ale multor sedative și antidepresive. În plus, sodiul poate fi utilizat la fabricarea lămpilor cu descărcare pe gaz - acestea vor fi surse de lumină galben strălucitoare. Un compus chimic, cum ar fi cloratul de sodiu (NaClO 3) distruge plantele tinere, deci este folosit pentru a le îndepărta de pe căile ferate pentru a preveni creșterea excesivă a acestora. Cianura de sodiu este utilizată pe scară largă în industria minieră a aurului. Cu ajutorul său, acest metal este obținut din roci.

Cum se obține sodiul

Cea mai obișnuită metodă este reacția carbonatului metalului în cauză cu carbonul. Pentru aceasta, este necesar să încălziți cele două substanțe indicate la o temperatură de aproximativ o mie de grade Celsius. Ca rezultat al acestui fapt, se formează doi astfel de compuși chimici precum sodiul și gazul fum. Când un mol de carbonat de sodiu interacționează cu doi moli de carbon, se obțin doi moli ai metalului dorit și trei moli de monoxid de carbon. Ecuația reacției date poate fi scrisă după cum urmează: NaCO 3 + 2C \u003d 2Na + 3CO. În mod similar, acest element chimic poate fi obținut din ceilalți compuși ai săi.

Reacții calitative

Prezența sodiului +, ca orice alt cation sau anion, poate fi determinată prin efectuarea unor manipulări chimice speciale. O reacție calitativă la ionul de sodiu este arderea - dacă este prezentă, flacăra va deveni galbenă.

Unde puteți găsi elementul chimic în cauză în natură

În primul rând, așa cum am menționat deja, este una dintre componentele celulelor animale și vegetale. Concentrația sa ridicată este observată și în apa de mare. În plus, sodiul se găsește în unele minerale. Aceasta este, de exemplu, silvinita, formula sa este NaCl. KCl, precum și carnalitul, a cărui formulă este KCl.MgCl 2 .6H 2 O. Primul dintre ele are o structură neomogenă cu părți colorate alternante, în culoarea sa pot fi găsite portocaliu, roz, albastru, roșu. Acest mineral este complet solubil în apă. Carnalitul, în funcție de locul de formare și impurități, poate avea și culori diferite. Poate fi roșu, galben, alb, albastru deschis și transparent. Are o strălucire slabă, razele de lumină sunt puternic refractate în ea. Aceste două minerale servesc drept materii prime pentru producerea metalelor care fac parte din compoziția lor: sodiu, potasiu, magneziu.

Oamenii de știință cred că metalul pe care l-am examinat în acest articol este unul dintre cele mai abundente în natură, deoarece reprezintă două% și jumătate la sută în scoarța terestră.

DEFINIȚIE

Sodiu - al unsprezecelea element al Tabelului periodic. Denumire - Na din latinescul "natrium". Situat în a treia perioadă, grupul IA. Se referă la metale. Sarcina nucleară este de 11.

Sodiul este unul dintre cele mai abundente elemente de pe pământ. Se găsește în atmosfera Soarelui și în spațiul interstelar. Cele mai importante minerale de sodiu: NaCI (halit), Na 2 SO 4 × 10H 2) (mirabelit), Na 3 AlF 6 (criolit), Na 2 B 4 O 7 × 10H 2) (borax) etc. săruri de sodiu în hidrosferă (aproximativ 1,5 × 10 16 tone).

Compușii de sodiu pătrund în organismele vegetale și animale în acest din urmă caz \u200b\u200bîn principal sub formă de NaCI. În sângele uman, ionii Na + sunt 0,32%, în oase - 0,6%, în țesutul muscular - 0,6-1,5%.

La fel de substanță simplă sodiul este un metal alb-argintiu (Figura 1). Este atât de moale încât poate fi tăiat cu ușurință cu un cuțit. Datorită oxidării sale ușoare în aer, sodiul este depozitat sub un strat de kerosen.

Figura: 1. Sodiu. Aspect.

Greutatea atomică și moleculară a sodiului

DEFINIȚIE

Greutatea moleculară relativă a substanței (M r) este un număr care arată de câte ori masa unei molecule date este mai mare decât 1/12 din masa unui atom de carbon și masa atomică relativă a unui element (A r) - de câte ori masa medie a atomilor unui element chimic este mai mare de 1/12 din masa unui atom de carbon.

Deoarece sodiul există în stare liberă sub formă de molecule de Na monatomice, valorile maselor sale atomice și moleculare coincid. Sunt egale cu 22.9898.

Izotopi de sodiu

Douăzeci de izotopi de sodiu sunt cunoscuți cu numere de masă de la 18 la 37, dintre care cel mai stabil este 23 Na cu un timp de înjumătățire mai mic de un minut.

Ioni de sodiu

La nivelul energiei externe a atomului de sodiu, există un electron, care este valența:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 1.

Ca rezultat interacțiunea chimică sodiul donează singurul său electron de valență, adică este donatorul său și se transformă într-un ion încărcat pozitiv:

Na 0 -1e → Na +.

Molecula de sodiu și atomul

În stare liberă, sodiul există sub formă de molecule de Na monatomice. Iată câteva proprietăți care caracterizează atomul și molecula de sodiu:

Aliaje de sodiu

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. Aliajul sodiu-potasiu conținând 77,2% în greutate cadiu este în stare lichidă într-un interval larg de temperatură, are un coeficient ridicat de transfer de căldură și nu interacționează cu majoritatea materialelor structurale nici la temperaturi normale, nici la temperaturi ridicate.

Sodiul este utilizat ca aditiv pentru întărirea aliajelor de plumb.

Cu mercurul, sodiul formează un aliaj dur - amalgam de sodiu, care este uneori folosit ca un agent de reducere mai moale în loc de metal pur.

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

Sarcina

Scrieți ecuațiile de reacție cu care puteți efectua următoarele transformări:

Na2O → NaCl → NaOH → Na.

Răspuns

Pentru a obține clorura aceluiași metal din oxidul de sodiu, este necesar să-l dizolvați în acid:

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 - elementul celei de-a treia perioade și grupul IA al sistemului periodic, numărul de serie 11. Formula electronică a atomului este 3s 1, stări de oxidare +1 și 0. Are o electronegativitate scăzută (0,93), prezintă doar metalice (de bază) proprietăți. Formează (ca cation) numeroase săruri și compuși binari. Aproape toate sărurile de sodiu sunt ușor solubile în apă.

În natură - a cincea în termeni de abundență chimică, un element (al doilea dintre
metale), se găsește numai sub formă de compuși. Un element vital pentru toate organismele.

Cationul de sodiu, sodiu și compușii săi colorează flacăra unui arzător cu gaz galben aprins ( detectarea calității).

Sodiu N / A. Metal alb-argintiu, ușor, moale (tăiat cu un cuțit), punct de topire scăzut. A se păstra sodiul în kerosen. Formează un aliaj lichid cu mercur - amalgam (până la 0,2% Na).

Foarte reactiv, în aer umed sodiul se acoperă încet cu o peliculă de hidroxid și își pierde strălucirea (se estompează):

Sodiul este chimic activ, un puternic agent de reducere. Inflamabil în aer la încălzire moderată (\u003e 250 ° C), reacționează cu nemetalele:

2Na + O2 \u003d Na2O2 2Na + H2 \u003d 2NaH

2Na + CI2 \u003d 2NaCl 2Na + S \u003d Na2S

6Na + N2 \u003d 2Na3N 2Na + 2C \u003d Na2C2

Foarte furtunoasă și cu mult exo-efectul sodiului reacționează cu apa:

2Na + 2H2O \u003d 2NaOH + H2 ^ + 368 kJ

Din căldura reacției, bucăți de sodiu se topesc în bile, care încep să se miște aleatoriu datorită eliberării de H 2. Reacția este însoțită de clicuri puternice datorate exploziilor de gaz detonant (H 2 + O 2). Soluția este colorată cu fenolftaleină într-o culoare purpurie (mediu alcalin).

În seria tensiunilor, sodiul este mult mai la stânga hidrogenului, deplasând hidrogenul din acizii diluați HCl și H 2 SO 4 (datorită H 2 0 și H).

Primind sodiu în industrie:

(vezi mai jos pregătirea NaOH).

Sodiul este utilizat pentru a obține Na2O2, NaOH, NaH, precum și în sinteza organică. Sodiul topit servește ca agent de răcire în reactoarele nucleare, iar sodiul gazos este utilizat ca agent de umplere pentru lămpile de exterior cu lumină galbenă.

Oxid de sodiu Na 2 O. Oxid de bază. Alb, are o structură ionică (Na +) 2 O 2-. Este stabil termic, se descompune încet la aprindere, se topește sub presiune excesivă a vaporilor de Na. Sensibil la umiditate și dioxid de carbon din aer. Reacționează energic cu apă (se formează o soluție foarte alcalină), acizi, oxizi acizi și amfoteri, oxigen (sub presiune). Este utilizat pentru sinteza sărurilor de sodiu. Nu se formează atunci când sodiul este ars în aer.

Ecuațiile celor mai importante reacții:

Primirea: descompunerea termică a Na2O2 (vezi), precum și fuziunea Na și NaOH, Na și Na2O2:

2Na + 2NaOH \u003d 2Na și O + H2 (600 ° C)

2Na + Na2O2 \u003d 2Na a O (130-200 ° C)

Peroxid de sodiu Na2O2. Conexiune binară. Alb, higroscopic. Are o structură ionică (Na +) 2 O 2 2-. Când este încălzit, se descompune, se topește sub o presiune excesivă de O 2. Absoarbe dioxidul de carbon din aer. Se descompune complet cu apă, acizi (eliberarea de О 2 în timpul fierberii - reacție calitativă la peroxizi). Agent oxidant puternic, agent reductor slab. Este utilizat pentru regenerarea oxigenului în aparatele de respirație autonome (reacție cu CO 2), ca componentă a înălbitorilor pentru țesături și hârtie. Ecuațiile celor mai importante reacții:

Primind: arderea Na în aer.

Hidroxid de sodiu NaOH. Hidroxid de bază, alcalin, denumire tehnică sodă caustică. Cristale albe cu structură ionică (Na +) (OH -). Se răspândește în aer, absorbind umezeala și dioxidul de carbon (se formează NaHCO3). Se topește și fierbe fără descompunere. Provoacă arsuri severe la nivelul pielii și ochilor.

Să se dizolve bine în apă (cu exo-efect, +56 kJ). Reacționează cu oxizi acizi, neutralizează acizii, induce funcția acidă în oxizi și hidroxizi amfoteri:

Soluția de NaOH corodează sticla (se formează NaSiO3), corodează suprafața de aluminiu (se formează Na și H2).

Primind NaOH în industrie:

a) electroliza soluției de NaCl pe un catod inert

b) electroliza soluției de NaCl pe un catod de mercur (metoda amalgamului):

(mercurul eliberat este returnat electrolizatorului).

Soda caustică este cea mai importantă materie primă pentru industria chimică. Se folosește pentru obținerea de săruri de sodiu, celuloză, săpunuri, coloranți și fibre artificiale; ca uscător de gaz; reactiv în recuperarea din materii prime secundare și purificarea staniu și zinc; la prelucrarea minereurilor de aluminiu (bauxita).

Plan de curs:

1. Distribuția sodiului în natură.

2. Contextul istoric.

3. Proprietățile fizice ale sodiului

4. 4. Proprietățile chimice ale sodiului

5. Obținerea de sodiu.

6. 6. Obținerea de sodiu.

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.

Răspândirenatria 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; este mai mult la animale decât la plante.

Proprietăți fizicenatria

La temperaturi obișnuite, sodiul cristalizează într-o rețea cubică, a \u003d 4,28 Å. Raza atomică 1,86 Å, rază 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).

Proprietăți chimicenatria

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 strălucitor 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 cu fluorul și clorul direct deja 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. Cunoscut număr mare 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.

Primindnatria.

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 NaCI, dar se descompune electrolitic la o temperatură mai mică (320-330 ° C).

Cererenatria.

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 drept lichide de răcire metalice lichide (ambele elemente au secțiuni transversale mici de absorbție a neutronilor termici, 0,49 hambar pentru Na), aceste aliaje se disting prin puncte de fierbere ridicate și coeficienți de transfer termic și nu interacționează cu materialele structurale la temperaturi maridezvoltat în reactoarele nucleare. 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 pe osii ale vagoanelor 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.