Натрий: химический элемент и свойства¶

Натрий — химический элемент первой группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы первой группы), третьего периода периодической системы, с атомным номером 11. Обозначается символом Na (от лат. natrium). Относится к щелочным металлам. Простое вещество натрий — мягкий серебристо-белый металл, пластичный, легко режется ножом, быстро окисляется на воздухе. Атомная масса — 22,9898 а. е. м.

¶Общие сведения

Натрий — шестой по распространённости химический элемент в земной коре (около 2,3 % по массе) и четвёртый среди металлов после алюминия, железа и кальция. В свободном виде в природе не встречается из-за высокой химической активности; присутствует исключительно в виде соединений. Основные природные формы — галит (каменная соль, NaCl), мирабилит (глауберова соль, Na₂SO₄·10H₂O), трона, тенардит, а также натриевые полевые шпаты и слюды.

В организме человека и животных натрий — важнейший внеклеточный катион, участвующий в поддержании водно-солевого баланса, осмотического давления и передаче нервных импульсов.

¶Физические свойства

Натрий — один из немногих металлов, плотность которого меньше плотности воды. Обладает высокой тепло- и электропроводностью, что связано с наличием одного слабо связанного электрона на внешнем уровне.

¶Химические свойства

Натрий чрезвычайно реакционноспособен. На воздухе мгновенно покрывается оксидной плёнкой, а при нагревании воспламеняется. Взаимодействует с водой с выделением водорода и большим тепловыделением:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑

Реакция может сопровождаться воспламенением выделяющегося водорода. Хранят натрий под слоем керосина или минерального масла. С галогенами образует соли (NaCl, NaBr), с серой — сульфид, с водородом при нагревании — гидрид NaH. Горит в атмосфере углекислого газа, поэтому для тушения применяют сухие порошки.

¶Получение

Металлический натрий получают электролизом расплава поваренной соли (с добавками хлорида кальция для понижения температуры плавления) либо электролизом расплава гидроксида натрия. В промышленности также применяют термическое восстановление соединений натрия.

¶Применение

• Восстановитель в металлургии (получение титана, циркония, тантала).
• Теплоноситель в ядерных реакторах на быстрых нейтронах.
• Производство натриевых ламп наружного освещения.
• Сырьё для синтеза органических соединений (например, в реакции Вюрца).
• Пищевая добавка (глутамат натрия, нитрит натрия) и консервант.

¶Соединения

Поваренная соль NaCl — важнейшее соединение, используемое в пищу и в химической промышленности. Гидроксид натрия NaOH (едкий натр) применяется в производстве мыла, целлюлозы, красителей. Сода Na₂CO₃ и питьевая сода NaHCO₃ широко используются в быту и промышленности. Сульфат натрия применяется в стекловарении и целлюлозно-бумажной отрасли.

¶Биологическая роль

Натрий регулирует объём внеклеточной жидкости, кислотно-щелочное равновесие и работу нервно-мышечной системы. Суточная потребность человека — около 1–2 г (в виде хлорида натрия). Избыточное потребление соли связано с повышением артериального давления. Натрий-калиевый насос обеспечивает транспорт ионов через клеточные мембраны.

¶История

Металлический натрий впервые выделен английским химиком Хэмфри Дэви в 1807 году электролизом расплавленного гидроксида натрия. Название «натрий» происходит от арабского natrun (сода), латинское natrium закрепилось в международной символике.