Натрій
Натрій – елемент 3-го періоду і IA-групи Періодичної системи, порядковий номер 11. Електронна формула атома [10Ne] 3s1, ступеня окислення + I і 0. Має малу електронегативність (0,93), проявляє тільки металеві (основні) властивості. Утворює (як катіон) численні солі і бінарні сполуки. Майже всі солі натрію добре розчинні у воді.
У природі – п’ятий за хімічною поширеності елемент (другий серед металів), зустрічається тільки у вигляді сполук. Життєво важливий елемент для всіх організмів.
Натрій, катіон натрію та його сполуки забарвлюють полум’я газового пальника в яскраво-жовтий колір (якісне виявлення).
Натрій Na. Сріблясто-білий метал, легкий, м’який (ріжеться ножем), Низкоплавкий. Зберігають натрій в гасі. З ртуттю утворює рідкий сплав – амальгаму (до 0,2% Na).
Вельми реакційноздатні, у вологому повітрі натрій повільно покривається гідроксидною плівкою і втрачає блиск (тьмяніє):
Натрій хімічно активний, сильний відновник. Запалюється на повітрі при помірному нагріванні (> 250 ° C), реагує з неметалами:
2Na + O2 = Na2O2 2Na + H2 = 2NaH
2Na + Cl2 = 2NaCl 2Na + S = Na2S
6Na + N2 = 2Na3N 2Na + 2C = Na2C2
Дуже бурхливо і з великим екзо – ефектом натрій реагує з водою:
2Na + 2H2O = 2NaOH + Н2 ^ + 368 кДж
Від теплоти реакції шматочки натрію розплавляються в кульки, які починають безладно рухатися через виділення Н2. Реакція супроводжується різкими клацаннями внаслідок вибухів гримучого газу (Н2 + O2). Розчин забарвлюється фенолфталеїном в малиновий колір (лужне середовище).
В ряді напруг натрій коштує значно лівіше водню, з розбавлених кислот HCl і H2SO4 витісняє водень (за рахунок Н2О і Н +).
Отримання натрію в промисловості:
(Див. Також нижче отримання NaOH).
Натрій застосовується для отримання Na2O2, NaOH, NaH, а також в органічному синтезі. Розплавлений натрій служить теплоносієм в ядерних реакторах, а газоподібний – використовується як наповнювач желтосветних ламп зовнішнього освітлення.
Оксид натрію Na2O. Основний оксид. Білий, має іонну будову (Na +) 2O2-. Термічно стійкий, при прожаренні повільно розкладається, плавиться під надлишковим тиском пари Na. Чутливий до вологи і вуглекислого газу в повітрі. Енергійно реагує з водою (утворюється сильнощелочной розчин), кислотами, кислотними та амфотерними оксидами, киснем (під тиском). Застосовується для синтезу солей натрію. Не утворюється при спалюванні натрію на повітрі.
Рівняння найважливіших реакцій:
Отримання: термічний розклад Na2O2 (див.), А також сплавлення Na і NaOH, Na і Na2O2:
2Na + 2NaOH = 2NaaO + H2 (600 ° C)
2Na + Na2O2 = 2NaaO (130-200 ° C)
Пероксид натрію Na2O2. Бінарне з’єднання. Білий, гігроскопічний. Має іонну будову (Na +) 2O22-. При нагріванні розкладається, плавиться під надлишковим тиском O2. Поглинає вуглекислий газ з повітря. Повністю розкладається водою, кислотами (виділення O2 при кип’ятінні – якісна реакція на пероксиди). Сильний окислювач, слабкий відновник. Застосовується для регенерації кисню в ізолюючих дихальних приладах (реакція з СO2), як компонент відбілювачів тканини та паперу. Рівняння найважливіших реакцій:
2Na2O2 = 2Na2O + O2 (400-675 ° C, вакуум)
Na2O2 + 2Н2O = Н2O2 + 2NaOH (на холоду)
2Na2O2 + 2Н2O = O2 ^ + 4NaOH (кип’ятіння)
Na2O2 + 2НCl (разб.) = 2NaCl + Н2O2 (на холоду)
2Na2O2 + 4НCl (разб.) = 4НCl + 2Н2O + O2 ^ (кип’ятіння)
2Na2O2 + 2CO2 = Na2CO3 + O2
Na2O2 + CO = Na2CO3
Na2O2 + 4H + + 2I – = I2v + 2H2O + 2Na +
5Na2O2 + 16H + + 2MnO4- = 5O2 ^ + 2Mn2 + + 8H2O + 10Na +
3Na2O2 + 2 [Cr (OH) 6] 3 = 2CrO24- + 8OH – + 2H2O + 6Na + (80 ° C)
Отримання: спалювання Na на повітрі.
Гідроксид натрію NaOH. Основний гідроксид, луг, технічна назва їдкий натр. Білі кристали з іонним будовою (Na +) (OH-). Розпливається на повітрі, поглинаючи вологу і вуглекислий газ (утворюється NaHCO3). Плавиться і кипить без розкладання. Викликає важкі опіки шкіри та очей.
Добре розчинний у воді (з екзо – ефектом, +56 кДж). Реагує з кислотними оксидами, нейтралізує кислоти, викликає кислотну функцію у амфотерних оксидів і гідроксидів:
NaOH (разб.) + H3PO4 (конц.) = NaH2PO4 + H2O
2NaOH (разб.) + H3PO4 (разб.) = Na2HPO4 + 2H2O
3NaOH (конц.) + H3PO4 (разб.) = Na3PO4 + 3H2O
2NaOH (T) + M2O3 = 2NaMO2 + H2O (1000 ° C, M = Al, Cr)
2NaOH (конц.) + 3H2O + AI2O3 = 2Na [Al (OH) 4] (кип’ятіння)
2NaOH (T) + M (OH) 2 = Na2MO2 + 2H2O (500 ° C, M = Be, Zn)
2NaOH (конц.) + Zn (OH) 2 = Na2 [Zn (OH) 4]
Осаджує нерозчинні гідроксиди:
2NaOH + MCl2 = 2NaCl + M (OH) 2v (M = Mg, Cu)
Піддає дисмутації галогени і сірку:
2NaOH (конц., Хол.) + Е2 = NaE + NaEO + H2O (Е = Cl, Br)
6NaOH (разб., Гор.) + 3S = 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O