Ang sodium (Latin Natrium, sinasagisag na Na) ay isang elemento na may atomic number 11 at atomic weight 22.98977. Ito ay isang elemento ng pangunahing subgroup ng unang pangkat, ang ikatlong yugto ng pana-panahong sistema ng mga elemento ng kemikal ni Dmitry Ivanovich Mendeleev. Ang simpleng substance na sodium ay malambot, fusible (natunaw 97.86 °C), ductile, magaan (density 0.968 g/cm3), alkali metal na kulay pilak-puting kulay.
Ang natural na sodium ay binubuo lamang ng isang isotope na may mass number na 23. Kasalukuyang kilala ang kabuuang 15 isotopes at 2 nuclear isomer. Karamihan sa mga artipisyal na ginawang radioactive isotopes ay may kalahating buhay na mas mababa sa isang minuto. Dalawang isotopes lamang ang may medyo mahabang kalahating buhay: positron-emitting 22Na, na may kalahating buhay na 2.6 taon, na ginagamit bilang pinagmumulan ng mga positron at sa siyentipikong pananaliksik, at 24Na, na may kalahating buhay na 15 oras, ginagamit sa gamot para sa pagsusuri at paggamot ng ilang uri ng leukemia.
Ang sodium sa anyo ng iba't ibang mga compound ay kilala mula noong sinaunang panahon. Ang sodium chloride (NaCl) o table salt ay isa sa pinakamahalagang mahahalagang compound; pinaniniwalaan na nakilala ito ng tao noong Neolithic, iyon ay, lumalabas na ang sangkatauhan ay kumonsumo ng sodium chloride nang higit sa anim na libong taon. ! Sa Lumang Tipan ay binanggit ang isang sangkap na tinatawag na "neter", ginamit ito bilang isang detergent. Malamang na ito ay soda, isang sodium carbonate na matatagpuan sa tubig ng mga salt lake sa Egypt.
Noong ika-18 siglo, alam na ng mga chemist ang isang malaking bilang ng mga sodium compound; ang mga asin ng metal na ito ay malawakang ginagamit sa medisina at industriya ng tela (para sa pagtitina ng mga tela at tanning na balat). Gayunpaman, ang metallic sodium ay nakuha lamang noong 1807 ng English chemist na si Humphry Davy.
Ang pinakamahalagang lugar ng aplikasyon ng sodium ay ang nuclear energy, metalurhiya, at ang industriya ng organic synthesis. Sa enerhiyang nuklear, ang sodium at ang haluang metal nito na may potasa ay ginagamit bilang mga likidong metal na coolant. Sa metalurhiya, ang isang bilang ng mga refractory metal ay nakuha sa pamamagitan ng sodium metal method; sa pamamagitan ng pagbabawas ng KOH na may sodium, ang potassium ay nakahiwalay. Bilang karagdagan, ang sodium ay ginagamit bilang isang additive na nagpapalakas ng mga lead alloy. Sa industriya ng organic synthesis, ang sodium ay ginagamit sa paggawa ng maraming sangkap. Ang sodium ay gumaganap bilang isang katalista sa paggawa ng ilang mga organikong polimer. Ang pinakamahalagang sodium compound ay sodium oxide Na2O, sodium peroxide Na2O2 at sodium hydroxide NaOH. Ang sodium peroxide ay ginagamit para sa pagpapaputi ng mga tela at para sa air regeneration sa mga nakahiwalay na silid. Ang sodium hydroxide ay isa sa pinakamahalagang produkto ng pangunahing industriya ng kemikal. Ito ay natupok sa napakalaking dami upang linisin ang mga produktong petrolyo. Bilang karagdagan, ang sodium hydroxide ay malawakang ginagamit sa sabon, papel, tela at iba pang mga industriya, pati na rin sa paggawa ng artipisyal na hibla.
Ang sodium ay isa sa pinakamahalagang elemento na kasangkot sa metabolismo ng mineral ng mga hayop at tao. Sa katawan ng tao, ang sodium sa anyo ng mga natutunaw na asing-gamot (chloride, phosphate, bicarbonate) ay matatagpuan higit sa lahat sa mga extracellular fluid - plasma ng dugo, lymph, digestive juice. Ang osmotic pressure ng plasma ng dugo ay pinananatili sa kinakailangang antas, pangunahin dahil sa sodium chloride.
Ang mga sintomas ng kakulangan sa sodium ay kinabibilangan ng pagbaba ng timbang, pagsusuka, pagbuo ng gas sa gastrointestinal tract, at kapansanan sa pagsipsip ng mga amino acid at monosaccharides. Ang pangmatagalang kakulangan ay nagiging sanhi ng mga cramp ng kalamnan at neuralgia. Ang labis na sodium ay nagiging sanhi ng pamamaga ng mga binti at mukha, pati na rin ang pagtaas ng paglabas ng potasa sa ihi.
Mga katangian ng biyolohikal
Ang sodium ay kabilang sa pangkat ng mga macroelement na, kasama ng mga microelement, ay may mahalagang papel sa metabolismo ng mineral ng mga hayop at tao. Ang mga macroelement ay nakapaloob sa katawan sa makabuluhang dami, na may average mula 0.1 hanggang 0.9% ng timbang ng katawan. Ang nilalaman ng sodium sa katawan ng isang may sapat na gulang ay 55-60 g bawat 70 kg ng timbang. Ang Element number eleven ay pangunahing matatagpuan sa mga extracellular fluid: sa dugo - 160-240 mg, sa plasma - 300-350 mg, sa erythrocytes - 50-130 mg. Ang tissue ng buto ay naglalaman ng hanggang 180 mg ng sodium, ang enamel ng ngipin ay mas mayaman sa macroelement na ito - 250 mg. Nakatuon ng hanggang 250 mg sa baga at 185 mg ng sodium sa puso. Ang tissue ng kalamnan ay naglalaman ng mga 75 mg sodium.
Ang pangunahing pag-andar ng sodium sa katawan ng mga tao, hayop at maging ang mga halaman ay upang mapanatili ang balanse ng tubig-asin sa mga selula, ayusin ang osmotic pressure at balanse ng acid-base. Para sa kadahilanang ito, ang nilalaman ng sodium sa mga selula ng halaman ay medyo mataas (mga 0.01% ng basang timbang); ang sodium ay lumilikha ng mataas na osmotic pressure sa cell sap at sa gayon ay nag-aambag sa pagkuha ng tubig mula sa lupa. Sa katawan ng tao at hayop, ang sodium ay responsable para sa normalisasyon ng aktibidad ng neuromuscular (nakikilahok sa normal na pagpapadaloy ng mga nerve impulses) at pinapanatili ang mahahalagang mineral sa dugo sa isang dissolved state. Sa pangkalahatan, ang papel ng sodium sa pag-regulate ng metabolismo ay mas malawak, dahil ang elementong ito ay kinakailangan para sa normal na paglaki at kondisyon ng katawan. Ang sodium ay gumaganap ng papel ng isang "courier", na naghahatid ng iba't ibang mga sangkap sa bawat cell, tulad ng asukal sa dugo. Pinipigilan nito ang paglitaw ng init o sunstroke, at mayroon ding binibigkas na epekto ng vasodilating.
Ang sodium ay aktibong nakikipag-ugnayan sa iba pang mga elemento, kaya kasama ng chlorine ay pinipigilan nila ang pagtagas ng likido mula sa mga daluyan ng dugo patungo sa mga katabing tisyu. Gayunpaman, ang pangunahing "kasosyo" ng sodium ay potasa, sa pakikipagtulungan kung saan ginagawa nila ang karamihan sa mga pag-andar sa itaas. Ang pinakamainam na pang-araw-araw na dosis ng sodium para sa mga bata ay mula 600 hanggang 1,700 milligrams, para sa mga matatanda mula 1,200 hanggang 2,300 milligrams. Sa katumbas ng table salt (ang pinakasikat at naa-access na mapagkukunan ng sodium), ito ay tumutugma sa 3-6 gramo bawat araw (100 gramo ng table salt ay naglalaman ng 40 gramo ng sodium). Ang pang-araw-araw na pangangailangan ng sodium ay higit sa lahat ay nakasalalay sa dami ng mga asing-gamot na nawala sa pamamagitan ng pawis, at maaaring hanggang sa 10 gramo ng NaCl. Ang sodium ay matatagpuan sa halos lahat ng pagkain (sa malaking dami sa rye bread, itlog ng manok, matapang na keso, karne ng baka at gatas), ngunit ang katawan ay tumatanggap ng karamihan nito mula sa table salt. Ang pagsipsip ng ikalabing-isang elemento ay nangyayari pangunahin sa tiyan at maliit na bituka; ang bitamina D ay nagtataguyod ng mas mahusay na pagsipsip ng sodium. Kasabay nito, ang mga pagkaing mayaman sa protina at partikular na maalat ay maaaring humantong sa kahirapan sa pagsipsip. Ang konsentrasyon ng mga sodium ions sa katawan ay pangunahing kinokontrol ng hormone ng adrenal cortex - aldosterone, ang mga bato ay nagpapanatili o naglalabas ng sodium, depende sa kung ang isang tao ay umaabuso o hindi nakakatanggap ng sapat na sodium. Para sa kadahilanang ito, sa ilalim ng normal na mga panlabas na kondisyon at wastong paggana ng bato, hindi maaaring mangyari ang kakulangan sa sodium o labis. Ang isang kakulangan ng elementong ito ay maaaring mangyari sa isang bilang ng mga vegetarian diet. Bilang karagdagan, ang mga tao sa mabibigat na pisikal na propesyon at mga atleta ay dumaranas ng matinding pagkawala ng sodium sa pamamagitan ng pawis. Posible rin ang kakulangan sa sodium sa iba't ibang pagkalason, na sinamahan ng labis na pagpapawis, pagsusuka, at pagtatae. Gayunpaman, ang gayong kawalan ng timbang ay madaling maitama sa mineral na tubig, kung saan ang katawan ay tumatanggap hindi lamang ng sodium, kundi pati na rin ang isang tiyak na halaga ng iba pang mga mineral na asing-gamot (potassium, chlorine at lithium).
Sa kakulangan ng sodium (hyponatremia), ang mga sintomas tulad ng pagkawala ng gana, pagbaba ng panlasa, pagduduwal, pagsusuka, pagbuo ng gas ay nangyayari, at, bilang resulta ng lahat ng ito, matinding pagbaba ng timbang. Ang pangmatagalang kakulangan ay nagdudulot ng kalamnan cramps at neuralgia: ang pasyente ay maaaring makaranas ng kahirapan sa pagbabalanse kapag naglalakad, pagkahilo at pagkapagod, at isang estado ng pagkabigla ay maaaring mangyari. Kasama rin sa mga sintomas ng kakulangan sa sodium ang mga problema sa memorya, biglaang pagbabago sa mood, at depresyon.
Ang labis na sodium ay nagdudulot ng pagpapanatili ng tubig sa katawan, na nagreresulta sa pagtaas ng density ng dugo, kaya tumaas ang presyon ng dugo (hypertension), edema at vascular disease. Bilang karagdagan, ang labis na sodium ay humahantong sa pagtaas ng paglabas ng potasa sa ihi. Ang maximum na halaga ng asin na maaaring iproseso ng mga bato ay humigit-kumulang 20-30 gramo; anumang mas malaking halaga ay nagbabanta sa buhay!
Ang isang malaking bilang ng mga paghahanda ng sodium ay ginagamit sa gamot, ang pinakakaraniwang ginagamit ay sodium sulfate, chloride (para sa pagkawala ng dugo, pagkawala ng likido, pagsusuka); thiosulfate Na2S2O3∙5H2O (anti-inflammatory at antitoxic agent); borate Na2B4O7∙10H2O (antiseptiko); bicarbonate NaHCO3 (bilang isang expectorant, pati na rin para sa paghuhugas at pagbabanlaw para sa rhinitis, laryngitis).
Ang table salt, isang hindi mapapalitan at mahalagang pampalasa ng pagkain, ay kilala noong sinaunang panahon. Sa ngayon, ang sodium chloride ay isang murang produkto, kasama ng karbon, limestone at sulfur, isa ito sa tinatawag na "big four" mineral raw na materyales, ang pinakamahalaga para sa industriya ng kemikal. Ngunit may mga pagkakataon na ang asin ay katumbas ng presyo ng ginto. Halimbawa, sa sinaunang Roma, ang mga legionnaire ay kadalasang binabayaran hindi sa pera, ngunit sa asin, kaya ang salitang sundalo. Ang asin ay inihatid sa Kievan Rus mula sa rehiyon ng Carpathian, pati na rin mula sa mga lawa ng asin at mga estero ng Black at Azov na dagat. Ang pagkuha at paghahatid nito ay napakamahal anupat sa mga seremonyal na kapistahan ay inihahain ito sa mga mesa ng mga mararangal na panauhin lamang, habang ang iba naman ay umalis na “nag-iinuman.” Kahit na matapos ang pagsasanib ng kaharian ng Astrakhan kasama ang mga lawa na nagdadala ng asin nito sa rehiyon ng Caspian sa Rus', ang presyo ng asin ay hindi bumaba, na nagdulot ng kawalang-kasiyahan sa mga pinakamahihirap na bahagi ng populasyon, na lumago sa isang pag-aalsa na kilala bilang ang Salt Riot (1648). Ipinakilala ni Peter I noong 1711 ang isang monopolyo sa kalakalan ng asin, bilang isang estratehikong mahalagang hilaw na materyal; ang eksklusibong karapatan sa pangangalakal ng asin para sa estado ay tumagal hanggang 1862. Ang sinaunang tradisyon ng pagbati sa mga panauhin na may "tinapay at asin" ay napanatili pa rin, na nangangahulugan ng pagbabahagi ng pinakamahalagang bagay sa bahay.
Alam na alam ng lahat ang pananalitang: "Upang makilala ang isang tao, kailangan mong kumain ng kalahating kilong asin kasama niya," ngunit kakaunti ang nag-iisip tungkol sa kahulugan ng pariralang ito. Tinataya na ang isang tao ay kumonsumo ng hanggang 8 kilo ng sodium chloride bawat taon. Lumalabas na ang catchphrase ay nagpapahiwatig lamang ng isang taon - pagkatapos ng lahat, ang isang kalahating kilong asin (16 kg) ay maaaring kainin ng dalawang tao sa panahong ito.
Ang electrical conductivity ng sodium ay tatlong beses na mas mababa kaysa sa electrical conductivity ng tanso. Gayunpaman, ang sodium ay siyam na beses na mas magaan, kaya lumalabas na ang mga sodium wire, kung mayroon sila, ay mas mababa ang halaga kaysa sa mga wire na tanso. Totoo, mayroong sodium-filled steel busbars na idinisenyo para sa matataas na alon.
Tinataya na ang rock salt sa halagang katumbas ng sodium chloride content sa World Ocean ay sasakupin ang volume na 19 million cubic meters. km (50% higit pa sa kabuuang dami ng kontinente ng Hilagang Amerika sa ibabaw ng antas ng dagat). Ang isang prisma ng volume na ito na may base area na 1 km2 ay maaaring umabot sa Buwan ng 47 beses! Ang asin na nakuha mula sa tubig sa dagat ay maaaring sumaklaw sa buong kalupaan ng mundo na may isang layer na 130 m! Ngayon ang kabuuang produksyon ng sodium chloride mula sa tubig-dagat ay umabot na sa 6-7 milyong tonelada bawat taon, na halos isang katlo ng kabuuang produksyon ng mundo.
Kapag ang sodium peroxide ay tumutugon sa carbon dioxide, nangyayari ang isang proseso na kabaligtaran ng paghinga:
2Na2O2 + 2CO2 → 2Na2CO3 + O2
Sa panahon ng reaksyon, ang carbon dioxide ay nakagapos at ang oxygen ay inilabas. Ang reaksyong ito ay nakahanap ng aplikasyon sa mga submarino para sa pagbabagong-buhay ng hangin.
Isang kawili-wiling katotohanan ang itinatag ng mga siyentipiko ng Canada. Natagpuan nila na sa mga taong mabilis magalit at magagalitin, ang sodium ay mabilis na naalis sa katawan. Ang mga kalmado at palakaibigang tao, gayundin ang mga nakakaranas ng mga positibong emosyon, tulad ng mga magkasintahan, ay sumisipsip ng sangkap na ito.
Sa tulong ng sodium, isang artipisyal na kometa ang nilikha sa layo na 113 libong km mula sa Earth noong Enero 3, 1959 sa pamamagitan ng pagtapon ng singaw ng sodium sa kalawakan mula sa isang sasakyang pangkalawakan ng Sobyet na lumilipad patungo sa Buwan. Ang maliwanag na glow ng sodium comet ay naging posible upang linawin ang tilapon ng unang sasakyang panghimpapawid na dumaan sa ruta ng Earth-Moon.
Ang mga mapagkukunan na naglalaman ng malaking halaga ng sodium ay: pinong sea salt, de-kalidad na toyo, iba't ibang brine, sauerkraut, sabaw ng karne. Ang ikalabing-isang elemento ay naroroon sa maliit na dami sa seaweed, oysters, crab, sariwang karot at beets, chicory, celery at dandelion.
Kwento
Ang mga likas na sodium compound - table salt NaCl at soda Na2CO3 - ay kilala sa tao mula pa noong unang panahon. Ang mga sinaunang Egyptian ay gumamit ng natural na soda, na kinuha mula sa tubig ng mga lawa ng soda, para sa pag-embalsamo, pagpapaputi ng canvas, pagluluto ng pagkain, at paggawa ng mga pintura at glaze. Tinawag ng mga Egyptian ang tambalang ito na neter, gayunpaman, ang terminong ito ay inilapat hindi lamang sa natural na soda, kundi pati na rin sa alkali sa pangkalahatan, kabilang ang mga nakuha mula sa abo ng halaman. Nang maglaon, binanggit din ng mga pinagmumulan ng Greek (Aristotle, Dioscorides) at Roman (Plutarch) ang sangkap na ito, ngunit nasa ilalim na ng pangalang "nitron". Isinulat ng sinaunang Romanong istoryador na si Pliny the Elder na sa Nile Delta, ang soda (tinatawag niya itong "nitrum") ay nakahiwalay sa tubig ng ilog, at ito ay ibinebenta sa anyo ng malalaking piraso. Ang pagkakaroon ng isang malaking halaga ng mga impurities, lalo na ang karbon, ang naturang soda ay may kulay abo at minsan kahit itim na kulay. Ang terminong "natron" ay lilitaw sa Arab medyebal na panitikan, kung saan unti-unting ginamit ito noong ika-17-18 siglo. ang terminong "natra" ay nabuo, iyon ay, ang base kung saan maaaring makuha ang table salt. Mula sa "natra" nagmula ang modernong pangalan ng elemento.
Ang modernong pagdadaglat na "Na" at ang salitang Latin na "natrium" ay unang ginamit noong 1811 ng akademya at tagapagtatag ng Swedish Society of Physicians na si Jens Jakob Berzelius upang italaga ang mga natural na mineral na asing-gamot, na kinabibilangan ng soda. Pinalitan ng bagong terminong ito ang orihinal na pangalang "sodium", na ibinigay sa metal ng English chemist na si Humphry Davy, ang unang nakakuha ng metallic sodium. Ito ay pinaniniwalaan na si Davy ay ginagabayan ng Latin na pangalan para sa soda - "soda", bagaman mayroong isa pang palagay: sa Arabic mayroong salitang "suda", na nangangahulugang sakit ng ulo; noong sinaunang panahon ang sakit na ito ay ginagamot ng soda. Kapansin-pansin na sa isang bilang ng mga bansa sa Kanlurang Europa (Great Britain, France, Italy), pati na rin sa Estados Unidos ng Amerika, ang sodium ay tinatawag na sodium.
Sa kabila ng katotohanan na ang mga sodium compound ay kilala sa napakatagal na panahon, posible na makuha ang metal sa dalisay nitong anyo lamang noong 1807, ng English chemist na si Humphry Davy sa pamamagitan ng electrolysis ng bahagyang moistened solid sodium hydroxide NaOH. Ang katotohanan ay ang sodium ay hindi maaaring makuha gamit ang mga tradisyonal na pamamaraan ng kemikal - dahil sa mataas na aktibidad ng metal, ngunit ang pamamaraan ni Davy ay nauna sa siyentipikong pag-iisip at teknikal na pag-unlad ng panahong iyon. Sa simula ng ika-19 na siglo, ang tanging talagang naaangkop at angkop na pinagmumulan ng kasalukuyang ay isang voltaic column. Ang ginamit ni Davy ay mayroong 250 pares ng tanso at zinc plate. Ang prosesong inilarawan ni D.I. Si Mendeleev sa isa sa kanyang mga gawa, ay lubhang kumplikado at masinsinang enerhiya: "Sa pamamagitan ng pagkonekta ng isang piraso ng basa (mula sa tanso o karbon) caustic soda sa positibong (mula sa tanso o karbon) poste at pagluwang ng isang recess dito, kung saan Ang mercury ay ibinuhos, na konektado sa negatibong poste ( katod) ng isang malakas na haligi ng voltaic, napansin ni Davy na sa mercury, kapag ang isang kasalukuyang ay dumaan, isang espesyal na metal ay natutunaw, hindi gaanong pabagu-bago kaysa sa mercury, at may kakayahang mabulok ang tubig, muling bumubuo ng caustic soda. Dahil sa mataas na intensity ng enerhiya nito, ang alkaline na paraan ay naging industriyalisado lamang sa pagtatapos ng ika-19 na siglo - sa pagdating ng mas advanced na mga mapagkukunan ng enerhiya, at noong 1924, ang American engineer na si G. Downs ay panimula na nagbago sa proseso ng electrolytic production ng sodium, pinapalitan ang alkali ng mas murang table salt.
Isang taon pagkatapos ng pagkatuklas ni Davy, nakakuha ng sodium sina Joseph Gay-Lussac at Louis Thénard hindi sa pamamagitan ng electrolysis, ngunit sa pamamagitan ng pagtugon sa caustic soda na may iron na pinainit hanggang sa pulang init. Nang maglaon, gumawa si Sainte-Clair Deville ng isang paraan kung saan ang sodium ay nakuha sa pamamagitan ng pagbabawas ng soda na may karbon sa pagkakaroon ng limestone.
Ang pagiging likas
Ang sodium ay isa sa mga pinaka-karaniwang elemento - ang ikaanim sa dami ng nilalaman sa kalikasan (ng hindi metal, ang oxygen lamang ang mas karaniwan - 49.5% at silikon - 25.3%) at pang-apat sa mga metal (ang bakal lamang ang mas karaniwan - 5.08%, aluminyo - 7 .5% at kaltsyum - 3.39%). Ang clarke nito (average na nilalaman sa crust ng lupa), ayon sa iba't ibang mga pagtatantya, ay umaabot mula 2.27% ng masa hanggang 2.64%. Karamihan sa elementong ito ay matatagpuan sa iba't ibang aluminosilicates. Ang sodium ay isang tipikal na elemento ng itaas na bahagi ng crust ng lupa; ito ay madaling makita sa antas ng nilalaman ng metal sa iba't ibang mga bato. Kaya, ang pinakamataas na konsentrasyon ng sodium - 2.77% ayon sa timbang - ay nasa acidic igneous na mga bato (granites at marami pang iba); sa mga pangunahing bato (basalts at iba pa), ang average na nilalaman ng ikalabing-isang elemento ay nasa 1.94% na ng timbang. . Ang mga ultramafic mantle rock ay may pinakamababang sodium content, 0.57% lamang. Ang mga sedimentary na bato (clays at shales) ay mahirap din sa ikalabing-isang elemento - 0.66% sa timbang; karamihan sa mga lupa ay hindi mayaman sa sodium - ang average na nilalaman ay halos 0.63%.
Dahil sa mataas na aktibidad ng kemikal nito, ang sodium ay nangyayari sa kalikasan eksklusibo sa anyo ng mga asin. Ang kabuuang bilang ng mga kilalang sodium mineral ay higit sa dalawang daan. Gayunpaman, hindi lahat ay itinuturing na pinakamahalaga, na siyang mga pangunahing mapagkukunan para sa paggawa ng alkali metal na ito at mga compound nito. Ito ay nagkakahalaga ng pagbanggit ng halite (rock salt) NaCl, mirabilite (Glauber's salt) Na2SO4 10H2O, Chilean saltpeter NaNO3, cryolite Na3, tincal (borax) Na2B4O7∙10H2O, trona NaHCO3∙Na2CO3∙2H2O pati na rin ang silicate Na2CO3∙2H2O. tulad ng albite Na , nepheline Na, na naglalaman ng iba pang mga elemento bilang karagdagan sa sodium. Bilang resulta ng isomorphism ng Na+ at Ca2+, na dahil sa kalapitan ng kanilang ionic radii, ang sodium-calcium feldspars (plagioclases) ay nabuo sa mga igneous na bato.
Ang sodium ay ang pangunahing elemento ng metal sa tubig dagat; tinatayang ang tubig ng World Ocean ay naglalaman ng 1.5 1016 tonelada ng sodium salts (ang average na konsentrasyon ng mga natutunaw na asin sa tubig ng World Ocean ay humigit-kumulang 35 ppm, na 3.5% ayon sa timbang, ang bahagi ng sodium mula sa mga ito ay nagkakahalaga ng 1.07%). Ang ganitong mataas na konsentrasyon ay dahil sa tinatawag na sodium cycle sa kalikasan. Ang katotohanan ay ang alkali metal na ito ay medyo mahina na napanatili sa mga kontinente at aktibong dinadala ng tubig ng ilog sa mga dagat at karagatan. Sa panahon ng pagsingaw, ang mga sodium salt ay idineposito sa coastal sea lagoons, gayundin sa mga continental lake ng steppes at disyerto, na bumubuo ng mga strata ng mga bato na nagdadala ng asin. Ang mga katulad na deposito ng mga sodium salt ay umiiral sa medyo dalisay na anyo sa lahat ng mga kontinente, bilang resulta ng pagsingaw ng mga sinaunang dagat. Ang mga prosesong ito ay patuloy na nangyayari sa ating panahon; ang mga halimbawa ay kinabibilangan ng Salt Lake, na matatagpuan sa Utah (USA), Baskunchak (Russia, Akhtubinsky district), mga lawa ng asin ng Altai Territory (Russia), pati na rin ang Dead Sea at iba pang katulad na mga lugar.
Ang rock salt ay bumubuo ng malalawak na deposito sa ilalim ng lupa (kadalasang daan-daang metro ang kapal) na naglalaman ng higit sa 90% NaCl. Ang tipikal na deposito ng asin ng Cheshire (ang pangunahing pinagmumulan ng sodium chloride sa Great Britain) ay sumasaklaw sa isang lugar na 60 by 24 km at may salt bed na humigit-kumulang 400 m ang kapal. Ang depositong ito lamang ay tinatayang nagkakahalaga ng higit sa 1011 tonelada.
Bilang karagdagan, ang sodium ay isang mahalagang bioelement; ito ay matatagpuan sa medyo malaking dami sa mga buhay na organismo (0.02% sa karaniwan, pangunahin sa anyo ng NaCl), at mayroong higit pa nito sa mga hayop kaysa sa mga halaman. Ang pagkakaroon ng sodium ay naitatag sa solar atmosphere at interstellar space. Sa itaas na mga layer ng atmospera (sa taas na halos 80 kilometro) isang layer ng atomic sodium ang natuklasan. Ang katotohanan ay na sa ganoong taas ay halos ganap na walang oxygen, singaw ng tubig at iba pang mga sangkap kung saan maaaring makipag-ugnayan ang sodium.
Aplikasyon
Ang sodium metal at ang mga compound nito ay malawakang ginagamit sa iba't ibang industriya. Dahil sa mataas na reaktibiti nito, ang alkali metal na ito ay ginagamit sa metalurhiya bilang isang reducing agent para sa produksyon ng mga metal tulad ng niobium, titanium, hafnium, at zirconium sa pamamagitan ng metallothermy. Noong unang kalahati ng ika-19 na siglo, ang sodium ay ginamit upang ihiwalay ang aluminyo (mula sa aluminyo klorido); ngayon, ang ikalabing-isang elemento at ang mga asin nito ay ginagamit pa rin bilang isang modifier sa paggawa ng ilang uri ng cast aluminum alloys. Ginagamit din ang sodium sa isang lead-based na haluang metal (0.58% Na), na ginagamit sa paggawa ng mga axle bearings para sa mga railway cars; ang alkali metal sa haluang ito ay isang reinforcing element. Ang sodium at ang mga haluang metal nito na may potasa ay mga likidong coolant sa mga nuclear reactor - pagkatapos ng lahat, ang parehong mga elemento ay may maliit na thermal neutron absorption cross section (para sa Na 0.49 barn). Bilang karagdagan, ang mga haluang metal na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na mga punto ng kumukulo at mga koepisyent ng paglipat ng init at hindi nakikipag-ugnayan sa mga materyales sa istruktura sa mataas na temperatura na binuo sa mga nuclear power reactor, kaya hindi nakakaapekto sa kurso ng chain reaction.
Gayunpaman, hindi lamang nuclear energy ang gumagamit ng sodium bilang heat transfer agent - ang element No. 11 ay malawakang ginagamit bilang coolant para sa mga prosesong nangangailangan ng pare-parehong pag-init sa hanay ng temperatura mula 450 hanggang 650 ° C - sa mga valve engine ng sasakyang panghimpapawid, sa trak. mga balbula ng tambutso, sa mga makinang pang-injection molding. Ang haluang metal ng sodium, potassium at cesium (Na 12%, K 47%, Cs 41%) ay may record na mababang melting point (78 °C lamang), sa kadahilanang ito ay iminungkahi bilang gumaganang fluid para sa mga ion rocket engine. Sa industriya ng kemikal, ginagamit ang sodium sa paggawa ng mga cyanide salts, synthetic detergents (detergenides), at pharmaceuticals. Sa paggawa ng artipisyal na goma, ang sodium ay gumaganap ng papel ng isang katalista, na pinagsasama ang mga molekula ng butadiene sa isang produkto na hindi mababa sa mga katangian sa pinakamahusay na mga uri ng natural na goma. Ang NaPb compound (10% Na ayon sa timbang) ay ginagamit sa paggawa ng tetraethyl lead - ang pinakaepektibong anti-knock agent. Ang sodium vapor ay ginagamit upang punan ang mga high- at low-pressure na gas-discharge lamp (NLLD at NLND). Ang isang sodium lamp ay puno ng neon at naglalaman ng isang maliit na halaga ng sodium metal; kapag ang naturang lampara ay naka-on, ang discharge ay magsisimula sa neon. Ang init na inilabas sa panahon ng paglabas ay sumisingaw sa sodium, at pagkaraan ng ilang oras, ang pulang glow ng neon ay pinalitan ng dilaw na glow ng sodium. Ang mga lampara ng sodium ay malakas na pinagmumulan ng liwanag na may mataas na kahusayan (sa mga kondisyon ng laboratoryo hanggang sa 70%). Ang mataas na kahusayan ng mga sodium lamp ay naging posible na gamitin ang mga ito upang maipaliwanag ang mga highway, istasyon ng tren, marina at iba pang malalaking bagay. Kaya, ang mga NLVD lamp ng uri ng DNaT (Arc Sodium Tubular), na gumagawa ng maliwanag na dilaw na ilaw, ay napakalawak na ginagamit sa pag-iilaw ng kalye; ang buhay ng serbisyo ng naturang mga lamp ay 12-24 libong oras. Bilang karagdagan, mayroong mga lamp na DNaS, DNaMT (Arc Sodium Matte), DNaZ (Arc Sodium Mirror) at DNaTBR (Arc Sodium Tubular Without Mercury). Ang sodium ay ginagamit sa paggawa ng mataas na enerhiya-intensive sodium-sulfur na mga baterya. Sa organic synthesis, ang sodium ay ginagamit sa pagbabawas, condensation, polymerization at iba pang mga reaksyon. Paminsan-minsan, ang sodium metal ay ginagamit bilang isang materyal para sa mga de-koryenteng wire na inilaan upang magdala ng napakataas na alon.
Maraming sodium compound ang hindi gaanong ginagamit: table salt NaCl ang ginagamit sa industriya ng pagkain; Ang sodium hydroxide NaOH (caustic soda) ay ginagamit sa industriya ng sabon, sa paggawa ng mga pintura, sa pulp at papel at mga industriya ng petrolyo, sa paggawa ng mga artipisyal na hibla, at bilang isang electrolyte. Soda - sodium carbonate Na2CO3 ay ginagamit sa salamin, pulp at papel, pagkain, tela, langis at iba pang mga industriya. Sa agrikultura, ang sodium salt ng nitric acid NaNO3, na kilala bilang Chilean nitrate, ay malawakang ginagamit bilang isang pataba. Ang sodium chlorate NaClO3 ay ginagamit upang sirain ang mga hindi gustong mga halaman sa mga riles ng tren. Ang sodium phosphate Na3PO4 ay isang bahagi ng mga detergent, na ginagamit sa paggawa ng salamin at mga pintura, sa industriya ng pagkain, at sa photography. Ang sodium azide NaN3 ay ginagamit bilang isang nitriding agent sa metalurhiya at sa paggawa ng lead azide. Ang sodium cyanide NaCN ay ginagamit sa hydrometallurgical na paraan ng pag-leaching ng ginto mula sa mga bato, pati na rin sa nitrocarburization ng bakal at sa electroplating (silvering, gilding). Ang silicates mNa2O nSiO2 ay mga bahagi ng singil sa paggawa ng salamin, para sa produksyon ng mga aluminosilicate catalysts, heat-resistant, acid-resistant concrete.
Produksyon
Tulad ng nalalaman, ang metallic sodium ay unang nakuha noong 1807 ng English chemist na si Davy sa pamamagitan ng electrolysis ng sodium hydroxide NaOH. Mula sa pang-agham na pananaw, ang paghihiwalay ng mga alkali na metal ay isang malaking pagtuklas sa larangan ng kimika. Gayunpaman, ang industriya ng mga taong iyon ay hindi maaaring pahalagahan ang kahalagahan ng kaganapang ito - una, ang mga kinakailangang kapasidad ay hindi pa umiiral para sa paggawa ng sodium sa isang pang-industriyang sukat sa simula ng ika-19 na siglo, at pangalawa, walang nakakaalam kung saan. isang malambot na metal na sumiklab kapag nakikipag-ugnayan ay maaaring maging kapaki-pakinabang sa tubig. At kung ang unang kahirapan ay nalutas noong 1808 nina Joseph Gay-Lussac at Louis Thénard, pagkuha ng sodium nang hindi gumagamit ng enerhiya-intensive electrolysis, gamit ang reaksyon ng caustic soda na may iron na pinainit sa pulang init, kung gayon ang pangalawang problema - ang lugar ng application - ay nalutas lamang noong 1824 ang taon kung kailan ang aluminyo ay nahiwalay sa tulong ng sodium. Sa ikalawang kalahati ng ika-19 na siglo, si Sainte-Clair Deville ay bumuo ng isang bagong paraan para sa pagkuha ng metallic sodium - sa pamamagitan ng pagbabawas ng soda na may karbon sa pagkakaroon ng limestone:
Na2CO3 + 2C → 2Na + 3CO
Ang pamamaraang ito ay napabuti noong 1886. Gayunpaman, noong 1890, ang electrolytic na paraan para sa paggawa ng sodium ay ipinakilala sa industriya. Kaya, ang ideya ni Humphry Davy ay natanto sa isang pang-industriya na sukat makalipas lamang ang 80 taon! Natapos ang lahat ng paghahanap at pananaliksik sa pagbabalik sa orihinal na pamamaraan. Noong 1924, ginawa ng American engineer na si Downs ang proseso ng electrolytically producing sodium na mas mura sa pamamagitan ng pagpapalit ng alkali ng mas murang table salt. Naimpluwensyahan ng modernisasyon na ito ang paggawa ng sodium metal, na tumaas mula 6 na libong tonelada (1913) hanggang 180 libong tonelada (1966). Ang pamamaraan ni Downes ay naging batayan ng modernong pamamaraan para sa pagkuha ng metallic sodium.
Ngayon ang pangunahing pang-industriya na paraan para sa paggawa ng sodium metal ay ang electrolysis ng molten sodium chloride (isang by-product ng proseso ay chlorine) kasama ang pagdaragdag ng KCl, NaF o CaCl2, na nagpapababa ng melting point ng asin sa 575-585 °. C. Kung hindi, ang electrolysis ng purong sodium chloride ay hahantong sa malaking pagkawala ng metal mula sa pagsingaw, dahil ang mga punto ng pagkatunaw ng NaCl (801 °C) at ang mga punto ng kumukulo ng sodium metal (882.9 °C) ay napakalapit. Ang proseso ay nagaganap sa isang bakal na electrolyzer na may dayapragm. Ang isang modernong electrolyzer para sa paggawa ng sodium ay isang kahanga-hangang istraktura, na nakapagpapaalaala sa isang pugon. Ang yunit ay gawa sa refractory brick, na napapalibutan sa labas ng isang bakal na pambalot. Ang isang graphite anode ay ipinasok sa ilalim ng electrolyzer, na napapalibutan ng isang hugis-singsing na mesh - isang dayapragm, na pumipigil sa sodium mula sa pagtagos sa espasyo ng anode, kung saan ang kloro ay idineposito. Kung hindi, ang sodium ay masusunog lamang sa chlorine.
Ang hugis-singsing na katod ay gawa sa bakal o tanso. Ang mga takip ay inilalagay sa itaas ng cathode at anode upang alisin ang sodium at chlorine. Ang isang halo ng lubusang pinatuyong sodium chloride at calcium chloride ay inilalagay sa electrolyzer; alam na natin na ang naturang halo ay natutunaw sa mas mababang temperatura kaysa sa purong sodium chloride. Karaniwan ang proseso ay nangyayari sa isang temperatura na humigit-kumulang 600 °C. Ang isang direktang agos na humigit-kumulang 6 V ay ibinibigay sa mga electrodes, habang ang mga Na+ ions ay pinalabas sa katod at ang metal na sodium ay inilabas, na lumulutang at dinadala sa isang espesyal na koleksyon. Naturally, ang proseso ay nagaganap nang walang air access. Sa anode, ang mga chlorine ions Сl– ay pinalabas at ang chlorine gas ay inilabas - isang mahalagang by-product ng produksyon ng sodium. Sa araw ng pagpapatakbo ng electrolyzer, 400-500 kg ng sodium at 600-700 kg ng chlorine ang ginawa. Ang metal na nakuha ay dinadalisay mula sa mga impurities (chlorides, oxides at iba pa) sa pamamagitan ng pagdaragdag ng pinaghalong NaOH + Na2CO3 + NaCl o Na2O2 sa tinunaw na sodium; pagpoproseso ng natutunaw gamit ang metallic lithium, titanium o titanium-zirconium alloy, lower chlorides TiCl3, TiCl2; vacuum distillation.
Mga katangiang pisikal
Si Humphry Davy ay hindi lamang ang unang nakakuha ng metallic sodium, kundi pati na rin ang unang nag-aral ng mga katangian nito. Ang pag-uulat sa London sa pagtuklas ng mga bagong elemento (potassium at sodium), ang chemist ay nagpakita ng mga sample ng mga bagong metal sa isang siyentipikong madla sa unang pagkakataon. Ang Ingles na chemist ay nag-imbak ng isang piraso ng metal na sodium sa ilalim ng isang layer ng kerosene, kung saan ang sodium ay hindi nakikipag-ugnayan at hindi nag-oxidize sa kapaligiran nito, pinapanatili ang makinang na kulay na pilak. Bilang karagdagan, ang sodium (density sa 20 °C ay 0.968 g/cm3) ay mas mabigat kaysa sa kerosene (density sa 20 °C na may iba't ibang antas ng purification ay 0.78-0.85 g/cm3) at hindi lumulutang sa ibabaw nito, samakatuwid, ito ay hindi sumasailalim sa oksihenasyon ng oxygen at carbon dioxide. Hindi nilimitahan ni Davy ang kanyang sarili sa karaniwang pagpapakita ng isang sisidlan na may sample ng isang bagong metal; kinuha niya ang sodium mula sa kerosene at itinapon ang sample sa isang balde ng tubig. Sa sorpresa ng lahat, ang metal ay hindi lumubog, ngunit nagsimulang aktibong gumalaw sa ibabaw ng tubig, natutunaw sa maliliit na makintab na mga patak, na ang ilan ay nag-apoy. Ang katotohanan ay ang density ng tubig (sa 20 °C ay 0.998 g / cm3) ay mas malaki kaysa sa density ng alkali metal na ito, sa kadahilanang ito ang sodium ay hindi lumulubog sa tubig, ngunit lumulutang dito, aktibong nakikipag-ugnayan dito. Namangha ang publiko sa gayong "pagtatanghal" ng isang bagong elemento.
Ano ang masasabi natin ngayon tungkol sa mga pisikal na katangian ng sodium? Ang ikalabing-isang elemento ng periodic table ay isang malambot (madaling gupitin gamit ang isang kutsilyo, mapapayag sa pagpindot at pag-roll), magaan, makintab na kulay-pilak-puting metal na mabilis na nabubulok sa hangin. Ang mga manipis na layer ng sodium ay may violet tint, at sa ilalim ng pressure ang metal ay nagiging transparent at pula, tulad ng ruby. Sa ordinaryong temperatura, ang sodium ay nag-kristal sa isang cubic lattice na may mga sumusunod na parameter: a = 4.28 A, atomic radius 1.86 A, ionic radius Na+ 0.92 A. Ionization potentials ng sodium atom (eV) 5.138; 47.20; 71.8; Ang electronegativity ng metal ay 0.9. Electron work function 2.35 eV. Ang pagbabagong ito ay matatag sa mga temperaturang higit sa -222 °C. Sa ibaba ng temperaturang ito, ang hexagonal na pagbabago ay stable sa mga sumusunod na parameter: a = 0.3767 nm, c = 0.6154 nm, z = 2.
Ang sodium ay isang fusible metal, ang punto ng pagkatunaw nito ay 97.86 °C lamang. Lumalabas na ang metal na ito ay maaaring matunaw sa kumukulong tubig kung hindi ito aktibong nakikipag-ugnayan dito. Bukod dito, sa panahon ng pagtunaw, ang density ng sodium ay bumababa ng 2.5%, ngunit ang dami ay tumataas ng ΔV = 27.82∙10-6 m3/kg. Habang tumataas ang presyon, tumataas ang punto ng pagkatunaw ng metal, na umaabot sa 242 ° C sa 3 GPa at 335 ° C sa 8 GPa. Ang boiling point ng molten sodium ay 883.15° C. Ang init ng vaporization ng sodium sa normal na pressure = 3869 kJ/kg. Ang tiyak na kapasidad ng init ng ikalabing-isang elemento (sa temperatura ng silid) ay 1.23 103 J/(kg K) o 0.295 cal/(g deg); ang thermal conductivity coefficient ng sodium ay 1.32 102 W/(m K) o 0.317 cal/(cm sec deg). Ang thermal coefficient ng linear expansion para sa alkali metal na ito (sa temperatura na 20 °C) ay 7.1 10-5. Ang electrical resistivity ng sodium (sa 0 °C) ay 4.3 10-8 ohm m (4.3 10-6 ohm cm). Kapag natutunaw, ang electrical resistivity ng sodium ay tumataas ng 1.451 beses. Ang sodium ay paramagnetic, ang tiyak na magnetic susceptibility nito ay +9.2 10-6. Brinell tigas ng sodium HB = 0.7 MPa. Normal tensile modulus sa room temperature E = 5.3 GPa. Compressibility ng sodium x = 15.99∙10-11 Pa-1. Ang sodium ay isang napaka-ductile na metal at madaling ma-deform sa lamig. Ang presyon ng sodium outflow, ayon kay N. S. Kurnakov at S. F. Zhemchuzhny, ay nasa hanay na 2.74-3.72 MPa, depende sa diameter ng outlet.
Mga katangian ng kemikal
Sa mga kemikal na compound, kabilang ang mga hydrides, ang sodium ay nagpapakita ng estado ng oksihenasyon ng + 1. Ang ikalabing-isang elemento ay isa sa mga pinaka-reaktibong metal, samakatuwid hindi ito matatagpuan sa kalikasan sa dalisay nitong anyo. Kahit na sa temperatura ng silid, aktibong tumutugon ito sa oxygen sa atmospera, singaw ng tubig at carbon dioxide, na bumubuo ng isang maluwag na crust ng pinaghalong peroxide, hydroxide at carbonate sa ibabaw. Para sa kadahilanang ito, ang sodium metal ay naka-imbak sa ilalim ng isang layer ng dehydrated liquid (kerosene, mineral oil). Ang mga noble gas ay bahagyang natutunaw sa solid at likidong sodium; sa 200 °C, ang sodium ay nagsisimulang sumipsip ng hydrogen, na bumubuo ng isang napaka-hygroscopic hydride NaH. Ang alkali metal na ito ay napakahinang tumutugon sa nitrogen sa isang glow discharge, na bumubuo ng isang hindi matatag na sangkap - sodium nitride:
6Na + N2 → 2Na3N
Ang sodium nitride ay matatag sa tuyong hangin, ngunit agad na nabubulok ng tubig o alkohol upang bumuo ng ammonia.
Kapag ang sodium ay direktang nakikipag-ugnayan sa oxygen, depende sa mga kondisyon, ang Na2O oxide ay nabuo (kapag ang sodium ay sinusunog sa hindi sapat na dami ng oxygen) o Na2O2 peroxide (kapag ang sodium ay sinusunog sa hangin o sa labis na oxygen). Ang sodium oxide ay nagpapakita ng binibigkas na mga pangunahing katangian; marahas itong tumutugon sa tubig upang bumuo ng NaOH hydroxide, isang matibay na base:
Na2O + H2O → 2NaOH
Ang sodium hydroxide ay isang mataas na natutunaw na alkali sa tubig (108 g ng NaOH ay natutunaw sa 100 g ng tubig sa 20 °C) sa anyo ng mga solidong puting hygroscopic na kristal, kinakain ang balat, tela, papel at iba pang mga organikong sangkap. Kapag natunaw sa tubig, naglalabas ito ng malaking halaga ng init. Sa hangin, ang sodium hydroxide ay aktibong sumisipsip ng carbon dioxide at nagiging sodium carbonate:
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
Para sa kadahilanang ito, ang sodium hydroxide ay dapat na nakaimbak sa mga lalagyan ng airtight. Sa industriya, ang NaOH ay nakukuha sa pamamagitan ng electrolysis ng mga may tubig na solusyon ng NaCl o Na2CO3 gamit ang ion exchange membranes at diaphragms:
2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2
Ang sodium peroxide ay isang maputlang dilaw na pulbos na natutunaw nang walang agnas, ang Na2O2 ay isang napakalakas na ahente ng oxidizing. Karamihan sa mga organikong sangkap ay nag-aapoy sa pakikipag-ugnay dito. Kapag ang Na2O2 ay tumutugon sa carbon dioxide, ang oxygen ay inilabas:
2Na2O2 + 2CO2 → 2Na2CO3 + O2
Ang metal na sodium, tulad ng mga oxide nito, ay aktibong nakikipag-ugnayan sa tubig upang bumuo ng hydroxide NaOH at maglabas ng hydrogen; na may malaking contact surface, ang reaksyon ay nagpapatuloy nang paputok. Ang sodium ay tumutugon sa mga alkohol nang mas mahinahon kaysa sa tubig, na nagreresulta sa sodium alkoxide. Kaya, ang pagtugon sa ethanol, ang sodium ay nagbibigay ng sodium ethanolate C2H5ONa:
2Na + 2C2H5OH → 2C2H5ONa + H2
Ang sodium ay natutunaw sa halos lahat ng mga acid upang bumuo ng isang malaking bilang ng mga asing-gamot:
2Nа + 2НCl → 2NаСl + Н2
2Na + 2H2SO4 → SO2 + Na2SO4 + 2H2O
Sa isang kapaligiran ng fluorine at chlorine, ang sodium ay kusang nag-aapoy, tumutugon sa bromine kapag pinainit, at hindi direktang nakikipag-ugnayan sa yodo. Ito ay tumutugon nang marahas sa asupre kapag dinidikdik sa isang mortar, na bumubuo ng mga sulfide ng variable na komposisyon. Ang sodium sulfide Na2S ay nakuha sa pamamagitan ng pagbabawas ng sodium sulfate na may carbon. Isang napakakaraniwang tambalan ng sodium na may sulfur at oxygen ay ang tinatawag na Glauber's salt Na2SO4∙10H2O. Bilang karagdagan sa asupre, ito ay aktibong tumutugon sa selenium at tellurium upang bumuo ng mga chalcogenides ng mga komposisyon na Na2X, NaX, NaX2, Na2X5.
Ang sodium ay natutunaw sa likidong ammonia (34.6 g bawat 100 g NH3 sa 0 °C) upang bumuo ng mga ammonia complex (isang asul na solusyon na may metal na kondaktibiti). Kapag sumingaw ang ammonia, nananatili ang orihinal na metal; sa pangmatagalang pag-iimbak ng solusyon, unti-unti itong nagiging kupas dahil sa reaksyon ng metal na may ammonia upang mabuo ang amide NaNH2 o imide Na2NH at ang paglabas ng hydrogen. Kapag ang gaseous ammonia ay naipasa sa molten sodium sa 300-350 °C, ang sodium amine NaNH2 ay nabuo - isang walang kulay na crystalline substance na madaling nabulok ng tubig.
Sa 800-900 °C, ang sodium gas na may carbon ay bumubuo ng carbide (acetylenide) Na2C2. Ang sodium ay bumubuo ng mga inclusion compound na may grapayt.
Ang sodium ay bumubuo ng isang bilang ng mga intermetallic compound - na may pilak, ginto, lata, tingga, bismuth, cesium, potasa at iba pang mga metal. Hindi bumubuo ng mga compound na may barium, strontium, magnesium, lithium, zinc at aluminyo. Sa mercury, ang sodium ay bumubuo ng mga amalgam - intermetallic compound ng komposisyon NaHg2, NaHg4, NaHg8, NaHg, Na3Hg2, Na5Hg2, Na3Hg. Mahalaga ang mga likidong amalgam (naglalaman ng mas mababa sa 2.5% sodium ayon sa timbang), na nakuha sa pamamagitan ng unti-unting pagpasok ng sodium sa mercury na matatagpuan sa ilalim ng isang layer ng kerosene o mineral na langis.
Ang isang malaking bilang ng mga organosodium compound ay kilala, katulad sa mga kemikal na katangian sa mga organolithium compound, ngunit higit sa kanila sa reaktibiti.
-elemento ang pangunahing subgroup ng unang pangkat, ang ikatlong yugto ng periodic system ng mga elemento ng kemikal ng D.I. Mendeleev, na may atomic number na 11. Tinutukoy ng simbolo na Na (lat. Natrium). Ang simpleng substance na sodium (CAS number: 7440-23-5) ay isang malambot na alkali metal na kulay silvery-white.
Sa tubig, ang sodium ay kumikilos halos kapareho ng lithium: ang reaksyon ay nagpapatuloy sa mabilis na paglabas ng hydrogen, at ang sodium hydroxide ay nabuo sa solusyon.
Kasaysayan at pinagmulan ng pangalan
Diagram ng sodium atom
Ang sodium (o sa halip, ang mga compound nito) ay ginagamit mula noong sinaunang panahon. Halimbawa, ang soda (natron), na natural na matatagpuan sa tubig ng mga lawa ng soda sa Egypt. Ang mga sinaunang Egyptian ay gumamit ng natural na soda para sa pag-embalsamo, pagpapaputi ng canvas, pagluluto ng pagkain, at paggawa ng mga pintura at glaze. Isinulat ni Pliny the Elder na sa Nile Delta, ang soda (naglalaman ito ng sapat na proporsyon ng mga dumi) ay nahiwalay sa tubig ng ilog. Ibinebenta ito sa anyo ng malalaking piraso, kulay abo o kahit itim dahil sa paghahalo ng karbon.
Ang sodium ay unang nakuha ng English chemist na si Humphry Davy noong 1807 sa pamamagitan ng electrolysis ng solid NaOH.
Ang pangalang "sodium" ay nagmula sa Arabic natrun sa Greek - nitron at orihinal na tinutukoy nito ang natural na soda. Ang elemento mismo ay dating tinatawag na Sodium.
Resibo
Ang unang paraan upang makagawa ng sodium ay ang reduction reaction sodium carbonate karbon kapag pinainit ang malapit na pinaghalong mga sangkap na ito sa isang lalagyang bakal hanggang 1000°C:
Na 2 CO 3 +2C=2Na+3CO
Pagkatapos ay lumitaw ang isa pang paraan ng paggawa ng sodium - electrolysis ng molten sodium hydroxide o sodium chloride.
Mga katangiang pisikal
Metallic sodium na nakaimbak sa kerosene
Qualitative determination ng sodium gamit ang apoy - maliwanag na dilaw na kulay ng emission spectrum ng "sodium D-line", doublet 588.9950 at 589.5924 nm.
Ang sodium ay isang kulay-pilak-puting metal, sa manipis na mga layer na may lilang tint, plastik, kahit malambot (madaling gupitin gamit ang isang kutsilyo), isang sariwang hiwa ng sodium ay makintab. Ang mga halaga ng elektrikal at thermal conductivity ng sodium ay medyo mataas, ang density ay 0.96842 g/cm³ (sa 19.7° C), ang melting point ay 97.86° C, at ang boiling point ay 883.15° C.
Mga katangian ng kemikal
Isang alkali metal na madaling mag-oxidize sa hangin. Upang maprotektahan laban sa atmospheric oxygen, metallic sodium ay naka-imbak sa ilalim ng isang layer kerosene. Ang sodium ay hindi gaanong aktibo kaysa sa lithium, samakatuwid ay may nitrogen tumutugon lamang kapag pinainit:
2Na + 3N 2 = 2NaN 3
Kapag mayroong isang malaking labis na oxygen, ang sodium peroxide ay nabuo
2Na + O 2 = Na 2 O 2
Aplikasyon
Ang sodium metal ay malawakang ginagamit sa preparative chemistry at industriya bilang isang malakas na ahente ng pagbabawas, kabilang ang metalurhiya. Ang sodium ay ginagamit sa paggawa ng mataas na enerhiya-intensive sodium-sulfur na mga baterya. Ginagamit din ito sa mga balbula ng tambutso ng trak bilang isang heat sink. Paminsan-minsan, ang sodium metal ay ginagamit bilang isang materyal para sa mga de-koryenteng wire na inilaan upang magdala ng napakataas na alon.
Sa isang haluang metal na may potasa, pati na rin sa rubidium at cesium ginamit bilang isang mahusay na coolant. Sa partikular, ang komposisyon ng haluang metal ay sodium 12%, potasa 47 %, cesium Ang 41% ay may record low melting point na −78 °C at iminungkahi bilang gumaganang fluid para sa mga ion rocket engine at isang coolant para sa mga nuclear power plant.
Ginagamit din ang sodium sa mga high at low pressure discharge lamp (HPLD at LPLD). Ang mga NLVD lamp ng uri ng DNaT (Arc Sodium Tubular) ay napakalawak na ginagamit sa pag-iilaw ng kalye. Nagbibigay sila ng maliwanag na dilaw na ilaw. Ang buhay ng serbisyo ng mga lamp ng HPS ay 12-24 libong oras. Samakatuwid, ang mga gas-discharge lamp ng uri ng HPS ay kailangang-kailangan para sa urban, architectural at industrial lighting. Mayroon ding mga lamp na DNaS, DNaMT (Arc Sodium Matte), DNaZ (Arc Sodium Mirror) at DNaTBR (Arc Sodium Tubular Without Mercury).
Ang sodium metal ay ginagamit sa qualitative analysis ng organic matter. Ang haluang metal ng sodium at ang test substance ay neutralized ethanol, magdagdag ng ilang mililitro ng distilled water at hatiin sa 3 bahagi, J. Lassaigne's test (1843), na naglalayong tukuyin ang nitrogen, sulfur at halogens (Beilstein test)
Ang sodium chloride (table salt) ay ang pinakalumang ginagamit na pampalasa at pang-imbak.
- Ang sodium azide (Na 3 N) ay ginagamit bilang isang nitriding agent sa metalurhiya at sa paggawa ng lead azide.
- Ang sodium cyanide (NaCN) ay ginagamit sa hydrometallurgical na paraan ng pag-leaching ng ginto mula sa mga bato, pati na rin sa nitrocarburization ng bakal at sa electroplating (silvering, gilding).
- Ang sodium chlorate (NaClO 3) ay ginagamit upang sirain ang mga hindi gustong mga halaman sa mga riles ng tren.
Biyolohikal na papel
Sa katawan, ang sodium ay matatagpuan halos sa labas ng mga selula (mga 15 beses na higit pa kaysa sa cytoplasm). Ang pagkakaibang ito ay pinananatili ng sodium-potassium pump, na nagpapalabas ng sodium na nakulong sa loob ng cell.
Kasama ninapotasaAng sodium ay gumaganap ng mga sumusunod na function:
Paglikha ng mga kondisyon para sa paglitaw ng potensyal ng lamad at mga contraction ng kalamnan.
Pagpapanatili ng osmotic na konsentrasyon ng dugo.
Pagpapanatili ng balanse ng acid-base.
Normalisasyon ng balanse ng tubig.
Tinitiyak ang transportasyon ng lamad.
Pag-activate ng maraming mga enzyme.
Ang sodium ay matatagpuan sa halos lahat ng pagkain, bagaman ang katawan ay nakakakuha ng karamihan nito mula sa table salt. Pangunahing nangyayari ang pagsipsip sa tiyan at maliit na bituka. Pinapabuti ng Vitamin D ang pagsipsip ng sodium, gayunpaman, ang sobrang maalat na pagkain at mga pagkaing mayaman sa protina ay nakakasagabal sa normal na pagsipsip. Ang dami ng sodium na kinuha mula sa pagkain ay nagpapakita ng sodium content sa ihi. Ang mga pagkaing mayaman sa sodium ay nailalarawan sa pamamagitan ng pinabilis na paglabas.
Kakulangan ng sodium sa nagdidiyeta balanseng pagkain ay hindi nangyayari sa mga tao, gayunpaman, ang ilang mga problema ay maaaring lumitaw sa mga vegetarian diet. Ang pansamantalang kakulangan ay maaaring sanhi ng paggamit ng diuretic, pagtatae, labis na pagpapawis, o labis na pag-inom ng tubig. Ang mga sintomas ng kakulangan sa sodium ay kinabibilangan ng pagbaba ng timbang, pagsusuka, gas sa gastrointestinal tract, at kapansanan sa pagsipsip mga amino acid at monosaccharides. Ang pangmatagalang kakulangan ay nagiging sanhi ng mga cramp ng kalamnan at neuralgia.
Ang labis na sodium ay nagiging sanhi ng pamamaga ng mga binti at mukha, pati na rin ang pagtaas ng paglabas ng potasa sa ihi. Ang maximum na halaga ng asin na maaaring iproseso ng mga bato ay humigit-kumulang 20-30 gramo; anumang mas malaking halaga ay nagbabanta sa buhay.
Ang sodium ay isa sa mga alkali metal. Ang talahanayan ng mga elemento ng kemikal ay nagpapakita nito bilang isang atom na kabilang sa ikatlong yugto at sa unang pangkat.
Mga katangiang pisikal
Susuriin ng seksyong ito ang mga katangian ng sodium mula sa pisikal na pananaw. Upang magsimula sa, sa dalisay nitong anyo ito ay isang kulay-pilak na solid na may metal na kinang at mababang tigas. Ang sodium ay napakalambot na madali itong maputol gamit ang kutsilyo. Ang punto ng pagkatunaw ng sangkap na ito ay medyo mababa at umaabot sa pitumpu't siyam na degree Celsius. Maliit din ang atomic mass ng sodium, pag-uusapan natin ito mamaya. Ang density ng metal na ito ay 0.97 g/cm 3 .
Mga kemikal na katangian ng sodium
Ang elementong ito ay may napakataas na aktibidad - nagagawa nitong tumugon nang mabilis at marahas sa maraming iba pang mga sangkap. Gayundin, ang talahanayan ng mga elemento ng kemikal ay nagbibigay-daan sa iyo upang matukoy ang naturang halaga bilang molar mass - para sa sodium ito ay dalawampu't tatlo. Ang isang nunal ay ang dami ng substance na naglalaman ng 6.02 x 10 hanggang ika-23 na kapangyarihan ng mga atomo (mga molekula, kung kumplikado ang sangkap). Ang pag-alam sa molar mass ng isang elemento, maaari mong matukoy kung magkano ang timbang ng isang tiyak na nunal ng isang partikular na sangkap. Halimbawa, ang dalawang moles ng sodium ay tumitimbang ng apatnapu't anim na gramo. Tulad ng nabanggit sa itaas, ang metal na ito ay isa sa mga pinaka-chemically aktibo; ito ay alkalina; naaayon, ang oksido nito ay maaaring bumuo ng alkali (malakas na base).
Paano nabuo ang mga oxide
Ang lahat ng mga sangkap sa pangkat na ito, kabilang ang sa kaso ng sodium, ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagsunog sa pinagmulang materyal. Kaya, ang metal ay tumutugon sa oxygen, na humahantong sa pagbuo ng isang oksido. Halimbawa, kung magsunog tayo ng apat na moles ng sodium, gugugol tayo ng isang mole ng oxygen at makakakuha tayo ng dalawang moles ng oxide ng metal na ito. Ang formula ng sodium oxide ay Na 2 O. Ang equation ng reaksyon ay ganito ang hitsura: 4Na + O 2 = 2Na 2 O. Kung magdadagdag ka ng tubig sa nagresultang substance, isang alkali ay nabuo - NaOH.
Ang pagkuha ng isang nunal ng oxide at isang nunal ng tubig, nakakakuha kami ng dalawang moles ng base. Narito ang equation para sa reaksyong ito: Na 2 O + H 2 O = 2NaOH. Ang nagresultang sangkap ay tinatawag ding sodium hydroxide. Ito ay dahil sa kanyang binibigkas na mga katangian ng alkalina at mataas na aktibidad ng kemikal. Tulad ng mga malakas na acid, ang caustic sodium ay aktibong tumutugon sa mga asing-gamot ng mga mababang-aktibong metal, mga organikong compound, atbp. Sa panahon ng pakikipag-ugnayan sa mga asing-gamot, nangyayari ang isang reaksyon ng pagpapalitan - isang bagong asin at isang bagong base ay nabuo. Ang solusyon ng sodium hydroxide ay madaling makasira ng tela, papel, balat, at mga kuko, kaya nangangailangan ito ng pagsunod sa mga panuntunan sa kaligtasan kapag nagtatrabaho dito. Ginagamit ito sa industriya ng kemikal bilang isang katalista, at gayundin sa pang-araw-araw na buhay bilang isang paraan upang maalis ang problema ng mga baradong tubo.
Mga reaksyon sa mga halogens
Ito ay mga simpleng sangkap na binubuo ng mga elemento ng kemikal na kabilang sa ikapitong pangkat ng periodic table. Kasama sa kanilang listahan ang fluorine, yodo, chlorine, bromine. Ang sodium ay may kakayahang tumugon sa lahat ng mga ito, na bumubuo ng mga compound tulad ng sodium chloride/bromide/iodide/fluoride. Upang maisagawa ang reaksyon, kailangan mong kumuha ng dalawang moles ng metal na pinag-uusapan at magdagdag ng isang nunal ng fluorine dito. Bilang resulta, nakakakuha kami ng sodium fluoride sa dami ng dalawang moles. Ang prosesong ito ay maaaring isulat bilang isang equation: Na + F 2 = 2NaF. Ang sodium fluoride na nakuha namin ay ginagamit sa paggawa ng mga anti-karies na toothpaste, pati na rin ang mga detergent para sa iba't ibang surface. Katulad nito, sa pamamagitan ng pagdaragdag ng chlorine, maaari kang makakuha ng (kitchen salt), sodium iodide, na ginagamit sa paggawa ng mga metal halide lamp, sodium bromide, na ginagamit bilang isang gamot para sa neuroses, insomnia, hysteria at iba pang mga karamdaman ng nervous system.
Sa iba pang mga simpleng sangkap
Posible rin ang mga reaksyon ng sodium na may phosphorus, sulfur (sulfur), at carbon (carbon). Ang ganitong uri ng pakikipag-ugnayan ng kemikal ay maaari lamang isagawa kung ang mga espesyal na kondisyon ay nilikha sa anyo ng mataas na temperatura. Kaya, nangyayari ang isang reaksyon ng karagdagan. Sa tulong nito, maaari kang makakuha ng mga sangkap tulad ng sodium phosphide, sodium sulfide, sodium carbide.
Ang isang halimbawa ay ang pagdaragdag ng mga atomo ng isang ibinigay na metal sa mga atomo ng posporus. Kung kukuha ka ng tatlong nunal ng metal na pinag-uusapan at isang nunal ng pangalawang bahagi, pagkatapos ay painitin ang mga ito, makakakuha ka ng isang nunal ng sodium phosphide. Ang reaksyong ito ay maaaring isulat sa anyo ng sumusunod na equation: 3Na + P = Na 3 P. Bilang karagdagan, ang sodium ay maaaring tumugon sa nitrogen gayundin sa hydrogen. Sa unang kaso, ang isang nitride ng metal na ito ay nabuo, sa pangalawa - isang hydride. Kasama sa mga halimbawa ang mga sumusunod na equation ng reaksyong kemikal: 6Na + N2 = 2Na 3 N; 2Na + H2 = 2NaH. Ang unang pakikipag-ugnayan ay nangangailangan ng isang electric discharge, ang pangalawa ay nangangailangan ng mataas na temperatura.
Mga reaksyon sa mga acid
Ang mga katangian ng sodium ay hindi nagtatapos sa mga simple. Ang metal na ito ay tumutugon din sa lahat ng mga acid. Bilang resulta ng naturang pakikipag-ugnayan ng kemikal, nabuo din ang hydrogen. Halimbawa, kapag ang metal na pinag-uusapan ay tumutugon sa hydrochloric acid, ang asin sa kusina at hydrogen ay nabuo, na sumingaw. Ang reaksyong ito ay maaaring ipahayag gamit ang equation ng reaksyon: Na + HCl = NaCl + H 2. Ang ganitong uri ng pakikipag-ugnayan ng kemikal ay tinatawag na reaksyon ng pagpapalit. Gamit ito, maaari ka ring makakuha ng mga asing-gamot tulad ng phosphate, nitrate, nitrite, sulfate, sulfite, at sodium carbonate.
Pakikipag-ugnayan sa mga asin
Ang sodium ay tumutugon sa mga asin ng lahat ng metal maliban sa potassium at calcium (mas aktibo sila sa kemikal kaysa sa elementong pinag-uusapan). Sa kasong ito, tulad ng sa nauna, nangyayari ang isang reaksyon ng pagpapalit. Ang mga atom ng metal na pinag-uusapan ay pumapalit sa mga atomo ng isang metal na mas mahina sa kemikal. Kaya, sa pamamagitan ng paghahalo ng dalawang moles ng sodium at isang nunal ng magnesium nitrate, nakakakuha kami ng dalawang moles, pati na rin ang purong magnesiyo - isang nunal. Ang equation para sa reaksyong ito ay maaaring isulat tulad ng sumusunod: 2Na + Mg(NO 3) 2 = 2NaNO 3 + Mg. Gamit ang parehong prinsipyo, maraming iba pang mga sodium salt ang maaaring makuha. Ang pamamaraang ito ay maaari ding gamitin upang makakuha ng mga metal mula sa kanilang mga asin.
Ano ang mangyayari kung magdagdag ka ng tubig sa sodium?
Marahil ito ay isa sa mga pinakakaraniwang sangkap sa planeta. At ang metal na pinag-uusapan ay may kakayahang pumasok din sa pakikipag-ugnayan ng kemikal dito. Sa kasong ito, ang caustic sodium, o sodium hydroxide, na tinalakay na sa itaas, ay nabuo.
Upang maisagawa ang gayong reaksyon, kakailanganin mong kumuha ng dalawang moles ng sodium, magdagdag ng tubig dito, gayundin sa dami ng dalawang moles, at bilang resulta ay nakakakuha tayo ng dalawang moles ng hydroxide at isang mole ng hydrogen, na inilabas sa ang anyo ng isang gas na may masangsang na amoy.
Sodium at ang mga epekto nito sa mga organismo
Matapos suriin ang metal na ito mula sa isang kemikal na pananaw, magpatuloy tayo sa kung ano ang mga biological na katangian ng sodium. Ito ay isa sa mga mahahalagang microelement. Una sa lahat, ito ay isa sa mga bahagi ng selula ng hayop. Dito nagsasagawa ito ng mga mahahalagang pag-andar: kasama ang potasa, sinusuportahan nito, nakikilahok sa pagbuo at pagpapalaganap ng mga impulses ng nerve sa pagitan ng mga cell, at isang kinakailangang elemento ng kemikal para sa mga proseso ng osmotic (na kinakailangan, halimbawa, para sa paggana ng mga selula ng bato). Bilang karagdagan, ang sodium ay responsable para sa balanse ng tubig-asin ng cell. Gayundin, kung wala ang elementong kemikal na ito, ang transportasyon ng glucose sa pamamagitan ng dugo, na kinakailangan para sa paggana ng utak, ay imposible. Ang metal na ito ay nakikibahagi din sa proseso ng pag-urong ng kalamnan.
Ang microelement na ito ay kinakailangan hindi lamang ng mga hayop - ang sodium sa katawan ng mga halaman ay gumaganap din ng mga mahahalagang pag-andar: nakikilahok ito sa proseso ng photosynthesis, tumutulong sa transportasyon ng mga karbohidrat, at kinakailangan din para sa pagpasa ng mga organiko at hindi organikong sangkap sa pamamagitan ng mga lamad.
Labis at kakulangan ng sodium
Ang labis na pagkonsumo ng asin sa loob ng mahabang panahon ay maaaring humantong sa pagtaas ng antas ng elementong kemikal na ito sa katawan. Maaaring kabilang sa mga sintomas ng labis na sodium ang pagtaas ng temperatura ng katawan, pamamaga, pagtaas ng nervous excitability, at kapansanan sa paggana ng bato. Kung lumitaw ang mga naturang sintomas, kailangan mong alisin ang table salt at mga pagkain na naglalaman ng maraming metal na ito mula sa iyong diyeta (ang listahan ay ibibigay sa ibaba), at pagkatapos ay agad na kumunsulta sa isang doktor. Ang pagbabawas ng sodium content sa katawan ay humahantong din sa mga hindi kanais-nais na sintomas at organ dysfunction. Ang kemikal na elementong ito ay maaaring hugasan kapag umiinom ng diuretics sa mahabang panahon o kapag umiinom lamang ng purified (distilled) na tubig, na may pagtaas ng pagpapawis at pag-aalis ng tubig sa katawan. Ang mga sintomas ng kakulangan sa sodium ay pagkauhaw, tuyong balat at mauhog na lamad, pagsusuka at pagduduwal, mahinang gana sa pagkain, kapansanan sa kamalayan at kawalang-interes, tachycardia, at pagtigil ng wastong paggana ng bato.
Mga Pagkaing Mataas sa Sodium
Upang maiwasan ang masyadong mataas o masyadong mababang nilalaman ng elemento ng kemikal na pinag-uusapan sa katawan, kailangan mong malaman kung aling pagkain ang naglalaman ng karamihan nito. Una sa lahat, ito ang asin sa kusina na nabanggit na sa itaas. Binubuo ito ng apatnapung porsyentong sodium. Maaari rin itong maging asin sa dagat. Bilang karagdagan, ang metal na ito ay matatagpuan sa soybeans at toyo. Malaking halaga ng sodium ang matatagpuan sa seafood. Ang mga ito ay seaweed, karamihan sa mga uri ng isda, hipon, pugita, karne ng alimango, caviar, crayfish, atbp. Ang nilalaman ng sodium sa kanila ay dahil sa katotohanan na ang mga organismo na ito ay naninirahan sa isang maalat na kapaligiran na may mataas na konsentrasyon ng mga asin ng iba't ibang mga metal na mahalaga. para sa normal na paggana ng katawan.
Paggamit ng metal na ito at ang ilan sa mga compound nito
Ang paggamit ng sodium sa industriya ay napakaraming nalalaman. Una sa lahat, ang sangkap na ito ay ginagamit sa industriya ng kemikal. Dito kinakailangan upang makakuha ng mga sangkap tulad ng hydroxide ng metal na pinag-uusapan, ang fluoride, sulfates at nitrates nito. Bilang karagdagan, ginagamit ito bilang isang malakas na ahente ng pagbabawas upang ihiwalay ang mga purong metal mula sa kanilang mga asin. Mayroong isang espesyal na teknikal na sodium na inilaan para sa paggamit para sa mga naturang layunin. Ang mga pag-aari nito ay naitala sa GOST 3273-75. Dahil sa malakas na pagbabawas ng mga katangian na binanggit sa itaas, ang sodium ay malawakang ginagamit sa metalurhiya.
Ang kemikal na elementong ito ay nahahanap din ang paggamit nito sa industriya ng parmasyutiko, kung saan ito ay madalas na kinakailangan upang makuha ang bromide nito, na isa sa mga pangunahing bahagi ng maraming sedatives at antidepressants. Bilang karagdagan, ang sodium ay maaaring gamitin sa paggawa ng mga gas-discharge lamp - ito ang magiging mapagkukunan ng maliwanag na dilaw na liwanag. Ang isang kemikal na tambalan tulad ng sodium chlorate (NaClO 3) ay sumisira sa mga batang halaman, kaya ito ay ginagamit upang alisin ang mga ito mula sa mga riles ng tren upang maiwasan ang mga ito sa paglaki. Ang sodium cyanide ay malawakang ginagamit sa industriya ng pagmimina ng ginto. Sa tulong nito, ang metal na ito ay nakuha mula sa mga bato.
Paano ka makakakuha ng sodium?
Ang pinakakaraniwang paraan ay ang reaksyon ng carbonate ng metal na pinag-uusapan sa carbon. Upang gawin ito, kinakailangan na painitin ang dalawang tinukoy na sangkap sa isang temperatura na halos isang libong degree Celsius. Bilang resulta, dalawang kemikal na compound ang nabuo: sodium at fumes. Kapag ang isang mole ng sodium carbonate ay tumutugon sa dalawang moles ng carbon, dalawang moles ng nais na metal at tatlong moles ng carbon monoxide ay nakuha. Ang equation para sa reaksyon sa itaas ay maaaring isulat tulad ng sumusunod: NaCO 3 + 2C = 2Na + 3CO. Sa katulad na paraan, ang elementong kemikal na ito ay maaaring makuha mula sa iba pang mga compound nito.
Kwalitatibong mga reaksyon
Ang pagkakaroon ng sodium+, tulad ng anumang iba pang mga cation o anion, ay maaaring matukoy ng mga espesyal na manipulasyon ng kemikal. Ang isang husay na reaksyon sa sodium ion ay pagkasunog - kung ito ay naroroon, ang apoy ay magiging dilaw.
Saan matatagpuan ang pinag-uusapang elemento ng kemikal sa kalikasan?
Una, tulad ng nabanggit na, ito ay isa sa mga bahagi ng parehong mga selula ng hayop at halaman. Gayundin, ang mataas na konsentrasyon nito ay sinusunod sa tubig dagat. Bilang karagdagan, ang sodium ay bahagi ng ilang mineral. Ito, halimbawa, ay sylvinite, ang formula nito ay NaCl. KCl, pati na rin ang carnallite, ang formula kung saan ay KCl.MgCl 2 .6H 2 O. Ang una sa kanila ay may heterogenous na istraktura na may mga alternating multi-colored na bahagi, ang kulay nito ay maaaring may kasamang orange, pink, blue, at pula. Ang mineral na ito ay ganap na natutunaw sa tubig. Ang carnallite, depende sa lugar ng pagbuo at mga impurities, ay maaari ding magkaroon ng iba't ibang kulay. Maaari itong pula, dilaw, puti, mapusyaw na asul, at transparent din. Ito ay may dim na ningning at ang mga light ray ay malakas na na-refracted dito. Ang dalawang mineral na ito ay nagsisilbing hilaw na materyales para sa paggawa ng mga metal na bahagi ng kanilang komposisyon: sodium, potassium, magnesium.
Naniniwala ang mga siyentipiko na ang metal na sinuri namin sa artikulong ito ay isa sa pinakakaraniwan sa kalikasan, dahil ito ay bumubuo ng dalawa at kalahating porsyento sa crust ng lupa.
Ang nilalaman ng artikulo
SODIUM– (Natrium) Na, isang kemikal na elemento ng pangkat 1 (Ia) ng Periodic Table, ay kabilang sa mga alkaline na elemento. Atomic number 11, relative atomic mass 22.98977. Sa kalikasan mayroong isang matatag na isotope 23 Na. Anim na radioactive isotopes ng elementong ito ang kilala, dalawa sa mga ito ay interesado sa agham at medisina. Ang sodium-22, na may kalahating buhay na 2.58 taon, ay ginagamit bilang pinagmumulan ng mga positron. Ang sodium-24 (ang kalahating buhay nito ay humigit-kumulang 15 oras) ay ginagamit sa gamot para sa pagsusuri at paggamot ng ilang uri ng leukemia.
Katayuan ng oksihenasyon +1.
Ang mga compound ng sodium ay kilala mula noong sinaunang panahon. Ang sodium chloride ay isang mahalagang bahagi ng pagkain ng tao. Ito ay pinaniniwalaan na ang mga tao ay nagsimulang gumamit nito noong Neolitiko, i.e. mga 5–7 libong taon na ang nakalilipas.
Binanggit sa Lumang Tipan ang isang sangkap na tinatawag na “neter.” Ang sangkap na ito ay ginamit bilang isang detergent. Malamang, ang neter ay soda, isang sodium carbonate na nabuo sa maalat na mga lawa ng Egypt na may calcareous na baybayin. Ang mga Griegong may-akda na sina Aristotle at Dioscorides ay sumulat nang maglaon tungkol sa parehong sangkap, ngunit sa ilalim ng pangalang “nitron,” at ang sinaunang Romanong istoryador na si Pliny the Elder, na binanggit ang parehong sangkap, ay tinawag itong “nitrum.”
Noong ika-18 siglo Alam na ng mga chemist ang maraming iba't ibang sodium compound. Ang mga sodium salt ay malawakang ginagamit sa medisina, sa tanning leather, at sa pagtitina ng mga tela.
Ang metallic sodium ay unang nakuha ng English chemist at physicist na si Humphry Davy sa pamamagitan ng electrolysis ng molten sodium hydroxide (gamit ang voltaic column ng 250 pares ng copper at zinc plates). Ang pangalang "sodium" na pinili ni Davy para sa elementong ito ay sumasalamin sa pinagmulan nito mula sa soda Na 2 CO 3 . Ang Latin at Russian na mga pangalan ng elemento ay nagmula sa Arabic na "natrun" (natural na soda).
Pamamahagi ng sodium sa kalikasan at ang pang-industriyang pagkuha nito.
Ang sodium ay ang ikapitong pinakamaraming elemento at ang ikalimang pinakamaraming metal (pagkatapos ng aluminum, iron, calcium at magnesium). Ang nilalaman nito sa crust ng lupa ay 2.27%. Karamihan sa sodium ay matatagpuan sa iba't ibang aluminosilicates.
Malaking deposito ng sodium salts sa medyo dalisay na anyo ay umiiral sa lahat ng kontinente. Ang mga ito ay resulta ng pagsingaw ng mga sinaunang dagat. Ang prosesong ito ay patuloy pa rin sa Salt Lake (Utah), sa Dead Sea at sa iba pang mga lugar. Ang sodium ay matatagpuan sa anyo ng NaCl chloride (halite, rock salt), pati na rin ang carbonate Na 2 CO 3 NaHCO 3 2H 2 O (trona), nitrate NaNO 3 (saltpeter), sulfate Na 2 SO 4 10H 2 O (mirabilite ), tetraborate Na 2 B 4 O 7 10 H 2 O (borax) at Na 2 B 4 O 7 4H 2 O (kernite) at iba pang mga asin.
Mayroong hindi mauubos na reserba ng sodium chloride sa mga natural na brine at tubig sa karagatan (mga 30 kg m–3). Tinataya na ang rock salt sa halagang katumbas ng sodium chloride content sa World Ocean ay sasakupin ang volume na 19 million cubic meters. km (50% higit pa sa kabuuang dami ng kontinente ng Hilagang Amerika sa ibabaw ng antas ng dagat). Isang prisma ng volume na ito na may base area na 1 sq. km ay maaaring umabot sa Buwan ng 47 beses.
Ngayon ang kabuuang produksyon ng sodium chloride mula sa tubig-dagat ay umabot na sa 6-7 milyong tonelada bawat taon, na halos isang katlo ng kabuuang produksyon ng mundo.
Ang buhay na bagay ay naglalaman ng isang average ng 0.02% sodium; Mas marami ito sa mga hayop kaysa sa mga halaman.
Mga katangian ng isang simpleng sangkap at pang-industriya na produksyon ng sodium metal.
Ang sodium ay isang kulay-pilak-puting metal, sa manipis na mga layer na may lilang tint, plastik, kahit malambot (madaling gupitin gamit ang isang kutsilyo), isang sariwang hiwa ng sodium ay makintab. Ang mga halaga ng electrical conductivity at thermal conductivity ng sodium ay medyo mataas, ang density ay 0.96842 g/cm 3 (sa 19.7 ° C), ang natutunaw na punto ay 97.86 ° C, ang kumukulo na punto ay 883.15 ° C.
Ang ternary alloy, na naglalaman ng 12% sodium, 47% potassium at 41% cesium, ay may pinakamababang punto ng pagkatunaw para sa mga metal system, katumbas ng -78 ° C.
Ang sodium at ang mga compound nito ay nagbibigay kulay sa apoy na maliwanag na dilaw. Ang dobleng linya sa sodium spectrum ay tumutugma sa transition 3 s 1–3p 1 sa mga atomo ng elemento.
Ang aktibidad ng kemikal ng sodium ay mataas. Sa hangin, mabilis itong natatakpan ng isang pelikula ng pinaghalong peroxide, hydroxide at carbonate. Nasusunog ang sodium sa oxygen, fluorine at chlorine. Kapag ang isang metal ay nasunog sa hangin, ang Na 2 O 2 peroxide ay nabuo (na may admixture ng Na 2 O oxide).
Ang sodium ay tumutugon sa sulfur kapag dinurog sa isang mortar at binabawasan ang sulfuric acid sa sulfur o kahit sulfide. Ang solid carbon dioxide (“dry ice”) ay sumasabog kapag nadikit sa sodium (hindi magagamit ang mga carbon dioxide na pamatay ng apoy upang patayin ang apoy ng sodium!). Sa nitrogen, ang reaksyon ay nangyayari lamang sa isang electrical discharge. Ang sodium ay hindi nakikipag-ugnayan lamang sa mga inert na gas.
Ang sodium ay aktibong tumutugon sa tubig:
2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2
Ang init na inilabas sa panahon ng reaksyon ay sapat na upang matunaw ang metal. Samakatuwid, kung ang isang maliit na piraso ng sodium ay itinapon sa tubig, ito ay natutunaw dahil sa thermal effect ng reaksyon at isang patak ng metal, na mas magaan kaysa sa tubig, ay "tumatakbo" sa ibabaw ng tubig, na hinimok ng reaktibong puwersa. ng inilabas na hydrogen. Ang sodium ay tumutugon nang mas mahinahon sa mga alkohol kaysa sa tubig:
2Na + 2C 2 H 5 OH = 2C 2 H 5 ONa + H 2
Ang sodium ay madaling natutunaw sa likidong ammonia upang bumuo ng maliwanag na asul na metastable na solusyon na may mga hindi pangkaraniwang katangian. Sa –33.8° C, hanggang sa 246 g ng sodium metal ay natutunaw sa 1000 g ng ammonia. Ang mga dilute na solusyon ay asul, ang mga puro solusyon ay tanso. Maaari silang maiimbak ng halos isang linggo. Ito ay itinatag na sa likidong ammonia, ang sodium ay nag-ionize:
Na Na + + e –
Ang equilibrium constant ng reaksyong ito ay 9.9·10 –3. Ang umaalis na elektron ay natutunaw ng mga molekula ng ammonia at bumubuo ng isang kumplikadong -. Ang mga resultang solusyon ay may metalikong koryente na kondaktibiti. Kapag sumingaw ang ammonia, nananatili ang orihinal na metal. Kapag ang solusyon ay naka-imbak ng mahabang panahon, ito ay unti-unting nagiging kupas dahil sa reaksyon ng metal na may ammonia upang mabuo ang amide NaNH 2 o imide Na 2 NH at ang paglabas ng hydrogen.
Ang sodium ay nakaimbak sa ilalim ng isang layer ng dehydrated liquid (kerosene, mineral oil) at dinadala lamang sa mga selyadong lalagyan ng metal.
Ang electrolytic method para sa pang-industriyang produksyon ng sodium ay binuo noong 1890. Ang electrolysis ay isinagawa sa molten sodium hydroxide, tulad ng sa mga eksperimento ni Davy, ngunit gumagamit ng mas advanced na mga mapagkukunan ng enerhiya kaysa sa voltaic column. Sa prosesong ito, kasama ng sodium, ang oxygen ay inilabas:
anode (nickel): 4OH – – 4e – = O 2 + 2H 2 O.
Sa panahon ng electrolysis ng purong sodium chloride, ang mga seryosong problema ay lumitaw, na nauugnay, una, na may malapit na natutunaw na punto ng sodium chloride at ang kumukulong punto ng sodium at, pangalawa, na may mataas na solubility ng sodium sa likidong sodium chloride. Ang pagdaragdag ng potassium chloride, sodium fluoride, calcium chloride sa sodium chloride ay nagpapahintulot sa iyo na bawasan ang temperatura ng pagkatunaw sa 600° C. Ang paggawa ng sodium sa pamamagitan ng electrolysis ng isang molten eutectic mixture (isang haluang metal ng dalawang sangkap na may pinakamababang punto ng pagkatunaw) 40% NaCl at 60% CaCl 2 sa ~580° C sa isang cell na binuo ng American engineer na si G. Downs, sinimulan ito noong 1921 ng DuPont malapit sa planta ng kuryente sa Niagara Falls.
Ang mga sumusunod na proseso ay nangyayari sa mga electrodes:
katod (bakal): Na + + e – = Na
Ca 2+ + 2e – = Ca
anode (graphite): 2Cl – – 2e – = Cl 2.
Ang mga metal na sodium at calcium ay nabubuo sa isang cylindrical steel cathode at itinataas ng isang cooled tube kung saan ang calcium ay nagpapatigas at bumabalik sa pagkatunaw. Ang klorin na nabuo sa gitnang graphite anode ay kinokolekta sa ilalim ng nickel roof at pagkatapos ay dinadalisay.
Sa kasalukuyan, ang dami ng produksyon ng sodium metal ay ilang libong tonelada bawat taon.
Ang pang-industriya na paggamit ng sodium metal ay dahil sa malakas nitong pagbabawas ng mga katangian. Sa loob ng mahabang panahon, karamihan sa mga metal na ginawa ay ginamit upang makagawa ng tetraethyl lead PbEt 4 at tetramethyl lead PbMe 4 (anti-knock agent para sa gasolina) sa pamamagitan ng pagtugon sa mga alkyl chlorides na may haluang metal ng sodium at lead sa mataas na presyon. Ngayon ang produksyon na ito ay mabilis na bumababa dahil sa polusyon sa kapaligiran.
Ang isa pang lugar ng aplikasyon ay ang paggawa ng titanium, zirconium at iba pang mga metal sa pamamagitan ng pagbabawas ng kanilang mga chlorides. Ang mas maliit na halaga ng sodium ay ginagamit upang makagawa ng mga compound tulad ng hydride, peroxide at alcoholates.
Ang dispersed sodium ay isang mahalagang katalista sa paggawa ng goma at elastomer.
Mayroong dumaraming paggamit ng molten sodium bilang isang heat exchange fluid sa mabilis na neutron nuclear reactors. Ang mababang punto ng pagkatunaw ng sodium, mababang lagkit, maliit na cross section ng pagsipsip ng neutron, na sinamahan ng napakataas na kapasidad ng init at thermal conductivity, ginagawa itong (at ang mga haluang metal nito na may potasa) isang kailangang-kailangan na materyal para sa mga layuning ito.
Ang sodium ay mapagkakatiwalaang nililinis ang mga langis ng transpormer, eter at iba pang mga organikong sangkap mula sa mga bakas ng tubig, at sa tulong ng sodium amalgam mabilis mong matukoy ang nilalaman ng kahalumigmigan sa maraming mga compound.
Mga compound ng sodium.
Ang sodium ay bumubuo ng isang kumpletong hanay ng mga compound kasama ang lahat ng mga karaniwang anion. Ito ay pinaniniwalaan na sa naturang mga compound mayroong halos kumpletong paghihiwalay ng singil sa pagitan ng cationic at anionic na mga bahagi ng kristal na sala-sala.
Sodium oxide Na 2 O ay na-synthesize sa pamamagitan ng reaksyon ng Na 2 O 2, NaOH, at higit na mabuti NaNO 2, na may sodium metal:
Na 2 O 2 + 2Na = 2Na 2 O
2NaOH + 2Na = 2Na2O + H2
2NaNO 2 + 6Na = 4Na 2 O + N 2
Sa huling reaksyon, ang sodium ay maaaring mapalitan ng sodium azide NaN 3:
5NaN3 + NaNO2 = 3Na2O + 8N2
Pinakamainam na mag-imbak ng sodium oxide sa walang tubig na gasolina. Ito ay nagsisilbing isang reagent para sa iba't ibang mga synthesis.
Sodium peroxide Na 2 O 2 sa anyo ng isang maputlang dilaw na pulbos ay nabuo sa pamamagitan ng oksihenasyon ng sodium. Sa kasong ito, sa ilalim ng mga kondisyon ng limitadong supply ng dry oxygen (hangin), ang Na 2 O oxide ay unang nabuo, na pagkatapos ay nagiging Na 2 O 2 peroxide. Sa kawalan ng oxygen, ang sodium peroxide ay thermally stable hanggang ~675°C.
Ang sodium peroxide ay malawakang ginagamit sa industriya bilang isang ahente ng pagpapaputi para sa mga hibla, pulp ng papel, lana, atbp. Ito ay isang malakas na oxidizing agent: ito ay sumasabog kapag hinaluan ng aluminum powder o uling, tumutugon sa sulfur (at nagiging mainit), at nag-aapoy ng maraming organikong likido. Ang sodium peroxide ay tumutugon sa carbon monoxide upang bumuo ng carbonate. Ang reaksyon ng sodium peroxide na may carbon dioxide ay naglalabas ng oxygen:
2Na 2 O 2 + 2CO 2 = 2Na 2 CO 3 + O 2
Ang reaksyong ito ay may mahalagang praktikal na aplikasyon sa breathing apparatus para sa mga submariner at bumbero.
Sodium superoxide Nakukuha ang NaO 2 sa pamamagitan ng dahan-dahang pag-init ng sodium peroxide sa 200–450° C sa ilalim ng oxygen pressure na 10–15 MPa. Ang katibayan ng pagbuo ng NaO 2 ay unang nakuha sa reaksyon ng oxygen na may sodium na natunaw sa likidong ammonia.
Ang pagkilos ng tubig sa sodium superoxide ay humahantong sa pagpapakawala ng oxygen kahit na sa malamig:
2NaO 2 + H 2 O = NaOH + NaHO 2 + O 2
Habang tumataas ang temperatura, tumataas ang dami ng oxygen na inilabas habang nabubulok ang resultang sodium hydroperoxide:
4NaO 2 + 2H 2 O = 4NaOH + 3O 2
Ang sodium superoxide ay isang bahagi ng mga system para sa air regeneration sa mga nakakulong na espasyo.
Sosa ozonide Ang NaO 3 ay nabuo sa pamamagitan ng pagkilos ng ozone sa anhydrous sodium hydroxide powder sa mababang temperatura, na sinusundan ng pagkuha ng pulang NaO 3 na may likidong ammonia.
Sodium hydroxide Ang NaOH ay madalas na tinatawag na caustic soda o caustic soda. Ito ay isang malakas na base at inuri bilang isang tipikal na alkali. Maraming NaOH hydrates ang nakuha mula sa mga may tubig na solusyon ng sodium hydroxide n H 2 O, saan n= 1, 2, 2.5, 3.5, 4, 5.25 at 7.
Ang sodium hydroxide ay napaka-agresibo. Sinisira nito ang salamin at porselana dahil sa pakikipag-ugnayan sa silicon dioxide na taglay nito:
2NaOH + SiO 2 = Na 2 SiO 3 + H 2 O
Ang pangalang "caustic soda" ay sumasalamin sa kinakaing unti-unti na epekto ng sodium hydroxide sa buhay na tissue. Ang pagpasok ng sangkap na ito sa mga mata ay lalong mapanganib.
Ang manggagamot ng Duke ng Orleans, si Nicolas Leblanc (1742–1806), ay bumuo ng isang maginhawang proseso para sa paggawa ng sodium hydroxide mula sa NaCl noong 1787 (patent 1791). Ang unang malakihang proseso ng kemikal na pang-industriya ay isang pangunahing tagumpay sa teknolohiya sa Europa noong ika-19 na siglo. Ang proseso ng Leblanc ay pinalitan ng electrolytic na proseso. Noong 1874, ang produksyon ng mundo ng sodium hydroxide ay umabot sa 525 libong tonelada, kung saan 495 libong tonelada ang nakuha sa pamamaraang Leblanc; noong 1902, ang produksyon ng sodium hydroxide ay umabot sa 1800 libong tonelada, ngunit 150 libong tonelada lamang ang nakuha gamit ang pamamaraang Leblanc.
Ngayon, ang sodium hydroxide ay ang pinakamahalagang alkali sa industriya. Ang taunang produksyon sa USA lamang ay lumampas sa 10 milyong tonelada. Nakukuha ito sa napakalaking dami sa pamamagitan ng electrolysis ng brines. Kapag ang isang solusyon ng sodium chloride ay electrolyzed, ang sodium hydroxide ay nabuo at ang chlorine ay inilabas:
cathode (bakal) 2H 2 O + 2 e– = H 2 + 2OH –
anode (graphite) 2Cl – – 2 e– = Cl 2
Ang electrolysis ay sinamahan ng konsentrasyon ng alkali sa malalaking evaporator. Ang pinakamalaking sa mundo (sa PPG Inductries "Lake Charles plant) ay may taas na 41 m at diameter na 12 m. Halos kalahati ng sodium hydroxide na ginawa ay direktang ginagamit sa industriya ng kemikal upang makabuo ng iba't ibang mga organic at inorganic na sangkap: phenol, resorcinol, b-naphthol, sodium salts (hypochlorite, phosphate, sulfide, aluminates).Sa karagdagan, ang sodium hydroxide ay ginagamit sa paggawa ng papel at pulp, sabon at detergent, langis, tela. Kailangan din ito sa pagproseso ng bauxite Ang isang mahalagang lugar ng paggamit ng sodium hydroxide ay ang neutralisasyon ng mga acid.
Sosa klorido Ang NaCl ay kilala bilang table salt at rock salt. Ito ay bumubuo ng walang kulay, bahagyang hygroscopic cubic crystals. Ang sodium chloride ay natutunaw sa 801° C, kumukulo sa 1413° C. Ang solubility nito sa tubig ay nakadepende sa temperatura: 35.87 g ng NaCl ay natutunaw sa 100 g ng tubig sa 20° C, at 38.12 g sa 80° C.
Ang sodium chloride ay isang kailangan at kailangang-kailangan na pampalasa ng pagkain. Sa malayong nakaraan, ang asin ay katumbas ng presyo ng ginto. Sa sinaunang Roma, ang mga legionnaire ay kadalasang binabayaran hindi sa pera, ngunit sa asin, kaya ang salitang sundalo.
Sa Kievan Rus gumamit sila ng asin mula sa rehiyon ng Carpathian, mula sa mga lawa ng asin at mga estero sa Black at Azov Seas. Napakamahal nito anupat sa mga seremonyal na kapistahan ay inihahain ito sa mga mesa ng mga mararangal na panauhin, habang ang iba naman ay umalis na “nag-iinuman.”
Matapos ang pagsasanib ng rehiyon ng Astrakhan sa estado ng Moscow, ang mga lawa ng Caspian ay naging mahalagang pinagmumulan ng asin, at hindi pa rin ito sapat, ito ay mahal, kaya't nagkaroon ng kawalang-kasiyahan sa mga pinakamahihirap na seksyon ng populasyon, na lumago sa isang pag-aalsa na kilala bilang Salt Riot (1648)
Noong 1711 naglabas si Peter I ng isang kautusan na nagpapakilala ng monopolyo ng asin. Ang kalakalan sa asin ay naging eksklusibong karapatan ng estado. Ang monopolyo ng asin ay tumagal ng mahigit isang daan at limampung taon at inalis noong 1862.
Sa panahon ngayon ang sodium chloride ay murang produkto. Kasama ng coal, limestone at sulfur, isa ito sa tinatawag na "big four" mineral raw na materyales, ang pinakamahalaga para sa industriya ng kemikal.
Karamihan sa sodium chloride ay ginawa sa Europa (39%), Hilagang Amerika (34%) at Asya (20%), habang ang Timog Amerika at Oceania ay nagkakahalaga lamang ng 3% at Africa 1%. Ang rock salt ay bumubuo ng malalawak na deposito sa ilalim ng lupa (kadalasang daan-daang metro ang kapal) na naglalaman ng higit sa 90% NaCl. Ang isang tipikal na deposito ng asin ng Cheshire (ang pangunahing pinagmumulan ng sodium chloride sa Great Britain) ay sumasaklaw sa isang lugar na 60 × 24 km at may salt bed na humigit-kumulang 400 m ang kapal. Ang depositong ito lamang ay tinatayang nagkakahalaga ng higit sa 10 11 tonelada .
Ang paggawa ng asin sa daigdig sa simula ng ika-21 siglo. umabot sa 200 milyong tonelada, 60% nito ay natupok ng industriya ng kemikal (para sa paggawa ng chlorine at sodium hydroxide, pati na rin ang pulp ng papel, tela, metal, goma at langis), 30% ng industriya ng pagkain, 10% ng iba pang larangan ng aktibidad. Ang sodium chloride ay ginagamit, halimbawa, bilang isang murang deicing agent.
Sodium carbonate Ang Na 2 CO 3 ay madalas na tinatawag na soda ash o simpleng soda. Ito ay matatagpuan sa kalikasan sa anyo ng mga ground brines, brine sa mga lawa at mga mineral na natron Na 2 CO 3 ·10H 2 O, thermonatrite Na 2 CO 3 ·H 2 O, trona Na 2 CO 3 ·NaHCO 3 ·2H 2 O Sodium forms at iba pang iba't ibang hydrated carbonates, bicarbonates, mixed at double carbonates, halimbawa Na 2 CO 3 7H 2 O, Na 2 CO 3 3NaHCO 3, aKCO 3 n H 2 O, K 2 CO 3 NaHCO 3 2H 2 O.
Kabilang sa mga asin ng mga elemento ng alkali na nakuha sa industriya, ang sodium carbonate ay pinakamahalaga. Kadalasan, ang pamamaraan na binuo ng Belgian chemist-technologist na si Ernst Solvay noong 1863 ay ginagamit para sa produksyon nito.
Ang isang puro may tubig na solusyon ng sodium chloride at ammonia ay puspos ng carbon dioxide sa ilalim ng bahagyang presyon. Sa kasong ito, nabuo ang isang precipitate ng medyo mahinang natutunaw na sodium bikarbonate (ang solubility ng NaHCO 3 ay 9.6 g bawat 100 g ng tubig sa 20 ° C):
NaCl + NH 3 + H 2 O + CO 2 = NaHCO 3 Ї + NH 4 Cl
Upang makakuha ng soda, ang sodium bikarbonate ay calcined:
Ang carbon dioxide na inilabas ay ibinalik sa unang proseso. Ang karagdagang carbon dioxide ay nakukuha sa pamamagitan ng calcining calcium carbonate (limestone):
Ang pangalawang produkto ng reaksyong ito, ang calcium oxide (dayap), ay ginagamit upang muling buuin ang ammonia mula sa ammonium chloride:
Kaya, ang tanging by-product ng produksyon ng soda gamit ang Solvay method ay calcium chloride.
Pangkalahatang equation ng proseso:
2NaCl + CaCO 3 = Na 2 CO 3 + CaCl 2
Malinaw, sa ilalim ng normal na mga kondisyon sa isang may tubig na solusyon ang kabaligtaran na reaksyon ay nangyayari, dahil ang ekwilibriyo sa sistemang ito ay ganap na inilipat mula kanan pakaliwa dahil sa hindi pagkatunaw ng calcium carbonate.
Ang soda ash na nakuha mula sa natural na hilaw na materyales (natural na soda ash) ay may mas mahusay na kalidad kumpara sa soda na ginawa ng ammonia method (chloride content na mas mababa sa 0.2%). Bilang karagdagan, ang mga partikular na pamumuhunan sa kapital at ang halaga ng soda mula sa mga natural na hilaw na materyales ay 40–45% na mas mababa kaysa sa mga nakuhang gawa ng tao. Humigit-kumulang isang katlo ng produksyon ng soda sa mundo ngayon ay nagmumula sa mga natural na deposito.
Ang produksyon ng mundo ng Na 2 CO 3 noong 1999 ay ipinamahagi bilang mga sumusunod:
| Kabuuan | |
| Hilaga America | |
| Asya/Oceania | |
| Zap. Europa | |
| Silangan Europa | |
| Africa | |
| Lat. America |
Ang pinakamalaking producer ng natural na soda ash sa mundo ay ang USA, kung saan ang pinakamalaking na-explore na reserba ng trona at brine ng soda lakes ay puro. Ang deposito sa Wyoming ay bumubuo ng isang layer na 3 m ang kapal at isang lugar na 2300 km 2. Ang mga reserba nito ay lumampas sa 10 10 tonelada. Sa USA, ang industriya ng soda ay nakatuon sa natural na hilaw na materyales; ang huling planta ng soda synthesis ay isinara noong 1985. Ang produksyon ng soda ash sa Estados Unidos ay naging matatag sa 10.3–10.7 milyong tonelada sa mga nakaraang taon.
Hindi tulad ng Estados Unidos, karamihan sa mga bansa sa mundo ay halos nakadepende sa paggawa ng sintetikong soda ash. Ang China ay pumapangalawa sa mundo sa paggawa ng soda ash pagkatapos ng Estados Unidos. Ang produksyon ng kemikal na ito sa China noong 1999 ay umabot sa humigit-kumulang 7.2 milyong tonelada. Ang produksyon ng soda ash sa Russia sa parehong taon ay umabot sa humigit-kumulang 1.9 milyong tonelada.
Sa maraming mga kaso, ang sodium carbonate ay maaaring palitan ng sodium hydroxide (halimbawa, sa paggawa ng pulp ng papel, sabon, mga produktong panlinis). Halos kalahati ng sodium carbonate ay ginagamit sa industriya ng salamin. Ang isang lumalagong aplikasyon ay ang pag-alis ng mga sulfur contaminants mula sa mga gas emissions mula sa power generation plant at malalaking furnace. Ang sodium carbonate powder ay idinagdag sa gasolina, na tumutugon sa sulfur dioxide upang bumuo ng mga solidong produkto, lalo na ang sodium sulfite, na maaaring i-filter o precipitated.
Ang sodium carbonate ay dating malawakang ginamit bilang "washing soda", ngunit ang application na ito ay nawala na ngayon dahil sa paggamit ng iba pang mga detergent sa bahay.
Ang sodium bikarbonate NaHCO 3 (baking soda) ay pangunahing ginagamit bilang pinagmumulan ng carbon dioxide sa pagbe-bake ng tinapay, paggawa ng confectionery, paggawa ng mga carbonated na inumin at artipisyal na mineral na tubig, bilang bahagi ng mga compound na pamatay ng apoy at bilang isang gamot. Ito ay dahil sa kadalian ng pagkabulok nito sa 50–100° C.
Sodium sulfate Ang Na 2 SO 4 ay nangyayari sa kalikasan sa anhydrous form (thenardite) at sa anyo ng decahydrate (mirabilite, Glauber's salt). Ito ay bahagi ng astrachonite Na 2 Mg(SO 4) 2 4H 2 O, vanthoffite Na 2 Mg(SO 4) 2, glauberite Na 2 Ca(SO 4) 2. Ang pinakamalaking reserba ng sodium sulfate ay nasa mga bansang CIS, gayundin sa USA, Chile, at Spain. Ang Mirabilite, na nakahiwalay sa mga natural na deposito o brine ng mga salt lake, ay dehydrated sa 100 ° C. Ang sodium sulfate ay isa ring by-product ng produksyon ng hydrogen chloride gamit ang sulfuric acid, gayundin ang end product ng daan-daang pang-industriyang proseso na gumagamit neutralisasyon ng sulfuric acid na may sodium hydroxide.
Ang data sa produksyon ng sodium sulfate ay hindi nai-publish, ngunit ang pandaigdigang produksyon ng natural na hilaw na materyal ay tinatayang mga 4 milyong tonelada bawat taon. Ang pagbawi ng sodium sulfate bilang isang by-product ay tinatantya sa buong mundo sa 1.5–2.0 milyong tonelada.
Sa loob ng mahabang panahon, ang sodium sulfate ay hindi gaanong ginagamit. Ngayon ang sangkap na ito ay ang batayan ng industriya ng papel, dahil ang Na 2 SO 4 ay ang pangunahing reagent sa kraft pulping para sa paghahanda ng brown wrapping paper at corrugated cardboard. Ang mga kahoy na shavings o sawdust ay pinoproseso sa isang mainit na alkaline na solusyon ng sodium sulfate. Tinutunaw nito ang lignin (ang bahagi ng kahoy na pinagsasama-sama ang mga hibla) at naglalabas ng mga hibla ng selulusa, na pagkatapos ay ipinapadala sa mga makinang gumagawa ng papel. Ang natitirang solusyon ay sumingaw hanggang sa ito ay may kakayahang magsunog, na nagbibigay ng singaw para sa halaman at init para sa pagsingaw. Ang molten sodium sulfate at hydroxide ay lumalaban sa apoy at maaaring magamit muli.
Ang isang mas maliit na bahagi ng sodium sulfate ay ginagamit sa paggawa ng salamin at mga detergent. Ang hydrated form ng Na 2 SO 4 ·10H 2 O (Glauber's salt) ay isang laxative. Mas kaunti na itong ginagamit ngayon kaysa dati.
Sodium nitrate Ang NaNO 3 ay tinatawag na sodium o Chilean nitrate. Ang malalaking deposito ng sodium nitrate na natagpuan sa Chile ay lumilitaw na nabuo sa pamamagitan ng biochemical decomposition ng mga organikong labi. Ang ammonia na pinakawalan sa simula ay malamang na na-oxidize sa nitrous at nitric acids, na pagkatapos ay tumutugon sa natunaw na sodium chloride.
Ang sodium nitrate ay nakuha sa pamamagitan ng pagsipsip ng mga nitrous gas (isang halo ng nitrogen oxides) na may solusyon ng sodium carbonate o hydroxide, o sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng exchange ng calcium nitrate na may sodium sulfate.
Ang sodium nitrate ay ginagamit bilang isang pataba. Ito ay bahagi ng mga likidong nagpapalamig ng asin, mga paliguan sa pagsusubo sa industriya ng paggawa ng metal, at mga komposisyon na nag-iimbak ng init. Ang ternary mixture ng 40% NaNO 2, 7% NaNO 3 at 53% KNO 3 ay maaaring gamitin mula sa melting point (142° C) hanggang ~600° C. Ang sodium nitrate ay ginagamit bilang oxidizing agent sa mga pampasabog, rocket fuels, at pyrotechnic compositions. Ginagamit ito sa paggawa ng mga baso at sodium salt, kabilang ang nitrite, na nagsisilbing pang-imbak ng pagkain.
Sodium nitrite Ang NaNO 2 ay maaaring makuha sa pamamagitan ng thermal decomposition ng sodium nitrate o pagbabawas nito:
NaNO 3 + Pb = NaNO 2 + PbO
Para sa pang-industriyang produksyon ng sodium nitrite, ang mga nitrogen oxide ay hinihigop ng isang may tubig na solusyon ng sodium carbonate.
Ang sodium nitrite NaNO 2, bilang karagdagan sa paggamit ng mga nitrates bilang heat-conducting melts, ay malawakang ginagamit sa paggawa ng mga azo dyes, para sa pagsugpo sa kaagnasan at pangangalaga ng karne.
Elena Savinkina