Správa o sodíku. Sodík

-element hlavná podskupina prvej skupiny, tretia perióda periodickej tabuľky chemické prvky D.I.Mendelejev, s atómovým číslom 11. Označuje sa symbolom Na (lat. Natrium). Jednoduchá látka sodík (číslo CAS: 7440-23-5) je mäkký alkalický kov striebristo bielej farby.

Vo vode sa sodík správa takmer rovnako ako lítium: reakcia prebieha rýchlym uvoľňovaním vodíka a v roztoku sa tvorí hydroxid sodný.

História a pôvod mena

Schéma atómu sodíka

Sodík (alebo skôr jeho zlúčeniny) sa používa od staroveku. Napríklad sóda (natron), ktorá sa prirodzene nachádza vo vodách sódových jazier v Egypte. Starovekí Egypťania používali prírodnú sódu na balzamovanie, bielenie plátna, varenie jedla a výrobu farieb a glazúr. Plínius Starší píše, že v delte Nílu bola sóda (obsahovala dostatočný podiel nečistôt) izolovaná z riečnej vody. Do predaja sa dostal v podobe veľkých kusov, sfarbených do šeda alebo aj do čiernej kvôli prímesi uhlia.

Sodík prvýkrát získal anglický chemik Humphry Davy v roku 1807 elektrolýzou pevného NaOH.

Názov „sodík“ pochádza z arabčiny natrun v gréčtine - nitrón a pôvodne to označovalo prírodnú sódu. Samotný prvok sa predtým nazýval sodík.

Potvrdenie

Prvým spôsobom výroby sodíka bola redukčná reakcia uhličitan sodný uhlie pri zahriatí úzkej zmesi týchto látok v železnej nádobe na 1000°C:

Na2C03+2C=2Na+3CO

Potom sa objavil ďalší spôsob výroby sodíka - elektrolýza roztaveného hydroxidu sodného alebo chloridu sodného.

Fyzikálne vlastnosti

Kovový sodík uložený v petroleji

Kvalitatívna definícia sodík pomocou plameňa - jasne žltá farba emisného spektra „sodíka D-línia“, dublet 588,9950 a 589,5924 nm.

Sodík je strieborno-biely kov, v tenkých vrstvách s fialovým nádychom, plastický, dokonca mäkký (ľahko rezaný nožom), čerstvý výbrus sodíka je lesklý. Hodnoty elektrickej a tepelnej vodivosti sodíka sú pomerne vysoké, hustota je 0,96842 g/cm³ (pri 19,7 °C), bod topenia je 97,86 °C a bod varu je 883,15 °C.

Chemické vlastnosti

Alkalický kov, ktorý na vzduchu ľahko oxiduje. Na ochranu pred vzdušným kyslíkom je kovový sodík uložený pod vrstvou petrolej. Sodík je menej aktívny ako lítium, teda s dusík reaguje iba pri zahrievaní:

2Na + 3N2 = 2NaN3

Pri veľkom prebytku kyslíka vzniká peroxid sodný

2Na + 02 = Na202

Aplikácia

Kovový sodík sa široko používa v preparatívnej chémii a priemysle ako silné redukčné činidlo, vrátane metalurgie. Sodík sa používa pri výrobe vysoko energeticky náročných sodíkovo-sírových batérií. Používa sa tiež vo výfukových ventiloch nákladných automobilov ako chladič. Príležitostne sa kovový sodík používa ako materiál pre elektrické drôty určené na prenášanie veľmi vysokých prúdov.

V zliatine s draslíkom, ako aj s rubídium a cézium používa sa ako vysokoúčinná chladiaca kvapalina. Najmä zloženie zliatiny je sodík 12%, draslík 47 %, cezeň 41 % má rekordne nízku teplotu topenia −78 °C a bolo navrhnuté ako pracovná kvapalina pre motory iónových rakiet a chladivo pre jadrové elektrárne.

Sodík sa používa aj vo vysoko- a vysokoplynových výbojkách. nízky tlak(NLVD a NLND). NLVD výbojky typu DNaT (Arc Sodium Tubular) sú veľmi široko používané v pouličnom osvetlení. Vydávajú jasné žlté svetlo. Životnosť lámp HPS je 12-24 tisíc hodín. Plynové výbojky typu HPS sú preto nepostrádateľné pre mestské, architektonické a priemyselné osvetlenie. K dispozícii sú tiež lampy DNaS, DNaMT (Arc Sodium Matte), DNaZ (Arc Sodium Mirror) a DNaTBR (Arc Sodium Tubular Without Mercury).

Kovový sodík sa používa pri kvalitatívnej analýze organických látok. Zliatina sodíka a testovanej látky sa neutralizuje etanol, pridajte niekoľko mililitrov destilovanej vody a rozdeľte na 3 časti, test J. Lassaigna (1843), zameraný na stanovenie dusíka, síry a halogénov (Beilsteinov test)

Chlorid sodný (stolová soľ) je najstaršie používané dochucovadlo a konzervačné činidlo.
- Azid sodný (Na 3 N) sa používa ako nitridačné činidlo v metalurgii a pri výrobe azidu olovnatého.
- Kyanid sodný (NaCN) sa používa pri hydrometalurgickom spôsobe lúhovania zlata z hornín, ako aj pri nitrokarburizácii ocele a pri galvanickom pokovovaní (striebrenie, pozlátenie).
- Chlorečnan sodný (NaClO 3) sa používa na ničenie nežiaducej vegetácie na železničných tratiach.

Biologická úloha

V tele sa sodík nachádza väčšinou mimo buniek (asi 15-krát viac ako v cytoplazme). Tento rozdiel je udržiavaný sodíkovo-draslíkovou pumpou, ktorá odčerpáva sodík zachytený vo vnútri bunky.

Spolu sdraslíksodík vykonáva tieto funkcie:
Vytváranie podmienok pre vznik membránového potenciálu a svalových kontrakcií.
Udržiavanie osmotickej koncentrácie krvi.
Udržiavanie acidobázickej rovnováhy.
Normalizácia vodnej bilancie.
Zabezpečenie membránového transportu.
Aktivácia mnohých enzýmov.

Sodík sa nachádza takmer vo všetkých potravinách, hoci väčšinu z neho telo získava z kuchynskej soli. Absorpcia prebieha hlavne v žalúdku a tenkom čreve. Vitamín D zlepšuje vstrebávanie sodíka, avšak nadmerne slané jedlá a potraviny bohaté na bielkoviny bránia normálnemu vstrebávaniu. Množstvo sodíka prijatého z potravy ukazuje obsah sodíka v moči. Potraviny bohaté na sodík sa vyznačujú zrýchleným vylučovaním.

Nedostatok sodíka v strave vyvážené jedlo sa u ľudí nevyskytuje, niektoré problémy však môžu nastať pri vegetariánskej strave. Dočasný nedostatok môže byť spôsobený užívaním diuretík, hnačkou, nadmerným potením alebo nadmerným príjmom vody. Medzi príznaky nedostatku sodíka patrí strata hmotnosti, vracanie, plynatosť v gastrointestinálnom trakte a zhoršená absorpcia aminokyseliny a monosacharidy. Dlhodobý nedostatok spôsobuje svalové kŕče a neuralgiu.

Nadbytok sodíka spôsobuje opuchy nôh a tváre, ako aj zvýšené vylučovanie draslíka močom. Maximálne množstvo soli, ktoré dokážu obličky spracovať, je približne 20-30 gramov, každé väčšie množstvo je životu nebezpečné.

Sodík(Natrium), Na, chemický prvok I. skupiny periodického systému Mendelejeva: atómové číslo 11, atómová hmotnosť 22,9898; strieborno-biely mäkký kov, ktorý na vzduchu rýchlo oxiduje z povrchu. Prírodný prvok pozostáva z jedného stabilného izotopu 23 Na.

Historický odkaz. Prírodné zlúčeniny sodíka - kuchynská soľ NaCl, sóda Na 2 CO 3 - sú známe už od staroveku. Názov „sodík“ pochádza z arabského natrun, gréčtiny. nitrón, pôvodne označovaný ako prírodná sóda. Už v 18. storočí poznali chemici mnohé ďalšie zlúčeniny sodíka. Samotný kov však získal až v roku 1807 G. Davy elektrolýzou lúhu sodného NaOH. Vo Veľkej Británii, USA, Francúzsku sa prvok nazýva sodík (zo španielskeho slova soda - sóda), v Taliansku - sóda.

Distribúcia sodíka v prírode. Sodík je typický prvok v hornej časti zemskej kôry. Jeho priemerný obsah v litosfére je 2,5 % hm., v kyslých vyvrelých horninách (žuly a iné) 2,77, v bázických horninách (čadiče a iné) 1,94, v ultrabázických horninách (plášťové horniny) 0,57. V dôsledku izomorfizmu Na + a Ca 2+, v dôsledku blízkosti ich iónových polomerov, vznikajú vo vyvrelých horninách sodno-vápenaté živce (plagioklasy). V biosfére existuje výrazná diferenciácia sodíka: sedimentárne horniny sú v priemere ochudobnené o sodík (0,66 % v íloch a bridliciach), vo väčšine pôd je ho málo (v priemere 0,63 %). Celkový počet minerálov sodíka je 222. Na kontinentoch je Na slabo zadržiavaný a riekami privádzaný do morí a oceánov, kde je jeho priemerný obsah 1,035 % (Na je hlavným kovovým prvkom morskej vody). Počas odparovania sa sodné soli ukladajú v pobrežných morských lagúnach, ako aj v kontinentálnych jazerách stepí a púští, pričom vytvárajú vrstvy hornín obsahujúcich soľ. Hlavnými minerálmi, ktoré sú zdrojom sodíka a jeho zlúčenín sú halit (kamenná soľ) NaCl, čílsky ľadok NaNO 3, thenardit Na 2 SO 4, mirabilit Na 2 SO 4 10H 2 O, trona NaH(CO 3) 2 2H 2 O Na je dôležitý bioprvok, živá hmota obsahuje v priemere 0,02 % Na; U zvierat je ho viac ako v rastlinách.

Fyzikálne vlastnosti sodíka. Pri bežnej teplote sodík kryštalizuje v kubickej mriežke, a = 4,28 Á. Atómový polomer 1,86 Á, iónový polomer Na+ 0,92 Á. Hustota 0,968 g/cm3 (19,7 °C), teplota topenia 97,83 °C, teplota varu 882,9 °C; merná tepelná kapacita (20 °C) 1,23 10 3 J/(kg K) alebo 0,295 cal/(g stupňov); súčiniteľ tepelnej vodivosti 1,32·10 2 W/(m·K) alebo 0,317 cal/(cm·sec·deg); teplotný koeficient lineárnej rozťažnosti (20 °C) 7,1·10 -5; elektrický odpor (0 °C) 4,3·10 -8 ohm·m (4,3·10 -6 ohm·cm). Sodík je paramagnetický, špecifická magnetická susceptibilita +9,2·10 -6; veľmi plastický a mäkký (ľahko sa krája nožom).

Chemické vlastnosti sodíka. Normálny elektródový potenciál sodíka je -2,74 V; elektródový potenciál v tavenine -2,4 V. Pary sodíka farbia plameň charakteristickú jasne žltú farbu. Konfigurácia vonkajších elektrónov atómu je 3s 1; Vo všetkých známych zlúčeninách je sodík monovalentný. Jeho chemická aktivita je veľmi vysoká. Pri priamej interakcii s kyslíkom v závislosti od podmienok vzniká oxid Na 2 O alebo peroxid Na 2 O 2 - bezfarebné kryštalické látky. Sodík tvorí s vodou hydroxid NaOH a H2; reakcia môže byť sprevádzaná výbuchom. Minerálne kyseliny tvoria so sodíkom zodpovedajúce vo vode rozpustné soli, avšak sodík je relatívne inertný vzhľadom na 98-100% kyselinu sírovú.

Reakcia sodíka s vodíkom začína pri 200 °C a vedie k produkcii hydridu NaH, bezfarebnej hygroskopickej kryštalickej látky. Sodík reaguje priamo s fluórom a chlórom aj pri bežných teplotách, s brómom - iba pri zahrievaní; nepozoruje sa žiadna priama interakcia s jódom. Prudko reaguje so sírou za vzniku sulfidu sodného; interakcia sodíkových pár s dusíkom v oblasti tichého elektrického výboja vedie k tvorbe nitridu Na3N a s uhlíkom pri 800 - 900 ° C - k produkcii Na 2 C2 karbid.

Sodík sa rozpúšťa v kvapalnom amoniaku (34,6 g na 100 g NH 3 pri 0 °C) za vzniku komplexov amoniaku. Pri prechode plynného amoniaku cez roztavený sodík pri 300-350 °C vzniká amín sodný NaNH 2 - bezfarebná kryštalická látka, ktorá sa ľahko rozkladá vodou. Je známy veľký počet organosodných zlúčenín, ktoré sú svojimi chemickými vlastnosťami veľmi podobné organickým zlúčeninám lítia, ale sú nad nimi v reaktivite. Organosodné zlúčeniny sa používajú v organickej syntéze ako alkylačné činidlá.

Sodík je súčasťou mnohých prakticky dôležitých zliatin. Zliatiny Na - K, obsahujúce 40-90% K (hmotn.) pri teplote okolo 25°C, sú striebristo-biele kvapaliny, vyznačujúce sa vysokou chemickou aktivitou, horľavé na vzduchu. Elektrická vodivosť a tepelná vodivosť tekutých zliatin Na - K sú nižšie ako zodpovedajúce hodnoty pre Na a K. Amalgámy sodíka sa ľahko získajú zavedením kovového sodíka do ortuti; s obsahom nad 2,5 % Na (hmotn.) pri bežných teplotách sú už pevné látky.

Získanie sodíka. Hlavnou priemyselnou metódou výroby sodíka je elektrolýza roztavenej NaCl soli obsahujúcej prísady KCl, NaF, CaCl 2 a iné, ktoré znižujú teplotu topenia soli na 575-585 °C. Elektrolýza čistého NaCl by viedla k veľkým stratám sodíka z odparovania, pretože teploty topenia NaCl (801 °C) a teploty varu Na (882,9 °C) sú veľmi blízko. Elektrolýza sa vykonáva v elektrolytických článkoch s diafragmou, katódy sú vyrobené zo železa alebo medi a anódy sú vyrobené z grafitu. Chlór sa vyrába súčasne so sodíkom. Starý spôsob získavania sodíka je elektrolýza roztaveného hydroxidu sodného NaOH, ktorý je oveľa drahší ako NaCl, ale pri nižšej teplote (320-330 °C) sa elektrolyticky rozkladá.

Aplikácia sodíka. Sodík a jeho zliatiny sú široko používané ako chladivá pre procesy vyžadujúce rovnomerné zahrievanie v rozsahu 450-650 °C - vo ventiloch leteckých motorov a najmä v jadrových elektrárňach. V druhom prípade zliatiny Na - K slúžia ako chladivá kvapalných kovov (oba prvky majú malý prierez absorpcie tepelných neutrónov, pre Na 0,49 barn), tieto zliatiny sa vyznačujú vysokým bodom varu a koeficientom prestupu tepla a neinteragujú s konštrukčnými materiálmi. pri vysoké teploty, vyvinuté v energetike jadrové reaktory. Zlúčenina NaPb (10 % hmotn. Na) sa používa pri výrobe tetraetylolova - najúčinnejšieho antidetonačného činidla. V zliatine na báze olova (0,73 % Ca, 0,58 % Na a 0,04 % Li), ktorá sa používa na výrobu nápravových ložísk pre železničné vagóny, je sodík spevňujúca prísada. V metalurgii sodík slúži ako aktívne redukčné činidlo pri výrobe niektorých vzácnych kovov (Ti, Zr, Ta) metalotermickými metódami; v organickej syntéze - v reakciách redukcie, kondenzácie, polymerizácie a iných.

Vzhľadom na vysokú chemickú aktivitu sodíka si manipulácia s ním vyžaduje opatrnosť. Zvlášť nebezpečné je, ak sa voda dostane do kontaktu so sodíkom, čo môže viesť k požiaru a výbuchu. Oči by mali byť chránené okuliarmi, ruky hrubými gumenými rukavicami; Kontakt sodíka s mokrou pokožkou alebo odevom môže spôsobiť vážne popáleniny.

Sodík v tele. Sodík je jedným z hlavných prvkov, ktoré sa podieľajú na minerálnom metabolizme zvierat a ľudí. Obsiahnuté najmä v extracelulárnych tekutinách (asi 10 mmol/kg v ľudských erytrocytoch, 143 mmol/kg v krvnom sére); podieľa sa na udržiavaní osmotického tlaku a acidobázickej rovnováhy, na vedení nervových vzruchov. Denná požiadavka na osobu v chloridu sodnom sa pohybuje od 2 do 10 g a závisí od množstva tejto soli stratenej potením. Koncentráciu sodíkových iónov v tele reguluje najmä hormón kôry nadobličiek – aldosterón. Obsah sodíka v rastlinných pletivách je pomerne vysoký (asi 0,01 % vlhkej hmotnosti). V halofytoch (druhy rastúce na silne zasolených pôdach) sodík vytvára vysoký osmotický tlak v bunkovej šťave a tým podporuje extrakciu vody z pôdy.

V medicíne sa najčastejšie používajú prípravky sodíka síran sodný, chlorid NaCl (pri strate krvi, strate tekutín, zvracaní a pod.), boritan Na 2 B 4 O 7 10H 2 O (ako antiseptikum), hydrogenuhličitan NaHCO 3 (ako expektorans, ako aj na umývanie a oplachovanie pri nádche, laryngitíde a iných), tiosíran Na 2 S 2 O 3 5H 2 O (protizápalový, desenzibilizačný a antitoxický prostriedok) a citrát Na 3 C 6 H 5 O 7 5½ H 2 O (liek zo skupiny antikoagulancií).

Umelo získané rádioaktívne izotopy 22 Na (polčas rozpadu T ½ = 2,64 g) a 24 Na (T ½ = 15 hodín) sa používajú na stanovenie rýchlosti prietoku krvi v určitých častiach obehového systému pri kardiovaskulárnych a pľúcnych ochoreniach, obliterujúcich endarteritídu a ďalšie . Rádioaktívne roztoky sodných solí (napríklad 24 NaCl) sa tiež používajú na stanovenie vaskulárnej permeability, štúdium celkového obsahu metabolického sodíka v tele, metabolizmus voda-soľ, absorpcia z čreva, procesy nervová činnosť a v niektorých ďalších experimentálnych štúdiách.

Natron sa pôvodne nazýval hydroxid sodný. V roku 1807 Davy elektrolýzou mierne navlhčených pevných alkálií získal voľné kovy - draslík a sodík, nazval ich draslík a sodík. Berzelius a potom Hess v Rusku navrhli názov Natrium, ktorý sa zasekol.

Byť v prírode, prijímať:

V prírode sú alkalické kovy voľná forma nestretávajú sa. Sodík je súčasťou rôznych zlúčenín. Najdôležitejšia je zlúčenina sodíka s chlórom NaCl, ktorá tvorí ložiská kamennej soli (Donbass, Solikamsk, Sol-Iletsk atď.). Chlorid sodný sa nachádza aj v morskej vode a slaných prameňoch. Sodík je jedným z bežných prvkov. Obsah sodíka v zemskej kôre je 2,64%.
Vyrába sa elektrolýzou roztaveného chloridu sodného alebo hydroxidu sodného. Používa sa tiež redukcia jeho oxidov, chloridov a uhličitanov hliníkom, kremíkom, vápnikom a horčíkom pri zahrievaní vo vákuu.

Fyzikálne vlastnosti:

Sodík je strieborno-biely kov, jeho hustota je 0,97 g/cm3, veľmi mäkký, ľahko sa krája nožom. Medzi atómami je kovová väzba. Látka s takouto väzbou sa vyznačuje kovovým leskom, ťažnosťou, mäkkosťou, dobrou elektrickou vodivosťou a tepelnou vodivosťou.

Chemické vlastnosti:

Počas chemickej interakcie sa atóm sodíka ľahko vzdáva valenčných elektrónov a stáva sa kladne nabitým iónom. Na vzduchu rýchlo oxiduje, preto je uložený pod vrstvou petroleja.
Pri spaľovaní v nadbytku kyslíka vytvára peroxid sodný, Na202
S vodíkom pri zahrievaní tvorí hydrid Na + H 2 = 2NaH
Ľahko interaguje s mnohými nekovmi - halogénmi, sírou, fosforom atď.
Prudko reaguje s vodou: 2Na + 2H20 = 2NaOH + H2

Najdôležitejšie spojenia:

Oxid sodný, Na 2 O (bezfarebný), reaguje s vodnou parou a oxidom uhličitým, preto je lepšie ho skladovať v bezvodom benzéne.
Keď sodík priamo reaguje s kyslíkom, získa sa zmes oxidu sodného a peroxidu sodného. Na získanie čistého oxidu môžete použiť reakciu: Na 2 O 2 + 2Na = 2Na 2 O
Peroxid sodný, Na 2 O 2 (žltá) kryštalická látka s iónovou mriežkou, interaguje s vlhkým oxidom uhličitým vo vzduchu, pričom sa uvoľňuje kyslík: 2Na 2 O 2 + 2CO 2 = 2Na 2 CO 3 + O 2
Hydroxid sodný NaOH je kryštalická biela látka, relatívne taviteľná a veľmi tepelne stabilná. Pri zahrievaní sa odparuje bez straty vody. Dobre sa rozpúšťa vo vode a alkoholoch.
Halogenidy sodíka, bezfarebné kryštalické látky, vysoko rozpustné vo vode, s výnimkou NaF. Vyznačujú sa regeneračnými vlastnosťami.
Sulfid sodný, - Na 2 S. Bezfarebná kryštalická látka s iónovou mriežkou. Je vysoko rozpustný vo vode a je silným redukčným činidlom.
Soli Všetky soli sú vysoko rozpustné a sú silnými elektrolytmi.
Hydrid sodný, NaH je bezfarebná kryštalická látka s kryštálovou mriežkou typu NaCl, aniónom je H -. Pripravuje sa prechodom vodíka cez roztavený kov. Podlieha tepelnej disociácii bez topenia, ľahko sa rozkladá vodou:
2NaH = 2Na + H2
NaH + H20 = NaOH + H2

Aplikácia:

Zlúčeniny sodíka sú najdôležitejšou zložkou chemickej výroby. Používa sa pri výrobe mydla, skla a domácich chemikálií.
Sodík je dôležitý pre väčšinu foriem života, vrátane ľudí. V živých organizmoch pôsobia ióny sodíka spolu s iónmi draslíka ako prenášače nervových impulzov. Tiež jeho ióny hrajú dôležitú úlohu pri udržiavaní vodný režim telo.

Bondareva Maria Alexandrovna
Štátna univerzita HF Tyumen, skupina 561.

Zdroje: G.P. Khomchenko „Príručka o chémii pre tých, ktorí vstupujú na univerzity“
"Anorganická chémia v diagramoch a tabuľkách"

Sodík (latinsky Natrium, symbolizované Na) je prvok s atómovým číslom 11 a atómovou hmotnosťou 22,98977. Je to prvok hlavnej podskupiny prvej skupiny, tretieho obdobia periodického systému chemických prvkov Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva. Jednoduchá látka sodík je mäkký, taviteľný (tavenie 97,86 °C), ťažný, ľahký (hustota 0,968 g/cm3), alkalický kov strieborno-bielej farby.

Prírodný sodík pozostáva len z jedného izotopu s hmotnostným číslom 23. V súčasnosti je známych celkovo 15 izotopov a 2 jadrové izoméry. Väčšina umelo vyrobených rádioaktívnych izotopov má polčas rozpadu menej ako minútu. Len dva izotopy majú relatívne dlhý polčas rozpadu: pozitrón emitujúci 22Na s polčasom rozpadu 2,6 roka, ktorý sa používa ako zdroj pozitrónov a v vedecký výskum a 24Na s polčasom rozpadu 15 hodín používané v medicíne na diagnostiku a liečbu niektorých foriem leukémie.

Sodík vo forme rôznych zlúčenín je známy už od staroveku. Chlorid sodný (NaCl) alebo stolová soľ je jednou z najdôležitejších životne dôležitých zlúčenín; predpokladá sa, že sa človeku dozvedel už v neolite, to znamená, že sa ukazuje, že ľudstvo konzumuje chlorid sodný už viac ako šesťtisíc rokov. ! V Starom zákone je zmienka o látke nazývanej „neter“, ktorá sa používala ako prací prostriedok. S najväčšou pravdepodobnosťou ide o sódu, uhličitan sodný, ktorý sa nachádza vo vodách soľných jazier v Egypte.

V 18. storočí už chemici poznali veľké množstvo zlúčenín sodíka, soli tohto kovu sa hojne využívali v medicíne a textilnom priemysle (na farbenie látok a činenie kože). Kovový sodík však získal až v roku 1807 anglický chemik Humphry Davy.

Najdôležitejšie oblasti použitia sodíka sú jadrová energetika, metalurgia a priemysel organickej syntézy. V jadrovej energetike sa sodík a jeho zliatina s draslíkom používajú ako chladivá tekutých kovov. V metalurgii sa množstvo žiaruvzdorných kovov získava metódou sodíka, redukciou KOH sodíkom sa izoluje draslík. Okrem toho sa sodík používa ako prísada, ktorá spevňuje zliatiny olova. V priemysle organickej syntézy sa sodík používa pri výrobe mnohých látok. Sodík pôsobí ako katalyzátor pri výrobe niektorých organických polymérov. Najdôležitejšími zlúčeninami sodíka sú oxid sodný Na2O, peroxid sodný Na2O2 a hydroxid sodný NaOH. Peroxid sodný sa používa na bielenie tkanín a na regeneráciu vzduchu v izolovaných miestnostiach. Hydroxid sodný je jedným z najdôležitejších produktov základného chemického priemyslu. Spotrebuje sa v kolosálnych množstvách na čistenie ropných produktov. Okrem toho sa hydroxid sodný široko používa v mydlovom, papierenskom, textilnom a inom priemysle, ako aj pri výrobe umelých vlákien.

Sodík je jedným z podstatné prvky podieľajú sa na minerálnom metabolizme zvierat a ľudí. IN Ľudské telo sodík vo forme rozpustných solí (chlorid, fosfát, hydrogénuhličitan) sa nachádza najmä v extracelulárnych tekutinách – krvná plazma, lymfa, tráviace šťavy. Osmotický tlak krvnej plazmy sa udržiava na požadovanej úrovni, predovšetkým vďaka chloridu sodnému.

Medzi príznaky nedostatku sodíka patrí strata hmotnosti, vracanie, tvorba plynov v gastrointestinálnom trakte a zhoršené vstrebávanie aminokyselín a monosacharidov. Dlhodobý nedostatok spôsobuje svalové kŕče a neuralgiu. Nadbytok sodíka spôsobuje opuchy nôh a tváre, ako aj zvýšené vylučovanie draslíka močom.

Biologické vlastnosti

Sodík patrí do skupiny makroprvkov, ktoré spolu s mikroprvkami zohrávajú dôležitú úlohu v minerálnom metabolizme zvierat a ľudí. Makroelementy sú v tele obsiahnuté vo významných množstvách, v priemere od 0,1 do 0,9 % telesnej hmotnosti. Obsah sodíka v tele dospelého človeka je 55-60 g na 70 kg hmotnosti. Prvok číslo jedenásť sa nachádza hlavne v extracelulárnych tekutinách: v krvi - 160-240 mg, v plazme - 300-350 mg, v erytrocytoch - 50-130 mg. Kostné tkanivo obsahuje až 180 mg sodíka, zubná sklovina je na tento makroprvok oveľa bohatšia – 250 mg. Koncentruje až 250 mg v pľúcach a 185 mg sodíka v srdci. Svalové tkanivo obsahuje asi 75 mg sodíka.

Hlavnou funkciou sodíka v tele ľudí, zvierat a dokonca aj rastlín je udržiavať rovnováhu voda-soľ v bunkách, regulovať osmotický tlak a acidobázickú rovnováhu. Z tohto dôvodu je obsah sodíka v rastlinných bunkách pomerne vysoký (asi 0,01 % vlhkej hmotnosti), sodík vytvára vysoký osmotický tlak v bunkovej šťave a tým prispieva k extrakcii vody z pôdy. V ľudskom a zvieracom tele je sodík zodpovedný za normalizáciu nervovosvalovej činnosti (podieľa sa na normálnom vedení nervových vzruchov) a v rozpustenom stave zadržiava základné minerály v krvi. Vo všeobecnosti je úloha sodíka pri regulácii metabolizmu oveľa širšia, pretože tento prvok je nevyhnutný pre normálny rast a kondíciu organizmu. Sodík hrá úlohu „kuriéra“, ktorý do každej bunky dodáva rôzne látky, ako napríklad krvný cukor. Zabraňuje vzniku tepelných resp úpal má tiež výrazný vazodilatačný účinok.

Sodík aktívne interaguje s inými prvkami, takže spolu s chlórom zabraňujú úniku tekutiny z ciev do susedných tkanív. Hlavným „partnerom“ sodíka je však draslík, v spolupráci s ktorým plnia väčšinu vyššie uvedených funkcií. Optimálna denná dávka sodíka pre deti je od 600 do 1 700 miligramov, pre dospelých od 1 200 do 2 300 miligramov. V ekvivalente kuchynskej soli (najpopulárnejší a dostupný zdroj sodíka) to zodpovedá 3-6 gramom denne (v 100 gramoch stolová soľ obsahuje 40 gramov sodíka). Denná potreba sodíka závisí hlavne od množstva solí stratených potením a môže predstavovať až 10 gramov NaCl. Sodík sa nachádza takmer vo všetkých potravinách (vo významných množstvách v ražný chlieb, slepačie vajcia, tvrdý syr, hovädzie mäso a mlieko), ale väčšinu z nich telo prijíma z kuchynskej soli. Vstrebávanie jedenásteho prvku prebieha najmä v žalúdku a tenkom čreve, vitamín D podporuje lepšie vstrebávanie sodíka. Zároveň potraviny bohaté na bielkoviny a obzvlášť slané môžu viesť k ťažkostiam s absorpciou. Koncentráciu sodíkových iónov v tele reguluje najmä hormón kôry nadobličiek – aldosterón, obličky sodík buď zadržiavajú alebo uvoľňujú, podľa toho, či človek sodík zneužíva alebo neprijíma dostatok. Z tohto dôvodu za normálnych vonkajších podmienok a správnej činnosti obličiek nemôže nastať nedostatok ani nadbytok sodíka. Nedostatok tohto prvku sa môže vyskytnúť pri mnohých vegetariánskych diétach. Okrem toho ľudia v ťažkých fyzických profesiách a športovci trpia veľkými stratami sodíka potením. Nedostatok sodíka je možný aj pri rôznych otravách, sprevádzaných hojným potením, vracaním a hnačkami. Takáto nerovnováha sa však dá ľahko napraviť minerálka, s ktorou telo prijíma nielen sodík, ale aj určité množstvo iných minerálnych solí (draslík, chlór a lítium).

Pri nedostatku sodíka (hyponatrémia) sa objavujú príznaky ako strata chuti do jedla, znížené vnímanie chuti, kŕče v žalúdku, nevoľnosť, vracanie, tvorba plynu a v dôsledku toho všetkého prudký úbytok hmotnosti. Dlhodobý nedostatok spôsobuje svalové kŕče a neuralgiu: pacient môže pociťovať ťažkosti s rovnováhou pri chôdzi, závraty a únavu, môže nastať šokový stav. Medzi príznaky nedostatku sodíka patria aj problémy s pamäťou, náhle zmeny nálady a depresia.

Nadbytok sodíka spôsobuje zadržiavanie vody v tele, čo má za následok zvýšenie hustoty krvi, a teda zvýšenie v krvný tlak(hypertenzia), edém a vaskulárne ochorenie. Nadbytok sodíka navyše vedie k zvýšenému vylučovaniu draslíka močom. Maximálne množstvo soli, ktoré dokážu obličky spracovať je približne 20-30 gramov, väčšie množstvo je životu nebezpečné!

V medicíne sa používa veľké množstvo sodných prípravkov, najčastejšie sa používajú síran sodný, chlorid (pri strate krvi, strate tekutín, zvracaní); tiosíran Na2S2O3∙5H2O (protizápalové a antitoxické činidlo); borát Na2B4O7∙10H2O (antiseptický); bikarbonát NaHCO3 (ako expektorans, aj na umývanie a výplachy pri nádche, laryngitíde).

Stolová soľ, nenahraditeľné a hodnotné dochucovadlo potravín, bola známa už v staroveku. Chlorid sodný je dnes lacný produkt, spolu s uhlím, vápencom a sírou patrí medzi takzvanú „veľkú štvorku“ nerastných surovín, ktoré sú pre chemický priemysel najdôležitejšie. Ale boli časy, keď sa soľ rovnala cene zlata. Napríklad v starom Ríme boli legionári často platení nie peniazmi, ale soľou, preto slovo vojak. Soľ sa do Kyjevskej Rusi dodávala z Karpatskej oblasti, ako aj zo soľných jazier a ústí Čiernych resp. Azovské moria. Jeho ťažba a dodávka boli také drahé, že na slávnostných hostinách sa podával na stoloch iba ušľachtilým hosťom, zatiaľ čo iní odchádzali „sršať“. Ani po pripojení Astrachánskeho kráľovstva s jeho soľnými jazerami Kaspickej oblasti k Rusku sa cena soli neznížila, čo spôsobilo nespokojnosť najchudobnejších vrstiev obyvateľstva, ktorá prerástla do povstania známeho ako tzv. Soľná vzbura (1648). Peter I. v roku 1711 zaviedol monopol na obchod so soľou, ako strategicky dôležitou surovinou, výhradné právo obchodovať so soľou pre štát trvalo až do roku 1862. Dodnes sa zachovala prastará tradícia vítania hostí „chlebom a soľou“, čo znamenalo podeliť sa o to najcennejšie v dome.

Každý si je dobre vedomý výrazu: „Ak chcete poznať človeka, musíte s ním zjesť libru soli,“ ale len málo ľudí premýšľalo o význame tejto frázy. Odhaduje sa, že človek ročne skonzumuje až 8 kilogramov chloridu sodného. Ukazuje sa, že ľudový výraz, znamená len jeden rok - veď pol kila soli (16 kg) môžu v tomto období zjesť dvaja ľudia.

Elektrická vodivosť sodíka je trikrát nižšia ako elektrická vodivosť medi. Sodík je však deväťkrát ľahší, takže sa ukazuje, že sodíkové drôty, ak by existovali, by stáli menej ako medené drôty. Je pravda, že existujú oceľové prípojnice plnené sodíkom určené pre vysoké prúdy.

Odhaduje sa, že kamenná soľ v množstve zodpovedajúcom obsahu chloridu sodného vo svetovom oceáne by zaberala objem 19 miliónov metrov kubických. km (o 50 % viac ako je celkový objem severoamerického kontinentu nad hladinou mora). Hranol tohto objemu so základnou plochou 1 km2 môže dosiahnuť Mesiac 47-krát! Soľ získaná z morských vôd by mohla pokryť celú pevninu zemegule vrstvou 130 m! Teraz celková produkcia chloridu sodného z morskej vody dosiahla 6-7 miliónov ton ročne, čo je asi tretina celkovej svetovej produkcie.

Keď peroxid sodný reaguje s oxidom uhličitým, dochádza k procesu, ktorý je opakom dýchania:

2Na2O2 + 2CO2 → 2Na2CO3 + O2

Pri reakcii sa viaže oxid uhličitý a uvoľňuje sa kyslík. Táto reakcia našla uplatnenie na ponorkách na regeneráciu vzduchu.

Kanadskí vedci zistili zaujímavý fakt. Zistili, že u ľudí, ktorí sú rýchlo naladení a podráždení, sa sodík rýchlo vylučuje z tela. Pokojní a priateľskí ľudia, ako aj tí, ktorí zažívajú pozitívne emócie, napríklad milenci, dobre absorbujú túto látku.

S pomocou sodíka bola 3. januára 1959 vyvrhnutím sodíkových pár do vesmíru zo sovietskej kozmickej lode letiacej k Mesiacu vytvorená umelá kométa vo vzdialenosti 113 tisíc km od Zeme. Jasná žiara sodíkovej kométy umožnila objasniť trajektóriu prvého lietadla, ktoré prešlo po trase Zem – Mesiac.

Medzi zdroje obsahujúce vysoké množstvo sodíka patria: rafinovaná morská soľ, kvalitná sójové omáčky, rôzne nálevy, kyslá kapusta, mäsové bujóny. Jedenásty prvok je prítomný v malých množstvách v morské riasy, ustrice, kraby, čerstvá mrkva a cvikla, čakanka, zeler a púpava.

Príbeh

Prírodné zlúčeniny sodíka - kuchynská soľ NaCl a sóda Na2CO3 - poznal človek už od staroveku. Starovekí Egypťania používali prírodnú sódu extrahovanú z vôd sódových jazier na balzamovanie, bielenie plátna, varenie jedla a výrobu farieb a glazúr. Egypťania túto zlúčeninu nazývali neter, tento výraz sa však vzťahoval nielen na prírodnú sódu, ale aj na alkálie vo všeobecnosti, vrátane tých, ktoré sa získavajú z popola rastlín. Neskoršie grécke (Aristoteles, Dioscorides) a rímske zdroje (Plutarchos) uvádzajú túto látku tiež, ale už pod názvom „nitron“. Staroveký rímsky historik Plínius Starší napísal, že v delte Nílu bola sóda (nazýva sa „nitrum“) izolovaná z riečnej vody a predávala sa vo forme veľkých kusov. S veľkým množstvom nečistôt, predovšetkým uhlia, mala sóda sivú a niekedy dokonca čiernu farbu. Pojem „natron“ sa objavuje v arabskej stredovekej literatúre, z ktorej sa postupne v 17. – 18. storočí používal. vzniká pojem „natra“, teda zásada, z ktorej sa dá získať kuchynská soľ. Z „natra“ pochádza moderný názov prvku.

Moderná skratka „Na“ a Latinské slovo„natrium“ prvýkrát použil v roku 1811 akademik a zakladateľ Švédskej spoločnosti lekárov Jens Jakob Berzelius na označenie prírodných minerálnych solí, ktoré obsahovali sódu. Tento nový výraz nahradil pôvodný názov „sodium“, ktorý tomuto kovu dal anglický chemik Humphry Davy, ktorý ako prvý získal kovový sodík. Verí sa, že Davy sa riadil latinským názvom sódy - „sóda“, hoci existuje ďalší predpoklad: v arabčine je slovo „suda“, čo znamená bolesť hlavy; v dávnych dobách sa toto ochorenie liečilo sódou. Stojí za zmienku, že v mnohých krajinách západná Európa(Veľká Británia, Francúzsko, Taliansko), ako aj v Spojených štátoch amerických sa sodík nazýva sodík.

Napriek tomu, že zlúčeniny sodíka sú známe už veľmi dlho, kov v čistej forme bolo možné získať až v roku 1807 anglickým chemikom Humphrym Davym elektrolýzou mierne navlhčeného pevného hydroxidu sodného NaOH. Ide o to, že tradičné chemické metódy nemohli získať sodík - kvôli vysokej aktivite kovu, ale Davyho metóda predbehla vedecké myslenie a technický vývoj tej doby. IN začiatkom XIX storočia bol jediným skutočne použiteľným a vhodným zdrojom prúdu voltaický stĺp. Ten, ktorý použil Davy, mal 250 párov medených a zinkových platní. Proces opísaný D.I. Mendelejev v jednom zo svojich diel bol mimoriadne zložitý a energeticky náročný: „Pripojením kúska mokrej (z medi alebo uhlia) lúhu sodného na kladný (z medi alebo uhlia) pólu a vyhĺbením priehlbiny, do ktorej ortuť bola naliata, pripojená k zápornému pólu (katóde) silného voltaického stĺpca, Davy si všimol, že v ortuti, keď prechádza prúd, sa rozpustí špeciálny kov, menej prchavý ako ortuť a schopný rozkladať vodu a opäť vytvárať žieraviny sóda. Alkalický spôsob sa pre svoju vysokú energetickú náročnosť industrializoval až koncom 19. storočia – s príchodom pokročilejších zdrojov energie a v roku 1924 americký inžinier G. Downs zásadne zmenil proces elektrolytickej výroby sodíka, nahradenie alkálií oveľa lacnejšou kuchynskou soľou.

Rok po Davyho objave získali Joseph Gay-Lussac a Louis Thénard sodík nie elektrolýzou, ale reakciou lúhu sodného so železom zahriatym na červené teplo. Ešte neskôr Sainte-Clair Deville vyvinul metódu, ktorou sa sodík získaval redukciou sódy uhlím v prítomnosti vápenca.

Byť v prírode

Sodík je jedným z najbežnejších prvkov - šiesty v kvantitatívnom obsahu v prírode (z nekovov je bežnejší iba kyslík - 49,5% a kremík - 25,3%) a štvrtý medzi kovmi (bežnejšie je iba železo - 5,08%, hliník - 7,5 % a vápnik - 3,39 %). Jeho clarke (priemerný obsah v zemskej kôre) sa podľa rôznych odhadov pohybuje od 2,27 % hmotnosti do 2,64 %. Väčšina tohto prvku sa nachádza v rôznych hlinitokremičitanoch. Sodík je typickým prvkom vrchnej časti zemskej kôry, čo možno ľahko zistiť podľa stupňa obsahu kovov v rôznych horninách. Najvyššia koncentrácia sodíka – 2,77 % hm. – je teda v kyslých vyvrelých horninách (žuly a rad ďalších), v zásaditých horninách (čadiče a pod.) je priemerný obsah jedenásteho prvku už 1,94 % hm. . Najnižší obsah sodíka majú ultramafické horniny plášťa, len 0,57 %. Sedimentárne horniny (íly a bridlice) sú tiež chudobné na jedenásty prvok – 0,66 % hmotnosti, väčšina pôd nie je bohatá na sodík – priemerný obsah je asi 0,63 %.

Pre svoju vysokú chemickú aktivitu sa sodík v prírode vyskytuje výlučne vo forme solí. Celkový počet známych sodíkových minerálov je viac ako dvesto. Nie všetky sa však považujú za najdôležitejšie, čo sú hlavné zdroje na výrobu tohto alkalického kovu a jeho zlúčenín. Za zmienku stojí halit (kamenná soľ) NaCl, mirabilit (Glauberova soľ) Na2SO4 10H2O, čílsky ľadok NaNO3, kryolit Na3, tinkal (borax) Na2B4O7∙10H2O, trona NaHCO3∙Na2CO3∙tes, ďalej oxid kremičitý,4ard2H2O ako aj Na2H2O ako je albit Na , nefelín Na, obsahujúci okrem sodíka aj iné prvky. V dôsledku izomorfizmu Na+ a Ca2+, ktorý je spôsobený blízkosťou ich iónových polomerov, vznikajú vo vyvrelých horninách sodno-vápenaté živce (plagioklasy).

Sodík je hlavným kovovým prvkom v morskej vode; odhaduje sa, že vody Svetového oceánu obsahujú 1,5 1016 ton sodných solí (priemerná koncentrácia rozpustných solí vo vodách Svetového oceánu je približne 35 ppm, čo je 3,5 % hmotnostne, podiel sodíka z nich predstavuje 1,07 %). Takáto vysoká koncentrácia je spôsobená takzvaným sodíkovým cyklom v prírode. Faktom je, že tento alkalický kov je pomerne slabo zadržiavaný na kontinentoch a je aktívne transportovaný riečnymi vodami do morí a oceánov. Počas odparovania sa sodné soli ukladajú v pobrežných morských lagúnach, ako aj v kontinentálnych jazerách stepí a púští, pričom vytvárajú vrstvy hornín obsahujúcich soľ. Podobné ložiská sodných solí existujú v relatívne čistej forme na všetkých kontinentoch v dôsledku vyparovania starých morí. Tieto procesy sa vyskytujú aj v našej dobe; príklady zahŕňajú soľné jazero, ktoré sa nachádza v Utahu (USA), Baskunchak (Rusko, okres Akhtubinsky), soľné jazerá Územie Altaj(Rusko), ako aj Mŕtve more a ďalšie podobné miesta.

Kamenná soľ tvorí rozsiahle podzemné ložiská (často stoviek metrov hrubé), ktoré obsahujú viac ako 90 % NaCl. Typické ložisko soli Cheshire (hlavný zdroj chloridu sodného vo Veľkej Británii) má rozlohu 60 x 24 km a má soľné lôžko hrubé asi 400 m. Len toto ložisko sa odhaduje na viac ako 1011 ton.

Okrem toho je sodík dôležitým bioprvkom, nachádza sa v pomerne veľkom množstve v živých organizmoch (v priemere 0,02 %, hlavne vo forme NaCl) a u zvierat je ho viac ako v rastlinách. Prítomnosť sodíka bola preukázaná v slnečnej atmosfére a medzihviezdnom priestore. V horných vrstvách atmosféry (vo výške asi 80 kilometrov) bola objavená vrstva atómového sodíka. Faktom je, že v takejto výške nie je takmer úplne žiadny kyslík, vodná para a iné látky, s ktorými by sodík mohol interagovať.

Aplikácia

Kovový sodík a jeho zlúčeniny sú široko používané v rôznych priemyselných odvetviach. Pre svoju vysokú reaktivitu sa tento alkalický kov používa v metalurgii ako redukčné činidlo na výrobu kovov ako niób, titán, hafnium a zirkónium metalotermou. Ešte v prvej polovici 19. storočia sa sodík používal na izoláciu hliníka (z chloridu hlinitého), dnes sa jedenásty prvok a jeho soli stále používajú ako modifikátor pri výrobe niektorých typov zliatin hliníka. Sodík sa používa aj v zliatine na báze olova (0,58 % Na), ktorá sa používa pri výrobe nápravových ložísk pre železničné vagóny, pričom alkalický kov v tejto zliatine je výstužný prvok. Sodík a jeho zliatiny s draslíkom sú kvapalné chladivá v jadrových reaktoroch - napokon oba prvky majú malé absorpčné prierezy tepelných neutrónov (pre Na 0,49 barna). Okrem toho sa tieto zliatiny vyznačujú vysokými bodmi varu a koeficientmi prestupu tepla a pri vysokých teplotách vyvinutých v jadrových reaktoroch neinteragujú s konštrukčnými materiálmi, čím neovplyvňujú priebeh reťazovej reakcie.

Nie je to však len jadrová energia, ktorá využíva sodík ako teplonosné činidlo - prvok č.11 je široko používaný ako chladivo pre procesy vyžadujúce rovnomerný ohrev v rozsahu teplôt od 450 do 650°C - vo ventiloch leteckých motorov, v nákladných automobiloch výfukové ventily, vo vstrekovacích lisoch.tlak. Zliatina sodíka, draslíka a cézia (Na 12 %, K 47 %, Cs 41 %) má rekordne nízku teplotu topenia (len 78 °C), z tohto dôvodu bola navrhnutá ako pracovná kvapalina pre iónové raketové motory. V chemickom priemysle sa sodík používa na výrobu kyanidových solí, syntetických detergentov (detergenidov) a liečiv. Pri výrobe umelého kaučuku hrá sodík úlohu katalyzátora, ktorý spája molekuly butadiénu do produktu, ktorý nemá horšie vlastnosti. najlepšie odrody prírodná guma. Zlúčenina NaPb (10 % hmotn. Na) sa používa pri výrobe tetraetylolova - najúčinnejšieho antidetonačného činidla. Sodíkové pary sa používajú na plnenie vysokotlakových a nízkotlakových výbojok (NLLD a NLND). Sodíková lampa je naplnená neónom a obsahuje malé množstvo kovového sodíka, keď sa takáto lampa zapne, výboj začína v neóne. Teplo uvoľnené pri výboji odparuje sodík a po určitom čase je červená žiara neónu nahradená žltou žiarou sodíka. Sodíkové výbojky sú výkonné svetelné zdroje s vysokou účinnosťou (v laboratórnych podmienkach až 70%). Vysoká účinnosť sodíkových výbojok umožnila ich použitie na osvetlenie diaľnic, železničných staníc, prístavov a iných objektov veľkého rozsahu. NLVD lampy typu DNaT (Arc Sodium Tubular), produkujúce jasne žlté svetlo, sú teda veľmi široko používané v pouličnom osvetlení, životnosť takýchto lámp je 12-24 tisíc hodín. Okrem toho existujú výbojky DNaS, DNaMT (Arc Sodium Matte), DNaZ (Arc Sodium Mirror) a DNaTBR (Arc Sodium Tubular Without Mercury). Sodík sa používa pri výrobe vysoko energeticky náročných sodíkovo-sírových batérií. V organickej syntéze sa sodík používa pri redukcii, kondenzácii, polymerizácii a iných reakciách. Príležitostne sa kovový sodík používa ako materiál pre elektrické drôty určené na prenášanie veľmi vysokých prúdov.

Nemenej široko používané sú početné zlúčeniny sodíka: kuchynská soľ NaCl sa používa v potravinárskom priemysle; Hydroxid sodný NaOH (lúh sodný) sa používa v mydlovom priemysle, pri výrobe farieb, v celulózovom a papierenskom a naftovom priemysle, pri výrobe umelých vlákien a tiež ako elektrolyt. Soda - uhličitan sodný Na2CO3 sa používa v sklárskom, celulózovom a papierenskom, potravinárskom, textilnom, ropnom a inom priemysle. IN poľnohospodárstvo Sodná soľ kyseliny dusičnej NaNO3, známa ako čílsky dusičnan, je široko používaná ako hnojivo. Chlorečnan sodný NaClO3 sa používa na ničenie nežiaducej vegetácie na železničných tratiach. Fosforečnan sodný Na3PO4 je zložka čistiacich prostriedkov, používa sa pri výrobe skla a farieb, v potravinárskom priemysle a vo fotografii. Azid sodný NaN3 sa používa ako nitridačné činidlo v metalurgii a pri výrobe azidu olovnatého. Kyanid sodný NaCN sa používa pri hydrometalurgickom spôsobe lúhovania zlata z hornín, ako aj pri nitrokarburizácii ocele a pri galvanickom pokovovaní (striebrenie, pozlátenie). Silikáty mNa2O nSiO2 sú zložky vsádzky pri výrobe skla, na výrobu hlinitokremičitanových katalyzátorov, žiaruvzdorného, ​​kyselinovzdorného betónu.

Výroba

Ako je známe, kovový sodík prvýkrát získal v roku 1807 anglický chemik Davy elektrolýzou hydroxidu sodného NaOH. S vedecký bod Z hľadiska izolácie alkalických kovov je grandiózny objav v oblasti chémie. Priemysel tých rokov však nedokázal oceniť význam tejto udalosti - po prvé, na začiatku 19. storočia jednoducho ešte neexistovali potrebné kapacity na výrobu sodíka v priemyselnom meradle a po druhé, nikto nevedel, kde mäkký kov, ktorý sa pri interakcii rozhorel, by mohol byť užitočný s vodou. A ak prvý problém vyriešili v roku 1808 Joseph Gay-Lussac a Louis Thénard získaním sodíka bez toho, aby sa uchýlili k energeticky náročnej elektrolýze, pomocou reakcie lúhu sodného so železom zahriatym na červené teplo, potom druhý problém - oblasť ​​​​​aplikácia - bola vyriešená až v roku 1824, kedy bol hliník izolovaný pomocou sodíka. V druhej polovici 19. storočia vyvinul Sainte-Clair Deville nový spôsob získavania kovového sodíka – redukciou sódy uhlím v prítomnosti vápenca:

Na2C03 + 2C -> 2Na + 3CO

Táto metóda bola vylepšená v roku 1886. Avšak už v roku 1890 bol do priemyslu zavedený elektrolytický spôsob výroby sodíka. Nápad Humphryho Davyho sa teda realizoval v priemyselnom meradle až o 80 rokov neskôr! Všetky pátrania a výskumy skončili návratom k pôvodnej metóde. V roku 1924 americký inžinier Downs zlacnil proces elektrolytickej výroby sodíka nahradením alkálií oveľa lacnejšou kuchynskou soľou. Táto modernizácia ovplyvnila výrobu kovového sodíka, ktorá vzrástla zo 6 tisíc ton (1913) na 180 tisíc ton (1966). Základom bola Downsova metóda moderným spôsobom získavanie kovového sodíka.

Teraz je hlavnou priemyselnou metódou výroby kovového sodíka elektrolýza roztaveného chloridu sodného (vedľajším produktom procesu je chlór) s pridaním KCl, NaF alebo CaCl2, ktoré znižujú teplotu topenia soli na 575-585 ° C. V opačnom prípade by elektrolýza čistého chloridu sodného viedla k veľkým stratám kovu z odparovania, pretože teploty topenia NaCl (801 °C) a teploty varu kovového sodíka (882,9 °C) sú veľmi blízko. Proces prebieha v oceľovom elektrolyzéri s membránou. Moderný elektrolyzér na výrobu sodíka má pôsobivú štruktúru, ktorá pripomína pec. Jednotka je vyrobená zo žiaruvzdornej tehly, ktorá je z vonkajšej strany obklopená oceľovým plášťom. Cez spodok elektrolyzéra je vložená grafitová anóda, obklopená prstencovou sieťkou - membránou, ktorá zabraňuje prenikaniu sodíka do anódového priestoru, kde sa ukladá chlór. Inak by sodík v chlóre jednoducho horel.

Katóda v tvare prstenca je vyrobená zo železa alebo medi. Uzávery sú inštalované nad katódou a anódou na odstránenie sodíka a chlóru. Do elektrolyzéra sa vloží zmes dôkladne vysušeného chloridu sodného a chloridu vápenatého, už vieme, že takáto zmes sa topí pri nižšej teplote ako čistý chlorid sodný. Typicky proces prebieha pri teplote okolo 600 °C. Do elektród sa privádza jednosmerný prúd asi 6 V, pričom sa na katóde vybíjajú ióny Na+ a uvoľňuje sa kovový sodík, ktorý vypláva nahor a je odvádzaný do špeciálnej zberne. Prirodzene, proces prebieha bez prístupu vzduchu. Na anóde sa vypúšťajú ióny chlóru Сl– a uvoľňuje sa plynný chlór – cenný vedľajší produkt výroby sodíka. Za deň prevádzky elektrolyzéra sa vyprodukuje 400-500 kg sodíka a 600-700 kg chlóru. Takto získaný kov sa čistí od nečistôt (chloridy, oxidy a iné) pridaním zmesi NaOH + Na2CO3 + NaCl alebo Na2O2 do roztaveného sodíka; spracovanie taveniny s kovovým lítiom, titánom alebo zliatinou titánu a zirkónu, nižšími chloridmi TiCl3, TiCl2; vákuová destilácia.

Fyzikálne vlastnosti

Humphry Davy bol nielen prvým, kto získal kovový sodík, ale aj prvým, kto študoval jeho vlastnosti. Pri podávaní správy v Londýne o objave nových prvkov (draslík a sodík) chemik po prvýkrát ukázal vzorky nových kovov vedeckému publiku. Anglický chemik uložil kúsok kovového sodíka pod vrstvu petroleja, s ktorým sodík vo svojom prostredí neinteragoval a neoxidoval, pričom si zachoval svoju žiarivú striebornú farbu. Okrem toho je sodík (hustota pri 20 °C je 0,968 g/cm3) ťažší ako petrolej (hustota pri 20 °C pri rôznej mierečistenie je 0,78-0,85 g/cm3) a nepláva na povrchu, preto nepodlieha oxidácii kyslíkom a oxidom uhličitým. Davy sa neobmedzil len na obyčajné predvádzanie nádoby so vzorkou nového kovu, vzal sodík z petroleja a vzorku hodil do vedra s vodou. Na prekvapenie všetkých sa kov nepotopil, ale začal sa aktívne pohybovať po hladine vody a roztavil sa na malé lesklé kvapôčky, z ktorých niektoré sa vznietili. Faktom je, že hustota vody (pri 20 ° C je 0,998 g / cm3) je väčšia ako hustota tohto alkalického kovu, preto sodík neklesá vo vode, ale pláva v nej a aktívne s ňou interaguje. Verejnosť bola ohromená takouto „prezentáciou“ nového prvku.

Čo môžeme teraz povedať o fyzikálnych vlastnostiach sodíka? Jedenástym prvkom periodickej tabuľky je mäkký (ľahko rezaný nožom, prístupný lisovaniu a valcovaniu), ľahký, lesklý strieborno-biely kov, ktorý na vzduchu rýchlo bledne. Tenké vrstvy sodíka majú fialový odtieň a pod tlakom sa kov stáva priehľadným a červeným, ako rubín. Pri bežných teplotách sodík kryštalizuje v kubickej mriežke s týmito parametrami: a = 4,28 A, atómový polomer 1,86 A, iónový polomer Na+ 0,92 A. Ionizačné potenciály atómu sodíka (eV) 5,138; 47,20; 71,8; elektronegativita kovu je 0,9. Funkcia práce elektrónov 2,35 eV. Táto modifikácia je stabilná pri teplotách nad -222 °C. Pod touto teplotou je hexagonálna modifikácia stabilná s nasledujúcimi parametrami: a = 0,3767 nm, c = 0,6154 nm, z = 2.

Sodík je taviteľný kov, jeho teplota topenia je iba 97,86 °C. Ukazuje sa, že tento kov by sa mohol roztaviť vo vriacej vode, ak by s ním aktívne neinteragoval. Navyše pri tavení sa hustota sodíka zníži o 2,5 %, ale objem sa zväčší o ΔV = 27,82∙10-6 m3/kg. So zvyšujúcim sa tlakom sa teplota topenia kovu zvyšuje a dosahuje 242 ° C pri 3 GPa a 335 ° C pri 8 GPa. Teplota varu roztaveného sodíka je 883,15° C. Výparné teplo sodíka pri normálny tlak= 3869 kJ/kg. Špecifická tepelná kapacita jedenásteho prvku (pri izbovej teplote) je 1,23 103 J/(kg K) alebo 0,295 cal/(g stupňov); súčiniteľ tepelnej vodivosti sodíka je 1,32 102 W/(m K) alebo 0,317 cal/(cm sec deg). Teplotný koeficient lineárna rozťažnosť tohto alkalického kovu (pri teplote 20 °C) je 7,1 ± 10-5. Elektrický odpor sodíka (pri 0 °C) je 4,3 ± 10-8 ohm m (4,3 ± 10-6 ohm cm). Pri tavení sa elektrický odpor sodíka zvýši 1,451-krát. Sodík je paramagnetický, jeho špecifická magnetická susceptibilita je +9,2 10-6. Tvrdosť sodíka HB podľa Brinella = 0,7 MPa. Normálny modul pevnosti v ťahu pri izbovej teplote E = 5,3 GPa. Stlačiteľnosť sodíka x = 15,99∙10-11 Pa-1. Sodík je veľmi tvárny kov a ľahko sa deformuje za studena. Výstupný tlak sodíka sa podľa N. S. Kurnakova a S. F. Zhemchuzhneho pohybuje v rozmedzí 2,74-3,72 MPa v závislosti od priemeru výstupu.

Chemické vlastnosti

IN chemické zlúčeniny, vrátane hydridov, sodík vykazuje oxidačný stav + 1. Jedenásty prvok je jedným z najreaktívnejších kovov, preto sa v prírode nenachádza v čistej forme. Už pri izbovej teplote aktívne reaguje so vzdušným kyslíkom, vodnou parou a oxidom uhličitým, pričom na povrchu vytvára sypkú kôru zo zmesi peroxidu, hydroxidu a uhličitanu. Z tohto dôvodu sa kovový sodík skladuje pod vrstvou dehydrovanej kvapaliny (kerozín, minerálny olej). Vzácne plyny sa mierne rozpúšťajú v pevnom a kvapalnom sodíku, pri 200 °C začína sodík absorbovať vodík a vytvára veľmi hygroskopický hydrid NaH. Tento alkalický kov extrémne slabo reaguje s dusíkom v žeravom výboji a vytvára veľmi nestabilnú látku - nitrid sodný:

6Na + N2 -> 2Na3N

Nitrid sodný je stabilný na suchom vzduchu, ale okamžite sa rozkladá vodou alebo alkoholom za vzniku amoniaku.

Pri priamej interakcii sodíka s kyslíkom vzniká v závislosti od podmienok oxid Na2O (keď sa sodík spaľuje v nedostatočnom množstve kyslíka) alebo peroxid Na2O2 (keď sa sodík spaľuje na vzduchu alebo v nadbytku kyslíka). Oxid sodný vykazuje výrazné zásadité vlastnosti; prudko reaguje s vodou za vzniku hydroxidu NaOH, silnej zásady:

Na2O + H2O -> 2NaOH

Hydroxid sodný je vysoko rozpustná zásada vo vode (108 g NaOH sa rozpúšťa v 100 g vody pri 20 °C) vo forme pevných bielych hygroskopických kryštálov, koroduje kožu, tkaniny, papier a iné organické látky. Po rozpustení vo vode uvoľňuje veľké množstvo tepla. Vo vzduchu hydroxid sodný aktívne absorbuje oxid uhličitý a mení sa na uhličitan sodný:

2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O

Z tohto dôvodu musí byť hydroxid sodný skladovaný vo vzduchotesných nádobách. V priemysle sa NaOH získava elektrolýzou vodných roztokov NaCl alebo Na2CO3 pomocou iónomeničových membrán a diafragm:

2NaCl + 2H20 -> 2NaOH + Cl2 + H2

Peroxid sodný je svetložltý prášok, ktorý sa topí bez rozkladu, Na2O2 je veľmi silné oxidačné činidlo. Väčšina organických látok sa pri kontakte s ním zapáli. Keď Na2O2 reaguje s oxidom uhličitým, uvoľňuje sa kyslík:

2Na2O2 + 2CO2 → 2Na2CO3 + O2

Kovový sodík, podobne ako jeho oxidy, aktívne interaguje s vodou za vzniku hydroxidu NaOH a uvoľňuje vodík, s veľkou kontaktnou plochou prebieha reakcia explozívne. Sodík reaguje s alkoholmi oveľa pokojnejšie ako s vodou, výsledkom čoho je alkoxid sodný. Reakciou s etanolom teda sodík poskytuje etanolát sodný C2H5ONa:

2Na + 2C2H5OH -> 2C2H5ONa + H2

Sodík sa rozpúšťa takmer vo všetkých kyselinách za vzniku veľká kvantita soli:

2Nа + 2НCl → 2NаСl + Н2

2Na + 2H2SO4 -> SO2 + Na2S04 + 2H20

V atmosfére fluóru a chlóru sa sodík spontánne vznieti, pri zahrievaní reaguje s brómom a neinteraguje priamo s jódom. Pri rozdrvení v mažiari prudko reaguje so sírou a vytvára sulfidy rôzneho zloženia. Sulfid sodný Na2S sa získava redukciou síranu sodného uhlíkom. Veľmi častou zlúčeninou sodíka so sírou a kyslíkom je takzvaná Glauberova soľ Na2SO4∙10H2O. Okrem síry aktívne reaguje so selénom a telúrom za vzniku chalkogenidov v zložení Na2X, NaX, NaX2, Na2X5.

Sodík sa rozpúšťa v kvapalnom amoniaku (34,6 g na 100 g NH3 pri 0 °C) za vzniku komplexov amoniaku (modrý roztok s kovovou vodivosťou). Pri odparovaní amoniaku zostáva pôvodný kov, pri dlhodobom skladovaní roztoku dochádza k jeho postupnému zafarbeniu v dôsledku reakcie kovu s amoniakom za vzniku amidu NaNH2 alebo imidu Na2NH a uvoľňovania vodíka. Pri prechode plynného amoniaku cez roztavený sodík pri teplote 300-350 °C vzniká amín sodný NaNH2 - bezfarebná kryštalická látka, ktorá sa ľahko rozkladá vodou.

Pri 800-900 °C tvorí plynný sodík s uhlíkom karbid (acetylén) Na2C2. Sodík tvorí inklúzne zlúčeniny s grafitom.

Sodík tvorí množstvo intermetalických zlúčenín – so striebrom, zlatom, cínom, olovom, bizmutom, céziom, draslíkom a ďalšími kovmi. Nevytvára zlúčeniny s báryom, stronciom, horčíkom, lítiom, zinkom a hliníkom. Sodík tvorí s ortuťou amalgámy - intermetalické zlúčeniny zloženia NaHg2, NaHg4, NaHg8, NaHg, Na3Hg2, Na5Hg2, Na3Hg. Významné sú tekuté amalgámy (obsahujúce menej ako 2,5 % hmotnosti sodíka), získané postupným zavádzaním sodíka do ortuti nachádzajúcej sa pod vrstvou petroleja alebo minerálneho oleja.

Známy veľké množstvo organosodné zlúčeniny podobné v chemické vlastnosti s organolítnymi zlúčeninami, ale lepšie ako reaktivita.

Začiatok 19. storočia sodík nazývaný sodík. Tento názov dal prvku Humphry Davy, ktorému sa podarilo izolovať kov od alkálií. Chemik ho mierne navlhčil a podrobil elektrolýze. Wilhelm Hilbert navrhol zmeniť názov prvku, ktorý objavil Humphrey.

Toto je autor slávneho „Annals of Physics“. Vedec začal nazývať sodík sodík. V práci pokračoval Jens Berzelius. Skratku predstavil chemik zo Švédska sodík. Náš ďalší materiál je o vlastnostiach a úlohe tohto kovu v živote ľudí.

Chemické a fyzikálne vlastnosti sodík

Prvok je zaradený do hlavnej podskupiny 1. skupiny, pričom zaujíma 11. pozíciu. Všetky kovy v kolóne sú alkalické, tzv sodík. Voda reaguje s ním. Vytvára sa žieravá zásada. Ďalším spoločným znakom kovov skupiny je prítomnosť iba 1 elektrónu na vonkajšej dráhe atómu.

To robí sodík silným redukčným činidlom. Prvok ľahko daruje elektrón vonkajšej úrovne, čím zvyšuje jeho oxidačný stav. Atóm prichádza do dokončeného obalu predchádzajúcej úrovne.

Zníženie aktivity je dôvodom absencie čistého kovu v prírode. Môžete nájsť iba súvislosti. takže, chlorid sodný- Toto je kuchynská soľ. Uhličitan sodný– prášok na pečenie. Nie nadarmo sa teda kov pôvodne nazýval sodík.

Dalo by sa to nazvať aj neter. Pod týmto názvom látka vystupuje Starý testament. Čo sa týka, ľudia ho začali používať už v paleolite, teda asi pred 6000 rokmi.

Najenergickejšie sodík interaguje nielen s vodou, ale aj so všetkými nekovmi. Na získanie jemného z aktívneho redukčného činidla sa 11. prvok kombinuje s. Vznikne amalgám.

Ak je naopak potrebné zvýšiť agresivitu sodíka, pridáva sa k nemu kyslík. Výsledkom je peroxid, silné oxidačné činidlo. V jeho atmosfére sa väčšina látok vznieti.

Náročnosť a „charakter“ hydroxid sodný. Nazýva sa to žieravina. Zmes koroduje látky, kožu a iné organické látky a materiály vyrobené na jej báze. Pravdaže, vo vzduchu hydroxid sodný zachytáva oxid uhličitý a neutralizuje sa, pričom sa mení na uhličitan.

Keď sa Humphrymu Davymu podarilo izolovať čistý sodík, svet sa dozvedel, aký je navonok. Kov je strieborno-biely. Tenké časti majú fialový odtieň. Vzorec sodíka robí ho mäkkým a poddajným.

Dá sa rezať bežným nožom a leskne sa na klznej ploche čepele. Prvok má nízku teplotu topenia - 97 stupňov. Sodík vrie pri teplote 883 stupňov Celzia.

Čistý kov dobre vedie prúd a teplo a nie je veľmi hustý. Jeho ukazovateľ pre 11. prvok je menší ako jedna. To neznižuje hmotnosť sodíka v biologických procesoch.

Kov sa nachádza v rastlinných aj živočíšnych tkanivách. Áno, v ľudskom tele roztoku sodíka– súčasť krvnej plazmy, tráviaceho traktu a lymfy.

Osmotický tlak je napríklad udržiavaný presne 11. prvkom. Využívala ho nielen príroda, ale aj človek. Hmotnosť sodíka ide napríklad do priemyselné účely. Ktoré? O tom si povieme v ďalšej kapitole.

Aplikácie sodíka

V prírode je prvok zastúpený iba jedným stabilným izotopom. Jeho hmotnostné číslo je 23. Ďalších 15 izotopov bolo vytvorených v umelých podmienkach. Nie sú stabilné, väčšina je zničená za pár minút. Výnimka: - 22. a 24. Na.

Polčasy rozpadu týchto izotopov sú významné. Prvá trvá 2,5 roka, aktívne vyžaruje pozitróny, čo slúži vede. Polčas rozpadu druhého je 15 hodín. Dosť na to, aby slúžil medicíne a pomáhal pacientom s leukémiou.

V oblasti jadrovej energie sa chladivom stal sodík. Užitočný bol „nábeh“ medzi bodmi topenia a varu prvku. Interval 800 stupňov Celzia umožňuje napríklad naplniť energetické okruhy jadrových ponoriek alkalickým kovom. Sodík odoberá teplo z reaktora bez varu.

Teplotu je možné udržiavať v rozumných medziach vďaka cirkulácii tekutého kovu medzi reaktorom a parogenerátorom. V druhom prípade sa stane chladenie sodíkom, voda sa vyparuje. Ukazuje sa teda, že turbína rotuje energiou vysokotlakovej pary.

Čistý prvok je užitočný aj v metalurgii. Akú úlohu v ňom zohráva? sodík? Inštrukcie Aplikácia je nasledovná: kov spevňuje zliatiny na báze olova. Stačí asi 1,5 % 11. prvku. Sodík sa pridáva aj do zliatin iných kovov. Už sa nedosahuje pevnosť, ale žiaruvzdornosť zmesí.

Spomedzi produktov stoja za zmienku drôty. Kúpte si sodík pretože ich výroba je výnosnejšia ako bežná. 11. element vedie elektrinu 3x horšie. Ale alkalický kov je 9-krát ľahší.

Tento argument prinútil priemyselníkov prejsť na sodíkové autobusy pre vysoké prúdy. Tenké drôty sa naďalej vyrábali z bežnej medi a.

Teraz o úlohe zlúčeniny sodíka. Peroxid nielen zapáli látky, ale dokáže aj bieliť tkaniny. Hydroxid 11. kovu potrebujú ropní pracovníci. Zlúčenina čistí kvapalné produkty spracovania. Na výrobu sa nakupuje aj hydroxid tvrdé odrodyčistiace prostriedky. Bez žieraviny nie je možné zmydelniť tuky v nich.

Paralelne sa biely prášok bez zápachu používa aj pri výrobe textílií. Tu je stávka roztoku chloridu sodného. Produkt dokáže odľahčiť písacie listy aj látky. Činidlo sa ľudovo nazýva bielidlo.

Tetraboritan sodný sa stal liekom na kandidózu a iné vaginálne infekcie. Sulfacyp sodný– liek, ktorý pomáha pri konjunktivitíde a iných zápalových procesoch v očiach. Protijed na otravu soľou a všeobecnú intoxikáciu tela je tiosíran sodný.

Jedlo je ľudovo známe ako liek na pálenie záhy. Hydrogénuhličitan sodný– zásada, ktorá neutralizuje žalúdočnú kyselinu. 11. element sa používa aj pri zápche. Pomáha von síran sodný.

Okrem samotnej medicíny je prvok cenený aj v kozmeteológii. Kyselina sodná- nič viac ako kyselina hyalurónová. Udržuje mladistvú pokožku. Injekcie sa zvyčajne podávajú do nasolabiálnych záhybov a vrások. Napĺňa ich kyselina. V mladosti sa hyaluronát vyrába v tele, ale s vekom sa proces spomaľuje. Musíte podať liek zvonku.

Na obrázku sú potraviny obsahujúce sodík

Ako prvá ocenila ľudskosť sodné soli. Ale v 21. storočí spoznali čaro kyanidovej formy kovu. Pomáha tej mojej. Šperk je roztavený v kyanide sodnom. Pravda, niektoré ďalšie kompozitné rudy tiež prechádzajú do tekutej formy.

Už teraz je však jednoduchšie izolovať zlato z komplexnej taveniny ako z pevných hmôt. V poslednej fáze sa „spoja“ a... drahý kov sa ťaží.

Extrakcia sodíka

Ak je potrebný čistý prvok, extrahuje sa z bežnej kuchynskej soli. Jeho ložiská sa nachádzajú na všetkých kontinentoch. Ak nie je dostatok zdrojov, vody morí sú zásobárňou soli. Vyberte si z chlorid sodný uspeje jeho roztavením a následnou elektrolýzou. Katódy sú vyrobené zo železa alebo medi. Anódy sú zakúpené od.

Do soli sa pridáva fluorid sodný a chlorid draselný. Znižujú teplotu mäknutia surovín z 800 na 500 stupňov Celzia. To znižuje straty sodíka odparovaním. Metóda je výhodná dvojnásobne, pretože súčasne s 11. prvkom sa extrahuje aj čistý chlór.

Cena sodíka

Cena položky závisí od toho, čo sa kupuje roztoku hydroxidu sodnéhočistý kov, jeho síran alebo iná zlúčenina. Cenovka závisí aj od toho, či sa kupuje napríklad ako súčasť lieku, alebo samostatne. Existuje mnoho oblastí použitia sodíka, stovky a tisíce výrobcov.

Každý má svoje potreby. Niektoré látky sa dajú ľahko získať v takmer hotovej forme, napríklad soľ. Stojí to asi 10-20 rubľov za kilogram. Iné zlúčeniny sodíka sa musia syntetizovať, čo zvyšuje ich cenu.

Tak či onak, ľudstvo je pripravené zaplatiť za výhody, ktoré mu prináša 11. element. Jeho ťažba je aktívna a zrejme neutícha.