De natrium Het is een alkalimetaal uit groep 1 van het periodiek systeem. Het atoomnummer is 11 en wordt weergegeven door het chemische symbool Na. Het is een licht metaal, minder dicht dan water, zilverwit van kleur dat grijs wordt bij blootstelling aan lucht; daarom wordt het opgeslagen in paraffines of edelgassen.
Daarnaast is het een zacht metaal dat met een mes kan worden gesneden en bij lage temperaturen bros wordt. Reageert explosief met water onder vorming van natriumhydroxide en waterstofgas; Het reageert ook met vochtige lucht en met vocht uit blote handen.
Dit metaal wordt aangetroffen in steenzoutmineralen zoals haliet (natriumchloride), in pekel en in de zee. Natriumchloride vertegenwoordigt 80% van alle in zee opgeloste stoffen, waarbij natrium een overvloed van 1,05% heeft. Het is het zesde element in overvloed van de aardkorst.
De analyse van de spectra van het licht dat van de sterren komt, heeft het mogelijk gemaakt om hun aanwezigheid daarin te detecteren, inclusief de zon. Evenzo is hun aanwezigheid in meteorieten vastgesteld..
Natrium is een goede thermische en elektrische geleider en heeft een groot warmteabsorptievermogen. Het ervaart het foto-elektrische fenomeen, dat wil zeggen, het is in staat elektronen uit te zenden wanneer het wordt verlicht. Bij verbranding straalt de vlam een intens geel licht uit..
Gesmolten natrium werkt als een warmteoverdrachtsmiddel en daarom wordt het in bepaalde kernreactoren als koelmiddel gebruikt. Het wordt ook gebruikt als desoxidatiemiddel en metaalreductiemiddel, daarom is het gebruikt bij de zuivering van overgangsmetalen, zoals titanium en zirkonium.
Natrium levert de belangrijkste bijdrage aan de osmolariteit van het extracellulaire compartiment en het volume ervan. Het is ook verantwoordelijk voor het genereren van actiepotentialen in prikkelbare cellen en het initiëren van spiercontractie..
Overmatige inname van natrium kan leiden tot: hart- en vaatziekten, verhoogd risico op beroerte, osteoporose door mobilisatie van botcalcium en nierbeschadiging.
Artikel index
De mens gebruikt al sinds de oudheid natriumverbindingen, vooral natriumchloride (keukenzout) en natriumcarbonaat. Het belang van zout blijkt uit het gebruik van het Latijnse woord "salarium", om een portie zout aan te duiden dat de soldaten ontvingen als onderdeel van hun betaling..
In de Middeleeuwen werd een natriumverbinding gebruikt met de Latijnse naam "sodanum", wat hoofdpijn betekende..
In 1807 isoleerde Sir Humprey Davy natrium door elektrolyse van natriumhydroxide. Davy isoleerde ook kalium, in een tijd dat natriumhydroxide en kaliumhydroxide als elementaire stoffen werden beschouwd en vaste basen werden genoemd..
Davy schreef in een brief aan een vriend: “Ik heb de vaste basen afgebroken en opnieuw samengesteld en ontdekte dat hun basen twee nieuwe stoffen waren, licht ontvlambare stoffen die vergelijkbaar zijn met metalen; maar de ene is ontvlambaarder dan de andere en zeer reactief ".
In 1814 gebruikte Jöns Jakob in zijn System of Chemical Symbols de afkorting Na voor het Latijnse woord 'natrium', om natrium te noemen. Dit woord komt van de Egyptische naam 'natron' die wordt gebruikt om naar natriumcarbonaat te verwijzen.
Metallisch natrium kristalliseert tot een lichaamsgerichte kubische (bcc) structuur. Daarom zijn de Na-atomen gepositioneerd om kubussen te vormen, met één in het midden en elk met acht buren..
Deze structuur wordt gekenmerkt door de minst dichte van allemaal, wat overeenkomt met de lage dichtheid van dit metaal; zo laag, dat het samen met lithium en kalium de enige metalen zijn die in vloeibaar water kunnen drijven (voordat ze natuurlijk exploderen). Zijn lage atoommassa, in verhouding tot zijn omvangrijke atoomstraal, draagt ook bij aan deze eigenschap..
De resulterende metaalbinding is echter vrij zwak en kan worden verklaard door de elektronische configuratie:
[Ne] 3s1
De elektronen van de gesloten schil nemen niet (althans onder normale omstandigheden) deel aan de metalen binding; maar het elektron in de 3s-orbitaal. Na-atomen overlappen hun 3s-orbitalen om een valentieband te creëren; En de 3p's, leeg, een drijfband.
Deze 3s-band, die halfvol is, evenals vanwege de lage dichtheid van het kristal, maakt de kracht, beheerst door de "zee van elektronen", zwak. Bijgevolg kan metallisch natrium worden versneden met een metaal en smelt het pas bij 98 ° C..
Het natriumkristal kan veranderingen in zijn structuur ondergaan wanneer de druk toeneemt; terwijl het bij verhitting onwaarschijnlijk is dat het faseovergangen ondergaat vanwege het lage smeltpunt.
Zodra faseovergangen beginnen, veranderen de eigenschappen van het metaal. De eerste overgang genereert bijvoorbeeld een vlakgecentreerde kubische (fcc) structuur. De dunne structuur bcc wordt dus verdicht tot fcc door het metallische natrium te persen.
Misschien leidt dit niet tot een merkbare verandering in de eigenschappen van natrium anders dan in zijn dichtheid. Wanneer de drukken echter erg hoog zijn, worden de allotropen (geen polymorfen omdat ze een puur metaal zijn) verrassend isolatoren en elektriden; dat wil zeggen, zelfs de elektronen zijn als anionen in het kristal gefixeerd en circuleren niet vrij.
Naast het bovenstaande veranderen ook hun kleuren; natrium houdt op grijsachtig te zijn om donker, roodachtig of zelfs transparant te worden naarmate de bedrijfsdruk stijgt.
Gegeven de 3s valentie-orbitaal, wanneer natrium zijn enige elektron verliest, verandert het snel in het Na-kation.+, dat iso-elektronisch is voor neon. Dat wil zeggen, zowel de Na+ net als Ne hebben ze hetzelfde aantal elektronen. Als de aanwezigheid van Na wordt aangenomen+ in de verbinding wordt dan gezegd dat het oxidatiegetal +1 is.
Als het tegenovergestelde gebeurt, dat wil zeggen dat natrium een elektron wint, is de resulterende elektronenconfiguratie [Ne] 3stweenu is het iso-elektronisch met magnesium, zijnde het Na-anion- genaamd soduro. Als de aanwezigheid van Na wordt aangenomen- in de verbinding, dan heeft natrium een oxidatiegetal van -1.
Zacht, taai, buigzaam licht metaal.
22,989 g / mol.
Natrium is een licht zilverachtig metaal. Glanzend wanneer vers gesneden, maar verliest zijn glans bij contact met lucht en wordt ondoorzichtig. Zacht bij temperatuur, maar vrij hard bij -20 ºC.
880 ºC.
97,82 ºC (bijna 98 ºC).
Bij kamertemperatuur: 0,968 g / cm3.
In vloeibare toestand (smeltpunt): 0,927 g / cm3.
Onoplosbaar in benzeen, kerosine en nafta. Het lost op in vloeibare ammoniak en geeft een blauw gekleurde oplossing. Lost op in kwik en vormt een amalgaam.
Temperatuur 802 K: 1 kPa; dat wil zeggen, de dampspanning is aanzienlijk laag, zelfs bij hoge temperaturen.
Het ontleedt heftig in water en vormt natriumhydroxide en waterstof.
120-125 ºC.
0,680 cP bij 100 ºC
192 dynes / cm bij smeltpunt.
4.22.
0,93 op de schaal van Pauling.
Eerste ionisatie: 495,8 kJ / mol.
Tweede ionisatie: 4.562 kJ / mol.
Derde ionisatie: 6.910,3 kJ / mol.
186 uur.
166 ± 21 uur.
71 µm (mK) bij 26 ºC.
132,3 W / m K tot 293,15 K.
4.77 × 10-8 Ωm bij 293 K..
Omdat natrium een uniek oxidatiegetal heeft van +1, zijn de namen van de verbindingen, die worden beheerst door de standaardnomenclatuur, vereenvoudigd aangezien dit nummer niet tussen haakjes en met Romeinse cijfers staat..
Op dezelfde manier eindigen hun namen volgens de traditionele nomenclatuur allemaal met het achtervoegsel -ico.
NaCl is bijvoorbeeld natriumchloride volgens de voorraadnomenclatuur, waarbij natriumchloride (I) onjuist is. Volgens de systematische nomenclatuur wordt het ook natriummonochloride genoemd; en natriumchloride, volgens de traditionele nomenclatuur. De meest voorkomende naam is echter keukenzout..
Natrium heeft een extracellulaire concentratie van 140 mmol / L, in ionische vorm (Na+Om de elektroneutraliteit van het extracellulaire compartiment te behouden, Na+ gaat vergezeld van chloride-anionen (Cl-) en bicarbonaat (HCO3-), met concentraties van respectievelijk 105 mmol / L en 25 mmol / L.
Het Na kation+ Het is de belangrijkste osmotische component en levert de grootste bijdrage aan de osmolariteit van het extracellulaire compartiment, zodanig dat er een gelijkheid van osmolariteit is tussen de extracellulaire en intracellulaire compartimenten die de integriteit van het intracellulaire compartiment garandeert..
Aan de andere kant, de intracellulaire concentratie van Na+ is 15 mmol / L. Dus: waarom zijn de extra en intracellulaire Na-concentraties niet gelijk?+?
Er zijn twee redenen waarom dit niet gebeurt: a) het plasmamembraan is slecht doorlaatbaar voor Na+. b) het bestaan van de Na-pomp+-K+.
De pomp is een enzymatisch systeem dat bestaat in het plasmamembraan en dat de energie in ATP gebruikt om drie Na-atomen te verwijderen.+ en introduceer twee K-atomen+.
Daarnaast is er een reeks hormonen, waaronder aldosteron, die, door de renale natriumreabsorptie te bevorderen, het behoud van de extracellulaire natriumconcentratie op de juiste waarde garandeert. Antidiuretisch hormoon helpt het extracellulaire volume te behouden.
Exciteerbare cellen (neuronen en spiercellen) zijn cellen die reageren op een geschikte stimulus met de vorming van een actiepotentiaal of zenuwimpuls. Deze cellen behouden een spanningsverschil over het plasmamembraan..
De binnenkant van de cel is negatief geladen ten opzichte van de buitenkant van de cel onder rustomstandigheden. Bij een bepaalde prikkel neemt de doorlaatbaarheid van het membraan voor Na toe+ en een kleine hoeveelheid Na-ionen komt de cel binnen+, waardoor het binnenste van de cel positief wordt opgeladen.
Het bovenstaande is wat bekend staat als een actiepotentiaal, dat zich door een neuron kan voortplanten en is de manier waarop informatie erdoorheen reist..
Wanneer het actiepotentiaal spiercellen bereikt, stimuleert het ze om samen te trekken via min of meer complexe mechanismen..
Samengevat is natrium verantwoordelijk voor de productie van actiepotentialen in prikkelbare cellen en voor het op gang brengen van spiercelcontractie..
Natrium is het zevende meest voorkomende element in de aardkorst en vertegenwoordigt 2,8% ervan. Natriumchloride maakt deel uit van het mineraal haliet, dat 80% van de opgeloste stoffen in de zee vertegenwoordigt. Het natriumgehalte van de zee is 1,05%.
Natrium is een zeer reactief element, daarom wordt het niet in zijn oorspronkelijke of elementaire vorm aangetroffen. Gevonden in oplosbare mineralen zoals haliet of onoplosbare mineralen zoals cryoliet (een natriumaluminiumfluoride).
Naast de zee in het algemeen wordt de Dode Zee gekenmerkt door een zeer hoge concentratie aan verschillende zouten en mineralen, vooral natriumchloride. Het Great Salt Lake in de Verenigde Staten heeft ook een hoge natriumconcentratie.
Natriumchloride wordt bijna puur aangetroffen in het mineraal haliet, aanwezig in de zee en in rotsstructuren. Rots- of mineraalzout is minder zuiver dan haliet, dat wordt aangetroffen in minerale afzettingen in Groot-Brittannië, Frankrijk, Duitsland, China en Rusland.
Zout wordt gewonnen uit de rotsachtige afzettingen door fragmentatie van de rotsen, gevolgd door een proces van zuivering van het zout. Op andere momenten wordt water in de zouttanks gebracht om het op te lossen en een pekel te vormen, die vervolgens naar de oppervlakte wordt gepompt..
Zout wordt gewonnen uit de zee in ondiepe bassins die bekend staan als salinas, door verdamping door de zon. Het zout dat op deze manier wordt verkregen, wordt laurierzout of zeezout genoemd..
Natrium werd geproduceerd door de carbothermische reductie van natriumcarbonaat bij 1.100 ° C. Momenteel wordt het geproduceerd door de elektrolyse van gesmolten natriumchloride met behulp van de Downs-cel.
Omdat gesmolten natriumchloride een smeltpunt van ~ 800 ° C heeft, wordt calciumchloride of natriumcarbonaat toegevoegd om het smeltpunt tot 600 ° C te verlagen..
In de Downs-kamer is de kathode gemaakt van ijzer in een cirkelvorm, rond een koolstofanode. De elektrolyseproducten worden gescheiden door een stalen gaas om te voorkomen dat de elektrolyseproducten in contact komen: elementair natrium en chloor..
Aan de anode (+) vindt de volgende oxidatiereactie plaats:
2 Cl- (l) → Cltwee (g) + 2 e-
Ondertussen vindt aan de kathode (-) de volgende reductiereactie plaats:
2 Na+ (l) + 2 e- → 2 Na (l)
Het is zeer reactief in lucht, afhankelijk van de vochtigheid. Reageert om een film van natriumhydroxide te vormen, die kooldioxide kan absorberen en uiteindelijk natriumbicarbonaat kan vormen..
Het oxideert in de lucht om natriummonoxide (NatweeOF). Terwijl natriumsuperoxide (NaOtwee) wordt bereid door metallisch natrium te verhitten tot 300 ° C met zuurstof onder hoge druk.
In vloeibare toestand ontbrandt het bij 125 ºC en produceert een irriterende witte rook die hoesten kan veroorzaken. Evenzo reageert het heftig met water om natriumhydroxide en waterstofgas te produceren, wat de explosiviteit van de reactie veroorzaakt. Deze reactie is sterk exotherm..
Na + HtweeO → NaOH + 1/2 Htwee (3.367 kilocalorieën / mol)
Gehalogeneerde zuren, zoals zoutzuur, reageren met natrium om de overeenkomstige halogeniden te vormen. Ondertussen genereert de reactie met salpeterzuur natriumnitraat; en met zwavelzuur genereert het natriumsulfaat.
Na reduceert de oxiden van de overgangsmetalen en produceert de overeenkomstige metalen door ze uit zuurstof vrij te maken. Evenzo reageert natrium met de halogeniden van de overgangsmetalen, waardoor de metalen worden verplaatst om natriumchloride te vormen en de metalen vrijkomen..
Deze reactie heeft gediend om overgangsmetalen te verkrijgen, waaronder titanium en tantaal..
Natrium reageert langzaam met vloeibare ammoniak bij lage temperatuur om sodamide (NaNHtwee) en waterstof.
Na + NH3 → NaNHtwee + 1/2 uurtwee
Vloeibare ammoniak dient als oplosmiddel voor de reactie van natrium met verschillende metalen, waaronder arseen, telluur, antimoon en bismut..
Reageert met alcoholen om alcoholaten of alkoxiden te produceren:
Na + ROH → RONa + 1/2 Htwee
Het produceert de dehalogenering van organische verbindingen, waardoor het aantal koolstofatomen van de verbinding verdubbelt:
2 Na + 2 RCl → R-R + 2 NaCl
Octaan kan worden geproduceerd door dehalogenering van butaanbromide met natrium.
Natrium kan reageren met andere alkalimetalen om een eutecticum te vormen: een legering die zich bij lagere temperaturen vormt dan zijn componenten; bijvoorbeeld NaK met een K-percentage van 78%. Ook natrium vormt legeringen met beryllium met een klein percentage van de eerste.
Edelmetalen zoals goud, zilver, platina, palladium en iridium, evenals witte metalen zoals lood, tin en antimoon, vormen legeringen met vloeibaar natrium..
Het is een metaal dat intens reageert met water. Daarom kan contact met menselijke weefsels die met water zijn bedekt, ernstige schade veroorzaken. Veroorzaakt ernstige brandwonden bij contact met de huid en ogen.
Als het wordt ingeslikt, kan het ook perforatie van de slokdarm en maag veroorzaken. Hoewel deze verwondingen ernstig zijn, wordt slechts een klein deel van de bevolking eraan blootgesteld..
De grootste schade die natrium kan veroorzaken, is te wijten aan de overmatige opname ervan in voedsel of dranken die door mensen zijn gemaakt.
Het menselijk lichaam heeft een natriumopname van 500 mg / dag nodig om zijn functie bij zenuwgeleiding en bij spiercontractie te vervullen.
Maar meestal wordt een veel grotere hoeveelheid natrium via de voeding ingenomen, wat een verhoging van de plasma- en bloedconcentratie van hetzelfde veroorzaakt..
Dit kan hoge bloeddruk, hart- en vaatziekten en beroerte veroorzaken..
Hypernatriëmie wordt ook in verband gebracht met het ontstaan van osteoporose door een uitstroom van calcium uit botweefsel te induceren. De nieren hebben moeite om ondanks overmatige inname een normale natriumconcentratie in het plasma te behouden, wat kan leiden tot nierbeschadiging.
Het wordt in de metallurgie gebruikt als deoxidatie- en reductiemiddel bij de bereiding van calcium, zirkonium, titanium en andere metalen. Het vermindert bijvoorbeeld titaniumtetrachloride (TiCl4) om metallisch titanium te produceren.
Gesmolten natrium wordt gebruikt als warmteoverdrachtsmiddel en daarom wordt het in sommige kernreactoren als koelmiddel gebruikt.
Het wordt gebruikt als grondstof bij de vervaardiging van natriumlaurylsulfaat, het hoofdbestanddeel van synthetisch wasmiddel. Het is ook betrokken bij de vervaardiging van polymeren zoals nylon en verbindingen zoals cyanide en natriumperoxide. Ook bij de productie van kleurstoffen en parfumsynthese.
Natrium wordt gebruikt bij de zuivering van koolwaterstoffen en bij de polymerisatie van onoplosbare koolwaterstoffen. Het wordt ook gebruikt in veel biologische reducties. Opgelost in vloeibare ammoniak wordt het gebruikt om alkynen tot transalkeen te reduceren.
Natriumdamplampen zijn gebouwd voor openbare verlichting in steden. Deze geven een gele kleur, vergelijkbaar met de kleur die wordt waargenomen wanneer natrium wordt verbrand in aanstekers..
Natrium werkt als een droogmiddel dat een blauwe kleur geeft in de aanwezigheid van benzofenon, wat aangeeft dat het product in het droogproces de gewenste droging heeft bereikt.
Het wordt gebruikt om voedsel op smaak te brengen en te bewaren. Door de elektrolyse van natriumchloride ontstaat natriumhypochloriet (NaOCl), dat als chloor in de huishoudelijke reiniging wordt gebruikt. Bovendien wordt het gebruikt als industrieel bleekmiddel voor papier en textielpulp of bij waterdesinfectie..
Natriumhypochloriet wordt in bepaalde medicinale preparaten gebruikt als antisepticum en fungicide..
Natriumcarbonaat wordt gebruikt bij de vervaardiging van glazen, wasmiddelen en reinigingsmiddelen. Natriumcarbonaatmonohydraat wordt in de fotografie gebruikt als ontwikkelaarcomponent.
Zuiveringszout is een bron van kooldioxide. Om deze reden wordt het gebruikt in bakpoeders, in zouten en bruisende dranken en ook in droge chemische brandblussers. Het wordt ook gebruikt bij het looien en het bereiden van wol.
Natriumbicarbonaat is een alkalische verbinding die wordt gebruikt bij de medicinale behandeling van maag- en urineweghyperaciditeit.
Het wordt gebruikt bij de vervaardiging van kraftpapier, karton, glas en wasmiddelen. Natriumthiosulfaat wordt in de fotografie gebruikt om negatieven en ontwikkelde prints te corrigeren..
Gewoonlijk bijtende soda of loog genoemd, wordt het gebruikt bij de neutralisatie van zuren bij aardolieraffinage. Reageert met vetzuren bij het maken van zeep. Bovendien wordt het gebruikt bij de behandeling van cellulose.
Het wordt gebruikt als meststof die stikstof levert, omdat het een onderdeel is van dynamiet.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.