Натрий

Натрий
Сребристобял метал
Спектрални линии
Неон ← Натрий → Магнезий Li ↑ Na ↓ K H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og Периодична система
Общи данни
Име, символ, Z	Натрий, Na, 11
Група, период, блок	1, 3, s
Химическа серия	алкален метал
Електронна конфигурация	[Ne] 3s1
e- на енергийно ниво	2, 8, 1
CAS номер	7440-23-5
Свойства на атома
Атомна маса	22,989769282 u
Атомен радиус	186  pm
Ковалентен радиус	166±9 pm
Радиус на ван дер Ваалс	227 pm
Степен на окисление	1, −1
Оксид	Na2O (силно основен)
Електроотрицателност (Скала на Полинг)	0,93
Йонизационна енергия	I: 495,8 kJ/mol II: 4562 kJ/mol III: 6910,3 kJ/mol (още)
Физични свойства
Агрегатно състояние	твърдо вещество
Кристална структура	кубична обемноцентрирана
Плътност	968 kg/m3
Температура на топене	370,944 K (97,944 °C)
Температура на кипене	1156,09 K (883,09 °C)
Моларен обем	23,78×10-3 m3/mol
Критична точка	2573 K; 35×106 Pa
Специф. топлина на топене	2,60 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение	97,42 kJ/mol
Налягане на парата P (Pa) 1 10 102 103 104 105 T (K) 554 617 697 802 946 1153
Скорост на звука	3200 m/s при 20 °C
Специф. ел. съпротивление	47,7×10-3 Ω.mm2/m
Топлопроводимост	142 W/(m·K)
Магнетизъм	парамагнитен
Модул на еластичност	10 GPa
Модул на срязване	3,3 GPa
Модул на свиваемост	6,3 GPa
Твърдост по Моос	0,5
Твърдост по Бринел	0,69 MPa
История
Откритие	Хъмфри Дейви (1807 г.)
Най-дълготрайни изотопи
Изотоп ИР ПП ТР ПР 22Na радио 2,602 г. β+ 22Ne 23Na 100 % стабилен 24Na радио 14,96 часа β- 24Mg
Натрий в Общомедия

Натрият (Na) е мек, сребристосив алкален метал с пореден номер 11, член на първа група в трети период на периодичната система, чието атомно тегло е 22,989768 u. Той е по-лек от водата, пластичен и с метален блясък. Предизвиква тежки химически изгаряния при допир. Проявява постоянна първа валентност. Не се среща свободно в природата поради своята силна реактивоспособност. При контакт с въздуха се самозапалва, затова се съхранява в керосин.

История

Съединенията на натрия са познати и употребявани от човечеството от дълбока древност. Названието „натрий“ произлиза от древността, когато древните египтяни наричали съединенията на метала „натрон“, древните гърци – „нитрон“, а римляните и древните евреи – „нитер“.

Немският химик Мартин Клапрот нарича минералните алкални съединения „натрон“ или „натр“. Френският химик Лавоазие не поставя метала в своята „Таблица на простите тела“, защото смята, че най-вероятно е съединение, а не химичен елемент. Поради високата си реактивност, металът е изолиран сравнително късно, през 1807 г. от Хъмфри Дейви. Тогава той чрез електролиза на KOH отделя свободен K, а след няколко дни и Na от NaOH. Нарича елементите „потасиум“ и „содиум“. През 1808 г. се появява названието „натрониум“, което Берцелиус съкращава до „натриум“. В българския език името „натрий“ произлиза от руското „натрий“. Така в различните езици елементът бива наричан „натрий“, „натриум“ или „содиум“.

Разпространение

Натрият е много активен елемент и не се среща в свободно състояние в природата. Той е най-разпространеният алкален метал и е на шесто място по разпространеност в земната кора (2,3% по маса). Съставна част е на множество минерали като с промишлено значение са NaCl, амфиболите (например Na₂Mg₃Al₂Si₈O₂₂(OH)₂, Na₂Fe₃²⁺Fe₂₃₊Si₈O₂₂(OH)₂), криолит Na₃AlF₆, циолит NaAlSi₃O₈, мирабилит Na₂SO₄•10H₂O и нефелин Na₃KAl₄Si₄O₁₆.

Физични свойства

Натрият е сребристосив нискотопим метал, който може да се реже с нож. Температурата му на топене е 97,8 °C, а на кипене – 882 °C. Има плътност 0,97 g/cm³. Поднесен в пламък, парите му излъчват жълт пламък, принадлежащ на D-линията на жълтото. Спектралните му линии се състоят от D₁- и D₂-линиите, със съответни дължини 589,597 nm и 589,000 nm.

Изотопи

Като елемент с нечетен пореден номер, притежава единствен стабилен изотоп ²³Na, синтезиран при термоядреното горене на C. Изотопът се синтезира в звезди с маси поне 5 пъти слънчевата при 8×10⁸ K и плътност 10⁵ g/cm³:

${\ce {^12C + ^12C -> ^23Na + p \\ ^12C + ^12C -> ^23Mg + n \\ ^23 Mg -> ^23Na + e^+ + \nu_{e}}}$

Получени и изследвани са 19 радиоактивни изотопа на натрия и един изомер, ^24mNa. Най-дълготрайни са ²²Na и ²⁴Na.

Химични свойства

Натрият е типичен алкален метал, член на 1-ва група, 3-ти период. Има електронната структура [Ne]3s¹.

Получаване

Първият промишлен способ за производството на натрий е от 19-и век:

${\ce {Na2CO3 + 2C -> 2Na + 3CO}}$

По-късно са предложени методи за редукция и електролиза на NaOH, но по-евтин се оказва електролизата на NaCl, смесен с малки количества CaCl₂.

Много чист натрий се получава при разпадане на NaN₃:

${\ce {2NaN3 -> 2Na + 3N2}}$

Приложение

Металът натрий има широко приложение в различни отрасли на индустрията и бита. Той се използва за очистване на активни метали, като Zr и K, когато са течни. Подобрява кристалната структура и заглажда повърхността на металните сплави.

Натрият се използва при синтеза на различни вещества като каучук, багрилото индиго, витамин B₁₂. Приложението му в атомните централи е свързано с добрата му топлопроводимост във втечнено състояние. Използва се и при производството на луминесцентни лампи.

Биологично значение

Натриевите йони имат много физиологични функции, които са общи за всички животни. Едни от най-важните им функции са изтласкването навън и навътре на натриевите йони през калиево-натриевата помпата в клетъчната мембрана, контролирането на обема на клетката и други.

Натриевите йони активно участват в минералния обмен на организма на човека и животните. Натриевите катиони регулират водния баланс в организма.

Техника на безопасност

При допир с кожата натрият предизвиква тежки изгаряния, тъй като реагира с влагата от въздуха и по кожата, водейки до образуването на натриев хидроксид, който има алкална реакция и е силно корозивен.