Характеристика натрію. Формула натрію

Натрій - один з лужних металів. Таблиця хімічних елементів показує його як атом, що відноситься до третього періоду і до першої групи.

Фізичні властивості

У цьому розділі буде розглянута характеристика натрію з точки зору фізики. Почнемо з того, що в чистому вигляді це тверда речовина сріблястого кольору, що володіє металевим блиском і низькою твердістю. Натрій настільки м`який, що його з легкістю можна порізати ножем. Температура плавлення даної речовини досить низька і становить сімдесят дев`ять градусів Цельсія. Атомна маса натрію теж невелика, про неї ми поговоримо пізніше. Щільність цього металу дорівнює 0,97 г / см³.

Хімічна характеристика натрію

Даний елемент має дуже високу активність - він здатний швидко і бурхливо реагувати з багатьма іншими речовинами. Також таблиця хімічних елементів дозволяє визначити таку величину, як молярна маса - для натрію вона становить двадцять три. Один моль - це така кількість речовини, в якому міститься 6,02 х 10 в 23 ступені атомів (молекул, якщо речовина складне). Знаючи молярну масу елемента, можна визначити, скільки буде важити конкретну кількість моль даного вещетсва. Приміром, два моль натрію важить сорок шість грам. Як вже було сказано вище, даний метал - один з найбільш хімічно активних, він відноситься до лужних, відповідно, його оксид може сформувати луг (сильні підстави).

Як утворюються оксиди

Всі речовини даної групи, у тому числі і у випадку з натрієм, можна отримати за допомогою спалювання початкового. Таким чином, відбувається реакція металу з киснем, що і призводить до формування оксиду. Наприклад, якщо спалити чотири моль натрію, витратимо один моль кисню і отримаємо два моль оксиду цього металу. Формула натрію оксиду - Na₂O. Рівняння реакції виглядає так: 4Na + О₂ = 2Na₂O. Якщо ж додати до отриманого речовині воду, утворюється луг - NaOH.

Взявши по одному моль оксиду і води, отримаємо два моль підстави. Ось рівняння даної реакції: Na₂O + Н₂О = 2NaOH. Отримане речовина ще називається їдкий натрій. Це пов`язано з його яскраво вираженими лужними властивостями і високою хімічною актівнотью. Як і сильні кислоти, їдкий натрій активно реагує з солями малоактивних металів, органічними сполуками і т. Д. Під час взаємодії з солями відбувається реакція обміну - утворюється нова сіль і нова підстава. Розчин натрію їдкого може легко руйнувати тканину, папір, шкіру, нігті, тому він вимагає дотримання правил техніки безпеки під час роботи з ним. Застосовується гідроксид натрію у хімічній промисловості як каталізатор, а також у побуті як засіб для усунення проблеми засмічених труб.

Реакції з галогенами

Це прості речовини, що складаються з хімічних елементів, які відносяться до сьомої групи періодичної системи. До їх списку входять фтор, йод, хлор, бром. Натрій здатний реагувати з усіма з них, утворюючи такі сполуки, як хлористий / бромистий / йодистий / фтористий натрій. Для проведення реакції потрібно взяти два моль розглянутого металу, додати до нього один моль фтору. В результаті отримаємо фтористий натрій у кількості два моль. Даний процес можна записати у вигляді рівняння: Na + F₂ = 2NaF. Фтористого натрію, який ми отримали, використовують у виробництві зубних паст проти карієсу, а також миючих засобів для різноманітних поверхонь. Подібним чином при додаванні хлору можна отримати хлористий натрій (кухонну сіль), йодистий натрій, який використовується у виготовленні металогалогенних ламп, бромистий натрій, застосовуваний у якості лікарського засобу при неврозах, безсонні, істерії та інших розладах нервової системи.

З іншими простими речовинами

Також можливі реакції натрію з фосфором, сульфур (сірої), карбоном (вуглецем). Такого роду хімічні взаємодії можна провести тільки в разі створення спеціальних умов у вигляді високої температури. Таким чином, відбувається реакція приєднання. З її допомогою можна отримати такі речовини, як натрію фосфід, натрію сульфід, натрію карбід.

Як приклад можна привести приєднання атомів даного металу до атомів фосфору. Якщо взяти три моль розглянутого металу і один моль другого компонента, потім нагріти їх, то отримаємо один моль фосфіду натрію. Дану реакцію можна записати у вигляді наступного рівняння: 3Na + Р = Na₃P. Крім того, натрій здатний реагувати з азотом, а також воднем. У першому випадку утворюється нітрид даного металу, у другому - гідрид. В якості прикладів можна навести такі рівняння хімічних реакцій: 6Na + N2 = 2Na₃N- 2Na + Н2 = 2NaH. Для проведення першого взаємодії необхідний електричний розряд, другий - висока температура.

Реакції з кислотами

На простих речовинах хімічна характеристика натрію не закінчується. Цей метал також вступає в реакцію з усіма кислотами. В результаті подібних хімічних взаємодій утворюється сіль натрію і водень. Наприклад, при реакції розглянутого металу з соляною кислотою утворюється кухонні сіль і водень, який випаровується. Висловити дану реакцію можна за допомогою рівняння реакції: Na + HCl = NaCl + Н₂. Подібного роду хімічну взаємодію називається реакцією заміщення. За допомогою її проведення можна також отримати такі солі, як фосфат, нітрат, нітрит, сульфат, сульфіт, карбонат натрію.

Взаємодія з солями

Натрій реагує з солями всіх металів, крім калію і кальцію (вони володіють більшою хімічною активністю, ніж розглянутий елемент). У подібному випадку, як і в попередньому, відбувається реакція заміщення. Атоми розглянутого металу стають на місце атомів більш хімічно слабкого металу. Таким чином, змішавши два моль натрію і один моль нітрату магнію, отримаємо нітрат натрію в кількості два моль, а також чистий магній - один моль. Записати рівняння даної реакції можна так: 2Na + Mg (NO₃)₂ = 2NaNO₃ + Mg. За таким же принципом можна отримати і безліч інших солей натрію. Також цим способом можна отримувати метали з їх солей.

Що буде, якщо додати до натрію воду

Це, мабуть, одне з найпоширеніших речовин на планеті. І з ним розглянутий метал також здатний вступати в хімічну взаємодію. При цьому утворюється вже розглянутий вище їдкий натрій, або гідроксид натрію.

Для проведення такої реакції знадобиться взяти два моль натрію, додати до нього воду, теж у кількості два міль, і в результаті отримаємо два моль гідроксиду і один моль водню, який виділиться у вигляді газу з різким запахом.

Натрій і його вплив на організми

Розглянувши даний метал з хімічної точки зору, перейдемо до того, яка ж біологічна характеристика натрію. Він є одним з важливих мікроелементів. Насамперед, він є однією зі складових тваринної клітини. Тут він виконує важливі функції: разом з калієм підтримує мембранний потенціал, бере участь в утворенні та розповсюдженні між клітинами нервового імпульсу, є необхідною хімічним елементом для осмотических процесів (що потрібно, наприклад, для функціонування клітин нирок). Крім того, натрій відповідає за водно-сольовий баланс клітини. Також без даного хімічного елемента неможливий транспорт по крові глюкози, так необхідної для функціонування мозку. Ще цей метал бере участь у процесі скорочення м`язів.

Даний мікроелемент потрібний не тільки тваринам - натрій в організмі рослин також виконує важливі функції: він бере участь в процесі фотосинтезу, допомагаючи транспортувати вуглеводи, а також необхідний для проходження органічних і неорганічних речовин крізь мембрани.

Надлишок і недолік натрію

До підвищеному вмісту даного хімічного елемента в організмі може привести надмірне вживання солі протягом тривалого часу. Симптомами надлишку натрію може бути підвищення температури тіла, набряклість, підвищена нервова збудливість, порушення функціонування нирок. У разі появи подібних симптомів потрібно прибрати з раціону кухонну сіль і продукти, в яких багато даного металу (список буде наведено нижче), після чого негайно звернутися до лікаря. Знижений вміст в організмі натрію також призводить до неприємних симптомів і порушень роботи органів. Вимиватися даний хімічний елемент може при тривалому прийомі сечогінних препаратів або при вживанні в питво тільки очищеної (дистильованої) води, при підвищеному потовиділенні і зневодненні організму. Симптомами нестачі натрію є спрага, сухість шкіри та слизових оболонок, блювота і нудота, поганий апетит, порушення свідомості і апатія, тахікардія, припинення повноцінної роботи нирок.

Продукти, в яких багато натрію

Для того щоб уникнути занадто високого або занадто низького вмісту в організмі розглянутого хімічного елемента, необхідно знати, в якій їжі його найбільше. Насамперед, це вже згадана вище кухонні сіль. Вона на сорок відсотків складається з натрію. Також це може бути морська сіль. Крім того, даний метал міститься в сої і соєвому соусі. Велика кількість натрію спостерігається в морепродуктах. Це морська капуста, більшість видів риб, креветки, восьминоги, крабове м`ясо, ікра, раки та ін. Вміст натрію в них пов`язано з тим, що дані організми мешкають в солоній середовищі з високою концентрацією солей різних металів, важливих для нормального функціонування організму.

Використання даного металу та деяких його сполук

Застосування натрію в промисловості дуже різнобічне. Перш за все, дана речовина використовують у хімічній галузі. Тут воно необхідне для отримання таких речовин, як гідроксид розглянутого металу, його фторид, сульфати і нітрати. Крім того, воно використовується в якості сильного відновника - для виділення чистих металів з їх солей. Існує спеціальний технічний натрій, призначений для використання в подібних цілях. Його властивості зафіксовані в Гості 3273-75. У зв`язку зі згаданими вище сильними відновними властивостями натрій широко використовується в металургії.

Також даний хімічний елемент знаходить своє застосування в фамацевтіческой галузі, де він найчастіше необхідний для отримання його бромида, який є одним з головних компонентів багатьох седативних засобів і антидепресантів. Крім того, натрій може бути використаний у виготовленні газорозрядних ламп - такі будуть джерелами яскравого жовтого світла. Таке хімічна сполука, як натрію хлорат (NaClO₃), Знищує молоді рослини, тому його використовують для видалення таких з залізничних колій для попередження заростання останніх. Ціанід натрію отримав широке застосування в галузі добування золота. З його допомогою отримують даний метал з гірських порід.

Як отримують натрій

Найпоширенішим способом є реакція карбонату розглянутого металу з вуглецем. Для цього необхідно нагріти два зазначених речовини до температури близько тисячі градусів за шкалою Цельсія. В результаті цього утворюються два таких хімічних сполуки, як натрій і чадний газ. При взаємодії одного моль карбонату натрію з двома моль карбону вийде два моль потрібного металу і три моль оксиду вуглецю. Рівняння наведеної реакції можна записати наступним чином: NaCO₃ + 2С = 2Na + 3СО. Подібним чином даний хімічний елемент можна отримати і з інших його сполук.

Якісні реакції

Наявність натрій +, як і будь-яких інших катіонів або аніонів, можна визначити шляхом проведення спеціальних хімічних маніпуляцій. Якісною реакцією на іон натрію є спалювання - у разі присутності його полум`я буде забарвлено в жовтий колір.

Де можна зустріти розглянутий хімічний елемент в природі

По-перше, як уже було сказано, він є однією зі складових як тваринної, так і рослинної клітини. Також висока його концентрація спостерігається в морській воді. Крім того, натрій входить до складу деяких мінералів. Це, наприклад, сильвініт, його формула - NaCl • KCl, а також карналлит, формула якого KCl•MgCl₂•6H₂O. Перший з них володіє неоднорідною структурою з чергуванням різнокольорових частин, в його забарвленні можуть зустрічатися оранжевий, рожевий, синій, червоний. Даний мінерал повністю розчинний у воді. Карналіт, залежно від місця освіти і домішок, також може мати різну забарвлення. Він може бути червоним, жовтим, білим, світло-синім, а також прозорим. Він володіє неяскравим блиском, промені світла в ньому сильно заломлюються. Ці два мінерали служать сировиною для отримання металів, які входять до їх складу: натрію, калію, магнію.

Вчені вважають, що метал, який ми розглянули в даній статті, є одним з найпоширеніших у природі, так як масова частка його в земній корі становить два з половиною відсотка.