Sejarah Natrium, Struktur, Sifat, Risiko dan Kegunaan

Dia natrium Ia adalah logam alkali kumpulan 1 dari jadual berkala. Nombor atomnya adalah 11 dan diwakili dengan simbol kimia NA. Ia adalah logam ringan, kurang padat daripada air, perak putih yang menjadi kelabu apabila terdedah kepada udara; Itulah sebabnya ia disimpan dalam parafin atau gas mulia.

Di samping itu, ia adalah logam lembut yang boleh dipotong dengan pisau dan menjadi rapuh pada suhu rendah. Bertindak balas secara meletup dengan air untuk membentuk natrium hidroksida dan hidrogen gas; Ia juga bertindak balas dengan udara lembap dan dengan kelembapan tangan telanjang.

Natrium logam disimpan dalam botol dan tenggelam dalam minyak supaya tidak bertindak balas dengan udara. Sumber: Hi-Res Imej Elemen Kimia [CC oleh 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/oleh/3.0)]

Logam ini terdapat di batu mineral batu seperti halite (natrium klorida), di Salmuelas dan di laut. Natrium klorida mewakili 80% daripada semua bahan yang dibubarkan di laut, mempunyai natrium sebanyak 1.05%. Ia adalah elemen keenam dalam banyak kerak bumi.

Analisis spektrum cahaya dari bintang -bintang, telah dibenarkan untuk mengesan kehadiran mereka di dalamnya, termasuk matahari. Begitu juga, kehadirannya dalam meteorit telah ditentukan.

Natrium adalah konduktor terma dan elektrik yang baik, selain mempunyai kapasiti penyerapan haba yang hebat. Mengalami fenomena fotoelektrik, iaitu, ia mampu memancarkan elektron apabila diterangi. Kerana api membakarnya ia memancarkan cahaya kuning yang sengit.

Natrium cair bertindak sebagai ejen pemindahan haba, itulah sebabnya ia digunakan sebagai penyejuk dalam reaktor nuklear tertentu. Ia juga digunakan sebagai deoksidan dan pengurangan logam, jadi ia telah digunakan dalam penyucian logam peralihan, seperti titanium dan zirkonium.

Natrium adalah pembayar cukai utama kepada osmolariti petak ekstraselular dan kelantangannya. Ia juga bertanggungjawab untuk penjanaan potensi tindakan dalam sel -sel yang mengasyikkan dan permulaan penguncupan otot.

Pengambilan natrium yang berlebihan boleh menghasilkan: penyakit kardiovaskular, peningkatan risiko kemalangan otak, osteoporosis akibat mobilisasi kalsium tulang dan kerosakan buah pinggang.

[TOC]

Sejarah

Lelaki telah menggunakan sebatian natrium sejak zaman purba, terutama natrium klorida (garam biasa) dan natrium karbonat. Kepentingan garam adalah bukti.

Pada zaman pertengahan sebatian natrium digunakan dengan nama Latin "sodanum", yang bermaksud sakit kepala.

Pada tahun 1807, Sir Humbrey Davy mengasingkan natrium melalui elektrolisis natrium hidroksida. Davy juga mengasingkan kalium, ketika mereka menganggap natrium hidroksida dan kalium hidroksida seperti bahan asas dan dipanggil alkali tetap.

Davy dalam surat kepada seorang kawan, dia menulis: "Saya memecahkan dan membeli semula alkali tetap dan mendapati bahawa pangkalan mereka adalah dua bahan baru yang sangat mudah terbakar yang serupa dengan logam; Tetapi salah seorang daripada mereka lebih mudah terbakar daripada yang lain dan sangat reaktif ".

Pada tahun 1814, Jöns Jakob dalam sistem simbol kimianya menggunakan singkatan NA untuk perkataan Latin 'natrium', untuk memanggil natrium. Kata ini berasal dari nama 'Natron' Mesir yang digunakan untuk memanggil natrium karbonat.

Struktur dan Konfigurasi Elektronik Natrium

Natrium logam mengkristal dalam struktur padu yang berpusat pada badan (BCC). Oleh itu, atom NA mereka diposisikan membentuk kiub, dengan satu terletak di tengah dan masing -masing dengan lapan jiran.

Struktur ini dicirikan dengan menjadi yang paling padat dari semua, yang bersetuju dengan ketumpatan rendah untuk logam ini; Begitu rendah, bahawa ia bersama -sama dengan litium dan kalium, satu -satunya logam yang boleh terapung dalam air cair (sebelum meletup, tentu saja). Jisim atomnya yang rendah, berhubung dengan radio atomnya yang besar, juga menyumbang kepada harta ini.

Walau bagaimanapun, pautan logam yang dihasilkan agak lemah, dapat menjelaskan dari konfigurasi elektronik:

[Ne] 3s¹

Elektron lapisan tertutup tidak mengambil bahagian (sekurang -kurangnya di bawah keadaan normal) dalam ikatan logam; Tetapi elektron orbit 3s. Na orbital Na atom 3s untuk membuat band Valencia; dan 3p, kosong, band memandu.

Band 3s ini menjadi benih, dan juga untuk ketumpatan rendah kaca, membuat kekuatan, yang ditadbir oleh "laut elektron", lemah. Oleh itu, natrium logam boleh dipotong dengan logam dan cair hanya 98ºC.

Peralihan fasa

Natrium kristal mungkin mengalami perubahan dalam strukturnya dengan mengalami peningkatan tekanan; Walaupun ketika memanaskannya, tidak mungkin mengalami peralihan fasa kerana titik lebur yang rendah.

Setelah peralihan fasa bermula, sifat logam berubah. Sebagai contoh, peralihan pertama menghasilkan struktur padu yang berpusat pada muka (FCC). Oleh itu, struktur padat kecil bcc dipadatkan ke FCC dengan menekan natrium logam.

Boleh melayani anda: ethy eter

Mungkin ini tidak menghasilkan perubahan yang ketara dalam sifat natrium dan bukannya dalam ketumpatannya. Walau bagaimanapun, apabila tekanan sangat tinggi, alotropes (bukan polimorf kerana mereka adalah logam tulen) menjadi mengejutkan dalam penebat dan elektrik; iaitu, walaupun elektron tetap di dalam kaca sebagai anion dan tidak beredar dengan bebas.

Sebagai tambahan kepada perkara di atas, warnanya juga berubah; Natrium tidak lagi menjadi kelabu untuk menjadi gelap, kemerahan atau telus, apabila tekanan operasi meningkat.

Nombor pengoksidaan

Memandangkan orbital Valencia 3s, ketika natrium kehilangan satu -satunya elektron, ia berubah dengan cepat ke dalam kation⁺, yang isolektronik untuk neon. Iaitu, kedua -dua NA⁺ Kerana NE mempunyai bilangan elektron yang sama. Sekiranya kehadiran NA diandaikan⁺ Di dalam kompaun, kemudian dikatakan bahawa nombor pengoksidaannya adalah +1.

Walaupun jika sebaliknya berlaku, iaitu, natrium memenangi elektron, konfigurasi elektronik yang dihasilkan adalah [NE] 3S²; Kini isolektronik dengan magnesium, dalam hal anion na^- Dipanggil Soduro. Sekiranya kehadiran NA diandaikan^- Di dalam kompaun, maka natrium akan mempunyai bilangan pengoksidaan -1.

Sifat

Penyelesaian etil pembakaran natrium klorida untuk menunjukkan warna kuning ciri api untuk logam ini. Sumber: Der Messer [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0)]

Penerangan fizikal

Lembut, mulur, logam mudah.

Berat atom

22,989 g/mol.

Warna

Natrium adalah logam perak ringan. Brilliant ketika anda baru dipotong, tetapi anda kehilangan kilauan anda apabila ia bersentuhan dengan udara, menjadi legap. Lembut pada suhu, tetapi agak keras pada -20 ºC.

Takat didih

880 ºC.

Takat lebur

97.82 ºC (hampir 98 ºC).

Ketumpatan

Pada suhu bilik: 0.968 g/cm³.

Dalam keadaan cair (titik lebur): 0.927 g/cm³.

Kelarutan

Tidak larut dalam benzena, kerosén dan petrol. Ia larut dalam ammonium cecair, memberikan penyelesaian biru. Ia larut dalam merkuri yang membentuk amalgam.

Tekanan wap

802 K Suhu: 1 kPa; iaitu, tekanan stimnya agak rendah walaupun pada suhu tinggi.

Penguraian

Ia terurai dengan ganas di dalam air, membentuk natrium dan hidroksida.

Suhu sendiri

120-125 ºC.

Goo

0.680 cp pada 100 ºC

Ketegangan permukaan

192 Dins/cm ke titik gabungan.

Indeks refraktif

4.22.

Elektronegativiti

0.93 pada skala Pauling.

Tenaga pengionan

Pengionan pertama: 495.8 kJ/mol.

Pengionan kedua: 4.562 kJ/mol.

Pengionan Ketiga: 6.910.3 kJ/mol.

Radio atom

186 malam.

Radio Covalent

166 ± 9 malam.

Pengembangan haba

71 μm (m · k) pada suhu 26 ° C.

Kekonduksian terma

132.3 w/m · k pada 293.15 k.

Resistiviti elektrik

4.77 × 10^-8 Ω · m a 293 k.

Nomenclature

Natrium kerana mempunyai bilangan pengoksidaan tunggal +1 nama sebatiannya, yang ditadbir oleh tatanama saham, dipermudahkan dengan tidak menentukan nombor tersebut antara kurungan dan dengan nombor Roman.

Begitu juga, nama mereka mengikut tatanama tradisional semua berakhir dengan akhiran -ico.

Sebagai contoh, NaCl adalah natrium klorida mengikut tatanama saham, yang salah natrium klorida (i). Ia juga dipanggil natrium monocloride, mengikut tatanama sistematik; dan natrium klorida, menurut tatanama tradisional. Walau bagaimanapun, nama anda yang paling biasa ialah garam meja.

Kertas Biologi

Komponen osmotik

Natrium mempunyai kepekatan ekstraselular 140 mmol/L, dalam bentuk ionik (NA⁺). Untuk mengekalkan elektroneutraliti petak ekstraselular, NA⁺ Ia disertai dengan anion klorida (CL^-) dan bikarbonat (HCO₃^-), dengan kepekatan 105 mmol/L dan 25 mmol/l.

Na kation⁺ Ia adalah komponen osmotik utama dan mempunyai sumbangan terbesar kepada osmolariti petak ekstraselular, sehingga terdapat osmolaritas yang sama antara petak ekstrasel dan intraselular yang menjamin integriti petak intraselular.

Sebaliknya, kepekatan intrasel Na⁺ adalah 15 mmol/l. SO: Mengapa kepekatan NA yang lebih tinggi dan intrasel tidak⁺?

Terdapat dua sebab untuk ini tidak akan berlaku: a) Membran plasma sedikit telap ke NA⁺. b) kewujudan pam NA⁺-K⁺.

Pam adalah sistem enzimatik yang ada dalam membran plasma yang menggunakan tenaga yang terkandung di ATP untuk mengambil tiga atom NA⁺ dan memperkenalkan dua atom K⁺.

Di samping itu, terdapat satu set hormon, termasuk aldosteron yang dengan mempromosikan reabsorpsi buah pinggang natrium menjamin penyelenggaraan kepekatan ekstraselular natrium dalam nilai yang terhutang. Hormon antidiuretik membantu penyelenggaraan kelantangan ekstraselular.

Pengeluaran Potensi Tindakan

Sel -sel yang mengasyikkan (neuron dan sel otot) adalah yang bertindak balas terhadap rangsangan yang mencukupi dengan pembentukan tindakan atau potensi impuls saraf. Sel -sel ini mengekalkan perbezaan voltan melalui membran plasma.

Boleh melayani anda: Sistem Bahan

Pedalaman selular dicas secara negatif berhubung dengan luaran sel dalam keadaan berehat. Memandangkan rangsangan tertentu, terdapat peningkatan kebolehtelapan membran ke NA⁺ dan masukkan sel sebilangan kecil ion⁺, menyebabkan sel dalaman dimuat secara positif.

Di atas adalah apa yang dikenali sebagai potensi tindakan, yang boleh tersebar di seluruh neuron dan merupakan cara di mana maklumat bergerak melaluinya.

Apabila potensi tindakan mencapai sel -sel otot, merangsang mereka untuk penguncupan melalui mekanisme yang lebih atau kurang kompleks.

Ringkasnya, natrium bertanggungjawab untuk pengeluaran potensi tindakan dalam sel -sel yang mengasyik.

Di mana ia berada

Kerak bumi

Natrium adalah elemen ketujuh yang paling banyak di kerak bumi, yang mewakili 2.8 % daripadanya. Natrium klorida adalah sebahagian daripada mineral halita, yang mewakili 80% bahan yang dibubarkan di laut. Kandungan natrium laut adalah 1.05%.

Natrium adalah elemen yang sangat reaktif, itulah sebabnya ia bukan asli atau asas. Ia terdapat dalam mineral larut seperti mineral halit atau tidak larut seperti natrium creole (aluminium dan natrium fluorida)).

Mineral laut dan halita

Sebagai tambahan kepada laut pada umumnya, Laut Mati dicirikan dengan mempunyai kepekatan garam dan mineral yang sangat tinggi, terutama natrium klorida. Tasik Salty Besar di Amerika Syarikat juga membentangkan kepekatan natrium yang tinggi.

Natrium klorida hampir murni di mineral halita, hadir di laut dan struktur batu. Roca atau garam mineral kurang tulen daripada halit, berada di deposit mineral di Britain, Perancis, Jerman, China dan Rusia.

Deposit garam

Garam diekstrak dari deposit batuannya dengan pemecahan batu, diikuti dengan proses penyucian garam. Pada masa -masa lain, air diperkenalkan ke dalam deposit garam untuk membubarkannya dan membentuk air garam, yang kemudian dipam ke permukaan.

Garam diperoleh dari laut di lembangan cetek yang dikenali sebagai salinas, melalui penyejatan solar. Garam yang diperoleh dengan cara ini dipanggil garam dari teluk atau garam laut.

Downs Cell

Natrium dihasilkan oleh pengurangan karbonat natrium karbolik yang dilakukan pada 1.100 ºC. Pada masa ini, ia dihasilkan oleh elektrolisis natrium klorida cair, menggunakan sel Downs.

Walau bagaimanapun, sebagai natrium klorida cair mempunyai titik lebur ~ 800 ºC, kalsium klorida atau natrium karbonat ditambah untuk mengurangkan titik lebur hingga 600 ºC.

Di ruang bawah Katod adalah besi dalam bentuk bulat, sekitar anod karbon. Produk elektrolisis dipisahkan oleh mesh keluli untuk mengelakkan produk elektrolisis dari menghubungi: natrium dan klorin asas.

Dalam anod (+) tindak balas pengoksidaan berikut berlaku:

2 Cl^- (L) → Cl₂ (g) +2 e^-

Sementara itu, dalam katod (-) tindak balas pengurangan berikut berlaku:

2 na⁺ (L) +2 e^-    → 2 na (l)

Reaksi

Pembentukan oksida dan hidroksida

Ia sangat reaktif di udara bergantung pada kelembapannya. Bertindak balas untuk membentuk filem natrium hidroksida, yang boleh menyerap karbon dioksida dan akhirnya membentuk natrium bikarbonat.

Ia mengoksidakan di udara hingga berasal dari natrium monoksida (NA₂Sama ada). Semasa natrium superoxide (NAO₂) Ia disediakan dengan pemanasan natrium logam pada 300 ºC dengan oksigen tekanan tinggi.

Dalam keadaan cecair ia meremukkan 125 ºC, menghasilkan asap putih yang menjengkelkan, mampu menghasilkan batuk. Ia juga bertindak balas dengan bersungguh -sungguh dengan air untuk menghasilkan natrium hidroksida dan hidrogen gas, menyebabkan letupan reaksi. Tindak balas ini sangat eksotermik.

Na +h₂O → NaOH +1/2 h₂  (3.367 kilokalori/mol)

Dengan asid halogenasi

Asid halogenasi, seperti asid hidroklorik, bertindak balas dengan natrium untuk membentuk halida yang sepadan. Sementara itu, tindak balasnya dengan asid nitrik menghasilkan natrium nitrat; Dan dengan asid sulfurik, menghasilkan natrium sulfat.

Pengurangan

NA mengurangkan oksida logam peralihan, menghasilkan logam yang sepadan apabila melepaskannya dari oksigen. Natrium juga bertindak balas dengan halangan logam peralihan, menghasilkan logam untuk membentuk natrium klorida dan melepaskan logam.

Reaksi ini telah berfungsi untuk mendapatkan logam peralihan, termasuk titanium dan tantalus.

Dengan ammonia

Reaksi natrium dengan ammonia cecair pada suhu rendah dan perlahan -lahan membentuk sodamida (NANH₂) dan hidrogen.

Na +NH₃    → Nanh₂     +       1/2 h₂

Boleh melayani anda: Renio: penemuan, sifat, struktur, kegunaan

Ammonia cecair berfungsi sebagai pelarut tindak balas natrium dengan beberapa logam, termasuk arsenik, teluro, antimoni dan bismut.

Organik

Bertindak balas dengan alkohol untuk menghasilkan alkohol atau alcoxides:

Na +ROH → Rona +1/2 jam₂

Ia menghasilkan pembongkaran sebatian organik, menyebabkan pertindihan dalam bilangan karbon kompaun:

2 Na +2 Rcl → R-R +2 NaCl

Octane boleh dihasilkan oleh pembongkaran bromida butana dengan natrium.

Dengan logam

Natrium boleh bertindak balas dengan logam alkali lain untuk membentuk euttik: aloi yang terbentuk pada suhu yang lebih rendah daripada komponennya; Contohnya, nak yang mempunyai peratusan k 78%. Natrium juga membentuk aloi dengan berilium dengan peratusan kecil yang pertama.

Logam berharga seperti emas, perak, platinum, paladium dan iridium, serta logam putih seperti plumbum, timah dan antimoni, membentuk aloi dengan natrium cecair.

Risiko

Ia adalah logam yang bertindak balas dengan air. Oleh itu, bersentuhan dengan tisu manusia berlapis air, ia boleh menyebabkan kerosakan teruk. Menghasilkan dengan bersentuhan dengan kulit dan mata luka bakar yang serius.

Juga, dengan pengambilan ia boleh menyebabkan perforasi esofagus dan perut. Walau bagaimanapun, walaupun kecederaan ini serius, hanya sebilangan kecil penduduk yang terdedah kepada mereka.

Kerosakan terbesar yang boleh menyebabkan natrium disebabkan oleh pengambilan makanan atau minuman yang berlebihan yang dibuat oleh orang.

Tubuh manusia memerlukan pengambilan natrium 500 mg/hari, untuk memenuhi fungsinya dalam memandu saraf, serta dalam penguncupan otot.

Tetapi jumlah natrium yang lebih besar biasanya ditelan dalam diet, yang menghasilkan peningkatan plasma dan kepekatan darah yang sama.

Ini boleh menyebabkan hipertensi arteri, penyakit kardiovaskular dan kemalangan otak.

Hypernatremia juga dikaitkan dengan penjanaan osteoporosis untuk mendorong output kalsium tisu tulang. Buah pinggang menghadapi masalah mengekalkan kepekatan plasma natrium normal walaupun pengambilannya yang berlebihan, yang boleh menyebabkan kerosakan buah pinggang.

Aplikasi

Natrium logam

Ia digunakan dalam metalurgi sebagai ejen deoksidan dan reducer dalam penyediaan kalsium, zirkonium, titanium dan logam lain. Sebagai contoh, mengurangkan titanium tetrachloride (TICL₄) Untuk menghasilkan titanium logam.

Natrium cair digunakan sebagai agen pemindahan haba, jadi ia digunakan sebagai penyejuk dalam beberapa reaktor nuklear.

Ia digunakan sebagai bahan mentah dalam pembuatan natrium lauril sulfat, bahan utama pencuci sintetik. Ia juga campur tangan dalam pembuatan polimer seperti nilon dan sebatian seperti sianida dan natrium peroksida. Juga dalam pengeluaran sintesis pewarna dan minyak wangi.

Natrium digunakan dalam pembersihan hidrokarbon dan pempolimeran hidrokarbon yang tidak larut. Ia juga digunakan dalam banyak pengurangan organik. Dibubarkan dalam ammonium cecair digunakan untuk mengurangkan alkin ke transalqueno.

Lampu wap natrium dibina untuk pencahayaan awam di bandar. Mereka membekalkan warna kuning, sama dengan yang diperhatikan apabila natrium dibakar dalam pemetik api.

Natrium bertindak sebagai pengering yang memberikan warna biru dalam benzofenone, menunjukkan bahawa produk dalam proses pemusnahan telah mencapai pengeringan yang dikehendaki.

Sebatian

Klorida

Digunakan untuk musim dan memulihara makanan. Elektrolisis natrium klorida menghasilkan natrium hipoklorit (NAOCL), yang digunakan dalam pembersihan rumah sebagai klorin. Di samping itu, ia digunakan sebagai perindustrian pulpa kertas dan tekstil atau di dalam kuman air.

Natrium hipoklorit digunakan dalam persiapan ubat tertentu seperti antiseptik dan fungisida.

Karbonat dan bikarbonat

Natrium Karbonat digunakan dalam pembuatan kaca, detergen dan pembersih. Natrium Karbonat Monohidrasi digunakan dalam fotografi sebagai komponen pemaju.

Natrium bikarbonat adalah sumber karbon dioksida. Atas sebab ini ia digunakan dalam serbuk penaik, dalam garam dan minuman keras dan juga dalam pemadam api kimia kering. Ia juga digunakan dalam proses penyamakan dan penyediaan bulu.

Natrium bikarbonat adalah sebatian alkali, yang digunakan dalam rawatan ubat hiperastibahan gastrik dan kencing.

Sulfat

Ia digunakan dalam pembuatan kertas Kraft, kadbod, kaca dan detergen. Natrium thiosulfate digunakan dalam fotografi untuk membetulkan negatif dan kesan yang dikembangkan.

Hidroksida

Biasanya dipanggil kaustik atau peluntur, ia digunakan dalam peneutralan asid dalam penapisan minyak. Bertindak balas dengan asid lemak dalam pembuatan sabun. Di samping itu, ia digunakan dalam rawatan selulosa.

Nitrat

Ia digunakan sebagai baja yang menyediakan nitrogen, menjadi komponen dinamit.

Rujukan

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. (Edisi Keempat). MC Graw Hill.
2. Natrium. (2019). Natrium. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
3. Pusat Kebangsaan Maklumat Bioteknologi. (2019). Natrium. Pangkalan data PUBCHEM. CID = 5360545. Pulih dari: pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov
4. Ganong, w. F. (2003). Edisi Fisiologi Perubatan ke -19. Editorial Manual Moden.
5. Wikipedia. (2019). Natrium. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
6. Presiden dan Fellows of Harvard College. (2019). Garam dan natrium. Pulih dari: HSPH.Harvard.Edu
7. Editor enyclopaedia Britannica. (7 Jun, 2019). Natrium. Encyclopædia Britannica. Pulih dari: Britannica.com