Предыдущий урок.
Первый урок.
Всё, второй ряд кончился (см. Неон) начался третий, который стартует с натрия – довольно активного щелочного металла. Этот металл в свободном виде в природе не встречается, однако его можно получить химическим путем.
Почему натрий металл? Потому что у неона все энергетические уровни заполнены, соответственно, у следующего за ним натрия новый электрон расположен на следующем уровне. И он является «лишним». Атом натрия легко расстается с ним, аналогично, как и в случае с литием (см. Литий). Таким образом, ионы натрия окружены облаками свободных электронов, что характерно именно для металлов.
По физическим и химическим свойствам он аналогичен литию. Но есть отличия. В частности, натрий имеет большую плотность (тяжелее) чем литий, хотя он по-прежнему легче воды, но совсем чуть-чуть. Температура плавления натрия ниже, если у лития она 180 градусов Цельсия, то у натрия – 98 (чуть ниже, чем у воды!).
Что касается химических свойств, то натрий активнее лития. Например, с водой литий реагирует спокойно, без взрыва, а вот натрий уже бурно, со взрывом:
На воздухе, натрий легко окисляется с образованием оксида натрия:
Еще натрий может гореть, но тогда образуется уже не оксид, а пероксид натрия:
А вот с азотом, несмотря на свою активность, натрий соединяется, не в пример литию, очень неохотно. Такая реакция возможна в тлеющем разряде:
Натрий взаимодействует со многими неметаллами, в частности, с хлором (с образованием самой обычной поваренной соли):
При нагревании взаимодействует с водородом:
Образуемый при этом гидрид натрия представляет собой ядовитый белый порошок.
Из-за своей повышенной активности, натрий можно хранить только в керосине или минеральном масле. В металлическом виде натрий представляет собой такие серые кусочки металла:
А еще присутствие натрия в пламени окрашивает его в желтый цвет:
Натрий широко используется как сильный восстановитель в химической промышленности, в металлургии, в частности, его применяют для осушения органических растворителей, например, эфиров, а так же для производства очень хороших натрий-серных аккумуляторов.
Еще натрий применяют для сплавов с интересными свойствами, например сплав состава натрий 12 %, калий 47 %, цезий 41 % имеет очень низкую температуру плавления, равную -78 градусов Цельсия. Этот сплав даже предлагался к использованию в качестве рабочего тела ионных ракетных двигателей и теплоносителя для атомных энергоустановок.
Надо сказать, что натрий выполняет очень важную функцию в организме человека. В клетках есть так называемый натриево-калиевый насос, который активно перекачивает ионы натрия Na+ из клетки, а ионы калия K+, напротив, внутрь клетки. Таким образом, на мембране клетки создается разность потенциалов, которая используется для проведения нервного импульса.
Натрий содержится во многих пищевых продуктах, но львиную долю организм получает из обычной поваренной соли (NaCl). Причем, опасен как недостаток натрия, при котором наблюдается потеря веса, рвота, образование газов в желудочно-кишечном тракте, а иногда также судороги, так и избыток, который вызывает отеки и повышает давление. Поэтому, если вам говорят, что много соли есть вредно, они правы.
Как видим, натрий – это тоже очень нужный элемент (практический, как и все). Как же его получают? Самый первый способ, до которого додумались при промышленном производстве натрия, это восстановление карбоната натрия углем при высокой температуре:
Когда изобрели электролиз, стало возможным получить металлический натрий путем разложения едкого натра:
Или поваренной соли:
Сейчас, в основном, натрий именно так и производят – электролизом.
Итак, подытожим. Натрий – это довольно активный щелочной металл, который хранят в керосине, так как он вступает в химическую реакцию с кислородом прямо на воздухе, а с водой бурно реагирует, даже взрывается. Так же натрий широко используется в химической промышленности как сильный восстановитель. В организме участвует в создание разности потенциалов за счет натриево-калиевого насоса, и эта разность потенциалов обеспечивает проведения нервных импульсов. В организм поступает натрий в основном через поваренную соль (NaCl).
Следующий урок: