Sifat kimia dan fisik natrium cair. Natrium adalah logam lunak dengan sifat menarik

Natrium dalam bentuk murni diperoleh pada tahun 1807 oleh Humphry Davy, seorang ahli kimia Inggris yang menemukan natrium tidak lama sebelumnya. Davy melakukan proses elektrolisis salah satu senyawa natrium - hidroksida, dengan melelehkannya ia memperoleh natrium. Umat ​​​​manusia telah menggunakan senyawa natrium sejak zaman kuno; soda yang berasal dari alam digunakan di Mesir Kuno (kalorizator). Dinamakan elemen tersebut natrium (sodium) , terkadang nama ini dapat ditemukan bahkan sampai sekarang. Nama umumnya adalah natrium (dari bahasa Latin sodium- soda) diusulkan oleh orang Swedia Jens Berzelius.

Natrium merupakan unsur golongan I III ketiga periode tabel periodik unsur kimia D.I. Mendeleev, memiliki nomor atom 11 dan massa atom 22,99. Notasi yang diterima - Tidak(dari bahasa Latin sodium).

Berada di alam

Senyawa natrium terdapat pada kerak bumi, air laut, sebagai pengotor yang cenderung mewarnai garam batu biru karena efek radiasi.

Natrium adalah logam alkali lunak dan mudah dibentuk, berwarna putih keperakan dan mengkilat bila dipotong segar (natrium sangat mungkin dipotong dengan pisau). Ketika tekanan diterapkan, itu berubah menjadi zat transparan berwarna merah, mengkristal pada suhu biasa. Jika terkena udara, ia cepat teroksidasi, sehingga natrium harus disimpan di bawah lapisan minyak tanah.

Kebutuhan natrium harian

Natrium adalah elemen penting bagi tubuh manusia. kebutuhan sehari-hari di dalamnya untuk orang dewasa adalah 550 mg, untuk anak-anak dan remaja - 500-1300 mg. Selama kehamilan, norma natrium per hari adalah 500 mg, dan dalam beberapa kasus ( berkeringat banyak, dehidrasi, minum diuretik) harus ditingkatkan.

Natrium ditemukan di hampir semua makanan laut (udang karang, kepiting, gurita, cumi-cumi, kerang, rumput laut), ikan (teri, sarden, flounder, smelt, dll), telur ayam, sereal (soba, nasi, jelai mutiara, oatmeal, millet), kacang-kacangan (kacang polong, buncis), sayuran (tomat, seledri, wortel, kubis, bit), produk susu dan produk sampingan daging.

Khasiat natrium yang bermanfaat dan pengaruhnya terhadap tubuh

Khasiat natrium yang bermanfaat bagi tubuh adalah:

• Normalisasi metabolisme air-garam;
• Aktivasi enzim kelenjar ludah dan pankreas;
• Partisipasi dalam produksi jus lambung;
• Menjaga keseimbangan asam-basa normal;
• Menghasilkan fungsi sistem saraf dan otot;
• Efek vasodilator;
• Mempertahankan konsentrasi osmotik darah.

Kecernaan natrium

Natrium ditemukan di hampir semua makanan, meskipun tubuh menerima sebagian besarnya (sekitar 80%) darinya. Penyerapan terutama terjadi di lambung dan usus halus. meningkatkan penyerapan natrium, namun makanan yang terlalu asin dan makanan kaya protein mengganggu penyerapan normal.

Interaksi dengan orang lain

Penggunaan logam natrium dalam industri kimia dan metalurgi, dimana ia bertindak sebagai zat pereduksi yang kuat. Natrium klorida (garam meja) digunakan oleh semua penghuni planet kita tanpa kecuali; ini adalah bahan penyedap paling terkenal dan pengawet tertua.

Tanda-tanda kekurangan natrium

Kekurangan natrium biasanya terjadi karena keringat berlebih - di iklim panas atau saat melakukan aktivitas fisik. Kekurangan natrium dalam tubuh ditandai dengan gangguan daya ingat dan kehilangan nafsu makan, pusing, kelelahan, dehidrasi, kelemahan otot, dan terkadang kram, ruam kulit, kram perut, mual, dan muntah.

Tanda-tanda kelebihan natrium

Jumlah natrium yang berlebihan dalam tubuh membuat dirinya terasa haus terus-menerus, bengkak, dan reaksi alergi.

Posisi dalam tabel periodik: natrium berada pada periode 3, golongan I, subkelompok utama (A).

Nomor atom natrium 11, jadi muatan atom natrium adalah + 11, jumlah elektron adalah 11. Tiga tingkat elektronik (sama dengan periode), 1 elektron pada tingkat terluar (sama dengan nomor grup untuk subgrup utama).

Diagram susunan elektron berdasarkan tingkatannya:
11 Tidak)))
2 8 1

Inti atom natrium 23 Na mengandung 11 proton (sama dengan muatan inti) dan 12 neutron ( massa atom dikurangi jumlah proton: 23 − 11 = 12).

Zat sederhana natrium adalah logam berwarna putih keperakan, ringan (kepadatan 0,97 g/cm 3 - lebih ringan dari air), lembut (mudah dipotong dengan pisau), dapat melebur (titik leleh 98°C).

Natrium, seperti semua logam alkali, merupakan zat pereduksi kuat. Bereaksi keras dengan non-logam:

1. Ketika dipanaskan hingga 180° C dalam jumlah oksigen sedang, natrium oksida terbentuk:
   4Na + O 2 = 2Na 2 O
2. Natrium terbakar di udara membentuk natrium peroksida:
   2Na + O 2 = Na 2 O 2
   Natrium disimpan di bawah lapisan minyak tanah.
3. Natrium cair dalam klorin terbakar dengan kilatan cahaya yang menyilaukan (sederhananya - bereaksi dengan klorin saat dipanaskan), Lapisan putih natrium klorida terbentuk di dinding bejana:
   2Na + Cl 2 = 2NaCl

   Natrium dapat meledak bila digiling dengan bubuk belerang (natrium sulfida terbentuk):
   2Na + S = Na 2 S

   Saat dipanaskan, natrium mereduksi hidrogen menjadi natrium hidrida:
   2Na + H 2 = 2NaH

Jika sepotong kecil natrium dimasukkan ke dalam air, ia akan bereaksi hebat dengan air. Logam tersebut meleleh karena panas yang dilepaskan dan “berlari” di sepanjang permukaan air. Larutan natrium hidroksida terbentuk:
2Na + 2HOH = 2NaOH + H2

Natrium ditemukan secara alami dalam berbagai mineral, seperti garam dalam air laut. Dalam tubuh manusia, garam natrium merupakan bagian dari plasma darah dan getah bening.

Berlaku di energi nuklir(sebagai pendingin) dan dalam bentuk senyawa ( garam meja NaCl, soda Na 2 CO 3, dll.)

2. Pengalaman. Melakukan transformasi: garam → basa tidak larut → oksida logam

Untuk mendapatkan basa yang tidak larut, tambahkan natrium hidroksida ke dalam larutan garam. Kami memanaskan endapan yang dihasilkan dalam lampu alkohol; endapan tersebut terurai membentuk oksida.

Lebih baik mengambil tembaga (II) sulfat atau klorida:

CuSO 4 + 2NaOH = Cu(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4

Endapan biru tembaga(II) hidroksida terbentuk. Bila dipanaskan, endapan berubah menjadi hitam karena terbentuknya tembaga(II) oksida hitam.

- zat anorganik, unsur sederhana tabel periodik, termasuk dalam kelompok logam alkali. Ia menempati urutan keenam dalam hal kelimpahan di kerak bumi; ini paling melimpah di antara logam-logam yang terlarut di perairan laut dan samudera. Ditemukan dalam bentuk senyawa dalam mineral seperti halit, mirabilit, laterardit, natrium nitrat, trona, boraks, dll. Tidak ditemukan dalam bentuk murni.

Metode produksi industri: elektrolisis lelehan natrium klorida (garam meja). Natrium dan klorin diproduksi secara bersamaan.

Properti

Logam ulet warna perak. Di udara dengan cepat teroksidasi dan memudar. Sangat lembut sehingga bisa dipotong dengan pisau bedah, digulung, ditekan. Lebih ringan dari air. Menghantarkan arus dan panas dengan baik. Warna nyala apinya kuning cerah. Reaksi ini khas untuk mendeteksi banyak senyawa natrium.

Mengacu pada secara kimia sangat logam aktif, memiliki sifat dasar. Bereaksi dengan oksigen karbon dioksida, asam encer dan pekat, alkohol, amonia gas dan cair, oksida. Menyala sendiri ketika berinteraksi dengan klorin dan fluor, bereaksi hebat dengan air (terkadang dengan ledakan), brom, dan belerang. Bereaksi dengan hampir semua non-logam (terkadang hal ini memerlukan kondisi khusus, pelepasan listrik atau suhu tinggi). Dengan air membentuk alkali kuat - natrium hidroksida (soda kaustik). Membentuk senyawa dengan merkuri dan beberapa logam lainnya, dengan zat organik.

Natrium memiliki perbedaan yang sangat signifikan antara titik leleh dan titik didihnya - hampir 800 derajat. Meleleh pada suhu sekitar +98 °C, mendidih pada suhu +883 °C. Berkat sifat ini, natrium menjadi pendingin yang baik untuk reaktor nuklir bertenaga, yang tidak mendidih pada suhu tinggi.

Natrium memegang peranan penting dalam kehidupan organisme hidup. Hal ini diperlukan untuk metabolisme normal, gugup dan sistem kardiovaskular. Kekurangan natrium menyebabkan gangguan pada saluran cerna, kejang, dan neuralgia. Kelebihannya menyebabkan edema, peningkatan tekanan darah, dan masalah ginjal.

Tindakan pencegahan

Natrium tidak boleh ditangani dengan tangan, karena akan langsung bereaksi dengan kelembapan kulit dan membentuk alkali, menyebabkan luka bakar kimia dan termal yang parah.

Simpan natrium di bawah lapisan minyak tanah atau minyak mineral dalam wadah besi tertutup (cairan harus menutupi reagen sepenuhnya). Jika disimpan dalam wadah kaca, maka harus ditempatkan di lemari logam tahan api.

Setelah bekerja dengan logam natrium, residu harus dinetralkan dengan alkohol, jangan biarkan partikel natrium masuk ke tempat sampah atau saluran pembuangan, karena dapat menyebabkan kebakaran dan kerusakan cepat pada pipa saluran pembuangan.

Aplikasi

Sifat pereduksi digunakan dalam produksi logam murni: kalium, zirkonium, tantalum, dll.
. Pada lampu pelepasan gas.
. Dalam metalurgi, natrium ditambahkan ke paduan timbal untuk memberi kekuatan. Itu membuat paduan logam lain lebih tahan api.
. Dalam teknik kelistrikan, natrium digunakan untuk membuat baterai yang boros energi, katup mesin truk, dan ban untuk arus yang sangat tinggi.
. Karena natrium tidak menyerap neutron dengan baik, ia digunakan sebagai pendingin reaktor nuklir pada neutron cepat.
. Untuk mengeringkan pelarut organik, untuk analisis kualitatif dalam kimia organik.
. Isotop natrium digunakan dalam pengobatan dan riset ilmiah.
. Banyak garam yang digunakan dalam industri makanan: glutamat, klorida, bikarbonat, benzoat, nitrit, natrium sakarinat.
. Garam meja digunakan dalam pemurnian air.
. Natrium hidroksida banyak dibutuhkan dalam produksi kertas, sabun, dan serat sintetis; sebagai elektrolit.
. Natrium karbonat dan bikarbonat digunakan dalam pemadaman kebakaran dan obat-obatan.
. Natrium fosfat diperlukan untuk produksi deterjen, cat, industri kaca, dan fotografi.
. Natrium silikat digunakan dalam produksi beton tahan api dan asam.
. Azida, sianida, klorat, peroksida, tetraborat, sulfat, natrium tiosulfat dan banyak senyawa lainnya digunakan.

Sodium —elemen subkelompok utama golongan pertama, periode ketiga sistem periodik unsur kimia D.I. Mendeleev, dengan nomor atom 11. Dilambangkan dengan simbol Na (lat. Natrium). Zat sederhana natrium (nomor CAS: 7440-23-5) - lunak logam alkali warna putih keperakan.

Dalam air, natrium berperilaku hampir sama dengan litium: reaksi berlangsung dengan pelepasan hidrogen yang cepat, dan natrium hidroksida terbentuk dalam larutan.

Sejarah dan asal usul nama tersebut

Natrium (atau lebih tepatnya, senyawanya) telah digunakan sejak zaman kuno. Misalnya soda (natron), yang ditemukan secara alami di perairan danau soda di Mesir. Orang Mesir kuno menggunakan soda alami untuk pembalseman, memutihkan kanvas, memasak makanan, dan membuat cat dan glasir. Pliny the Elder menulis bahwa di Delta Nil, soda (mengandung cukup banyak kotoran) diisolasi dari air sungai. Dijual dalam bentuk potongan besar, berwarna abu-abu atau bahkan hitam karena adanya campuran batu bara.

Natrium pertama kali diperoleh oleh ahli kimia Inggris Humphry Davy pada tahun 1807 dengan elektrolisis NaOH padat.

Nama "natrium" berasal dari bahasa Arab natrun dalam bahasa Yunani - nitron dan aslinya mengacu pada soda alami. Unsur itu sendiri sebelumnya disebut Natrium.

Kuitansi

Cara pertama untuk menghasilkan natrium adalah reaksi reduksi natrium karbonat batubara ketika memanaskan campuran zat-zat berikut dalam wadah besi hingga suhu 1000°C:

Na 2 CO 3 +2C=2Na+3CO

Kemudian metode lain untuk memperoleh natrium muncul - elektrolisis lelehan natrium hidroksida atau natrium klorida.

Sifat fisik

Natrium logam disimpan dalam minyak tanah

Penentuan kualitatif natrium menggunakan nyala api - warna kuning cerah dari spektrum emisi “garis natrium D”, doublet 588.9950 dan 589.5924 nm.

Natrium adalah logam berwarna putih keperakan, berlapis tipis dengan warna ungu, plastik, bahkan lunak (mudah dipotong dengan pisau), potongan natrium segar bersinar. Nilai hantaran listrik dan panas natrium cukup tinggi, massa jenisnya 0,96842 g/cm³ (pada suhu 19,7°C), titik lelehnya 97,86°C, dan titik didihnya 883,15°C.

Sifat kimia

Logam alkali yang mudah teroksidasi di udara. Untuk melindungi dari oksigen atmosfer, natrium logam disimpan di bawah lapisan minyak tanah. Natrium kurang aktif dibandingkan litium, oleh karena itu dengan nitrogen hanya bereaksi jika dipanaskan:

2Na + 3N 2 = 2NaN 3

Ketika ada kelebihan oksigen dalam jumlah besar, natrium peroksida akan terbentuk

2Na + O 2 = Na 2 O 2

Aplikasi

Logam natrium banyak digunakan dalam kimia preparatif dan industri sebagai zat pereduksi kuat, termasuk dalam metalurgi. Natrium digunakan dalam produksi baterai natrium-sulfur yang sangat boros energi. Ini juga digunakan pada katup buang truk sebagai heat sink. Kadang-kadang, logam natrium digunakan sebagai bahan kabel listrik yang dimaksudkan untuk mengalirkan arus yang sangat tinggi.

Dalam paduan dengan kalium, serta dengan rubidium dan sesium digunakan sebagai pendingin yang sangat efisien. Khususnya, komposisi paduannya adalah natrium 12%, kalium 47 %, sesium 41% memiliki rekor titik leleh rendah yaitu −78 °C dan diusulkan sebagai fluida kerja untuk ionik mesin roket dan pendingin untuk pembangkit listrik tenaga nuklir.

Natrium juga digunakan pada lampu pelepasan gas tinggi dan tinggi. tekanan rendah(NLVD dan NLND). Lampu NLVD jenis DNaT (Arc Sodium Tubular) sangat banyak digunakan pada penerangan jalan raya. Mereka mengeluarkan cahaya kuning terang. Masa pakai lampu HPS 12-24 ribu jam. Oleh karena itu, lampu pelepasan gas tipe HPS sangat diperlukan untuk penerangan perkotaan, arsitektur, dan industri. Ada juga lampu DNaS, DNaMT (Arc Sodium Matte), DNaZ (Arc Sodium Mirror) dan DNaTBR (Arc Sodium Tubular Without Mercury).

Logam natrium digunakan dalam analisis kualitatif bahan organik. Paduan natrium dan zat uji dinetralkan etanol, tambahkan beberapa mililiter air suling dan bagi menjadi 3 bagian, uji J. Lassaigne (1843), bertujuan untuk menentukan nitrogen, sulfur dan halogen (uji Beilstein)

— Natrium klorida (garam meja) adalah penyedap dan pengawet tertua yang digunakan.
— Natrium azida (Na 3 N) digunakan sebagai zat nitridasi dalam metalurgi dan produksi timbal azida.
— Natrium sianida (NaCN) digunakan dalam metode hidrometalurgi untuk pelindian emas batu, serta dalam nitrokarburisasi baja dan pelapisan listrik (perak, penyepuhan).
— Natrium klorat (NaClO 3) digunakan untuk menghancurkan vegetasi yang tidak diinginkan di rel kereta api.

Peran biologis

Di dalam tubuh, natrium sebagian besar ditemukan di luar sel (sekitar 15 kali lebih banyak dibandingkan di sitoplasma). Perbedaan ini dipertahankan oleh pompa natrium-kalium, yang memompa keluar natrium yang terperangkap di dalam sel.

Bersamakaliumnatrium melakukan fungsi-fungsi berikut:
Penciptaan kondisi terjadinya potensial membran dan kontraksi otot.
Mempertahankan konsentrasi osmotik darah.
Menjaga keseimbangan asam-basa.
Normalisasi keseimbangan air.
Memastikan transportasi membran.
Aktivasi banyak enzim.

Natrium ditemukan di hampir semua makanan, meski sebagian besar tubuh memperolehnya dari garam meja. Penyerapan terutama terjadi di lambung dan usus halus. Vitamin D meningkatkan penyerapan natrium, namun makanan yang terlalu asin dan makanan kaya protein mengganggu penyerapan normal. Jumlah natrium yang diambil dari makanan menunjukkan kandungan natrium dalam urin. Makanan kaya natrium ditandai dengan percepatan ekskresi.

Kekurangan natrium pada pelaku diet makanan seimbang tidak terjadi pada manusia, namun beberapa masalah dapat timbul pada pola makan vegetarian. Defisiensi sementara mungkin disebabkan oleh penggunaan diuretik, diare, keringat berlebih, atau asupan air berlebih. Gejala kekurangan natrium antara lain penurunan berat badan, muntah, gas di saluran cerna, dan gangguan penyerapan asam amino dan monosakarida. Kekurangan jangka panjang menyebabkan kram otot dan neuralgia.

Kelebihan natrium menyebabkan pembengkakan pada kaki dan wajah, serta peningkatan ekskresi kalium melalui urin. Jumlah maksimal garam yang dapat diolah oleh ginjal kurang lebih 20-30 gram, lagi sudah mengancam nyawa.

Senyawa natrium

Natrium, Natrium, Na (11)
Nama natrium – natrium, natrium berasal dari kata kuno yang umum di Mesir, di kalangan orang Yunani kuno (vixpov) dan Romawi. Ini ditemukan di Pliny (Nitron) dan penulis kuno lainnya dan berhubungan dengan neter Ibrani. Di Mesir kuno, natron, atau nitron, umumnya disebut alkali yang diperoleh tidak hanya dari danau soda alami, tetapi juga dari abu tumbuhan. Itu digunakan untuk mencuci, membuat glasir, dan membuat mumi mayat. Pada Abad Pertengahan, nama nitron (nitron, natron, nataron), serta boron (baurach), juga diterapkan pada sendawa (Nitrum). Alkemis Arab menyebut alkali sebagai alkali. Dengan ditemukannya bubuk mesiu di Eropa, sendawa (Sal Petrae) mulai dibedakan secara ketat dari basa, dan pada abad ke-17. sudah dibedakan antara alkali yang tidak mudah menguap, atau alkali tetap, dan alkali yang mudah menguap (Alkali volatil). Pada saat yang sama, perbedaan dibuat antara nabati (Alkali fixum vegetabile - potash) dan mineral alkali (Alkali fixum minerale - soda).

DI DALAM akhir XVIII V. Klaproth memperkenalkan nama natron, atau soda, untuk mineral alkali dan Kali untuk alkali nabati; Lavoisier tidak menempatkan alkali dalam “Tabel tubuh sederhana", menunjukkan dalam catatannya bahwa ini mungkin zat kompleks, yang suatu saat akan terurai. Memang, pada tahun 1807 Davy, dengan elektrolisis alkali padat yang sedikit dibasahi, memperoleh logam bebas - kalium dan natrium, menyebutnya kalium dan natrium. DI DALAM tahun depan Gilbert, penerbit Annals of Physics yang terkenal, mengusulkan untuk menamai logam baru tersebut dengan kalium dan natrium (Natronium); Berzelius memendek nama belakang menjadi “natrium” (Natrium). Pada awal abad ke-19. di Rusia natrium disebut natrium (Dvigubsky, 182i; Solovyov, 1824); Strakhov mengusulkan nama sod (1825). Garam natrium disebut, misalnya, soda sulfat, soda klorida, dan sekaligus soda asetat (Dvigubsky, 1828). Hess, mengikuti contoh Berzelius, memperkenalkan nama natrium.

Isi artikel

SODIUM– (Natrium)Na, unsur kimia Golongan 1 (Ia) dari tabel periodik, mengacu pada unsur basa. Nomor atom 11, massa atom relatif 22,98977. Di alam ada satu isotop stabil 23 Nah. Enam diketahui isotop radioaktif elemen ini, dan dua di antaranya menarik bagi sains dan kedokteran. Natrium-22, dengan waktu paruh 2,58 tahun, digunakan sebagai sumber positron. Sodium-24 (waktu paruhnya sekitar 15 jam) digunakan dalam pengobatan untuk diagnosis dan pengobatan beberapa bentuk leukemia.

Keadaan oksidasi +1.

Senyawa natrium telah dikenal sejak zaman dahulu. natrium klorida – komponen penting makanan manusia. Dipercaya bahwa orang mulai menggunakannya pada zaman Neolitikum, yaitu. sekitar 5–7 ribu tahun yang lalu.

DI DALAM Perjanjian Lama zat tertentu “neter” disebutkan. Zat ini digunakan sebagai deterjen. Kemungkinan besar, neter adalah soda, natrium karbonat yang terbentuk di danau asin Mesir dengan pantai berkapur. Penulis Yunani Aristoteles dan Dioscorides kemudian menulis tentang zat yang sama, tetapi dengan nama “nitron”, dan sejarawan Romawi kuno Pliny the Elder, menyebutkan zat yang sama, menyebutnya “nitrum”.

Pada abad ke-18 Ahli kimia telah mengetahui banyak senyawa natrium yang berbeda. Garam natrium banyak digunakan dalam pengobatan, penyamakan kulit, dan pewarnaan kain.

Natrium logam pertama kali diperoleh oleh ahli kimia dan fisikawan Inggris Humphry Davy dengan elektrolisis lelehan natrium hidroksida (menggunakan kolom volta dari 250 pasang tembaga dan pelat seng). Nama "natrium" yang dipilih oleh Davy untuk unsur ini mencerminkan asal usulnya dari soda Na 2 CO 3 . Nama Latin dan Rusia untuk unsur ini berasal dari bahasa Arab “natrun” (soda alami).

Distribusi natrium di alam dan ekstraksi industrinya.

Natrium merupakan unsur terbanyak ketujuh dan logam terbanyak kelima (setelah aluminium, besi, kalsium, dan magnesium). Kandungannya di kerak bumi adalah 2,27%. Sebagian besar natrium ditemukan di berbagai aluminosilikat.

Deposit besar garam natrium dalam bentuk yang relatif murni terdapat di semua benua. Mereka adalah hasil penguapan laut purba. Proses ini masih berlangsung di Salt Lake (Utah), Laut Mati dan tempat lainnya. Natrium terjadi sebagai NaCl klorida(halit, garam batu), serta karbonat Na 2 CO 3 NaHCO 3 2H 2 O (trona), nitrat NaNO 3 (sendawa), sulfat Na 2 SO 4 10H 2 O (mirabilit), tetraborat Na 2 B 4 O 7 ·10 H 2 O (boraks) dan Na 2 B 4 O 7 ·4H 2 O (kernite) dan garam lainnya.

Ada cadangan natrium klorida yang tidak ada habisnya dalam air garam alami dan perairan laut(sekitar 30 kg m–3). Diperkirakan garam batu dalam jumlah yang setara dengan kandungan natrium klorida di Samudra Dunia akan menempati volume 19 juta meter kubik. km (50% lebih banyak dari total volume benua Amerika Utara di atas permukaan laut). Sebuah prisma sebesar ini dengan luas alas 1 m2. km bisa mencapai Bulan sebanyak 47 kali.

Saat ini, total produksi natrium klorida dari air laut mencapai 6–7 juta ton per tahun, yaitu sekitar sepertiga dari total produksi dunia.

Materi hidup rata-rata mengandung 0,02% natrium; Jumlahnya lebih banyak pada hewan daripada tumbuhan.

Karakteristik zat sederhana dan produksi industri logam natrium.

Natrium adalah logam berwarna putih keperakan, berlapis tipis dengan warna ungu, plastik, bahkan lunak (mudah dipotong dengan pisau), potongan natrium segar mengkilat. Konduktivitas listrik dan termal natrium cukup tinggi, massa jenis 0,96842 g/cm 3 (pada 19,7° C), titik leleh 97,86° C, dan titik didih 883,15° C.

Paduan terner, yang mengandung 12% natrium, 47% kalium, dan 41% cesium, memiliki titik leleh terendah untuk sistem logam, yaitu –78 °C.

Natrium dan senyawanya mewarnai nyala api dengan warna kuning cerah. Garis ganda dalam spektrum natrium berhubungan dengan transisi 3 S 1–3P 1 dalam atom unsur.

Aktivitas kimia natrium tinggi. Di udara, ia dengan cepat ditutupi dengan lapisan campuran peroksida, hidroksida, dan karbonat. Natrium terbakar dalam oksigen, fluor, dan klorin. Ketika logam dibakar di udara, terbentuk Na 2 O 2 peroksida (dengan campuran Na 2 O oksida).

Natrium bereaksi dengan belerang ketika digiling dalam mortar, asam sulfat tereduksi menjadi belerang atau bahkan sulfida. Dioksida padat karbon (“es kering”) meledak jika bersentuhan dengan natrium (alat pemadam api karbon dioksida tidak dapat digunakan untuk memadamkan natrium yang terbakar!). Dengan nitrogen reaksi sedang berlangsung hanya di pelepasan listrik. Natrium tidak hanya berinteraksi dengan gas inert.

Natrium bereaksi aktif dengan air:

2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2

Panas yang dilepaskan selama reaksi cukup untuk melelehkan logam. Oleh karena itu, jika sepotong kecil natrium dimasukkan ke dalam air, maka akan terjadi efek termal reaksi meleleh dan setetes logam, yang lebih ringan dari air, “berlari” di sepanjang permukaan air, terdorong kekuatan reaktif melepaskan hidrogen. Natrium bereaksi jauh lebih tenang dengan alkohol dibandingkan dengan air:

2Na + 2C 2 H 5 OH = 2C 2 H 5 ONa + H 2

Natrium mudah larut dalam amonia cair untuk membentuk larutan metastabil berwarna biru cerah dengan sifat yang tidak biasa. Pada suhu –33,8°C, hingga 246 g logam natrium larut dalam 1000 g amonia. Larutan encer berwarna biru, larutan pekat berwarna perunggu. Mereka dapat disimpan selama sekitar satu minggu. Telah ditetapkan bahwa dalam amonia cair, natrium terionisasi:

Na Na + + e –

Konstanta kesetimbangan reaksi ini adalah 9,9·10 –3. Elektron yang keluar dilarutkan oleh molekul amonia dan membentuk kompleks –. Solusi yang dihasilkan memiliki konduktivitas listrik logam. Ketika amonia menguap, logam aslinya tetap ada. Bila larutan disimpan dalam waktu lama, lama kelamaan larutan berubah warna akibat reaksi logam dengan amonia membentuk Amida NaNH 2 atau imida Na 2 NH dan pelepasan hidrogen.

Natrium disimpan di bawah lapisan cairan dehidrasi (minyak tanah, minyak mineral) dan hanya diangkut dalam wadah logam tertutup.

Metode elektrolitik untuk produksi industri natrium dikembangkan pada tahun 1890. Elektrolisis dilakukan pada lelehan natrium hidroksida, seperti dalam eksperimen Davy, tetapi menggunakan sumber energi yang lebih canggih daripada kolom volta. Dalam proses ini, bersama dengan natrium, oksigen dilepaskan:

anoda (nikel): 4OH – – 4e – = O 2 + 2H 2 O.

Selama elektrolisis natrium klorida murni, timbul masalah serius, pertama-tama terkait dengan kedekatan titik leleh natrium klorida dan titik didih natrium dan, kedua, dengan tingginya kelarutan natrium dalam natrium klorida cair. Menambahkan kalium klorida, natrium fluorida, kalsium klorida ke natrium klorida memungkinkan Anda mengurangi suhu leleh hingga 600° C. Produksi natrium dengan elektrolisis campuran eutektik cair (paduan dua zat dengan titik leleh terendah) 40% NaCl dan 60% CaCl 2 pada ~580° C dalam sel yang dikembangkan oleh insinyur Amerika G. Downs, dimulai pada tahun 1921 oleh DuPont di dekat pembangkit listrik di Air Terjun Niagara.

Proses berikut terjadi pada elektroda:

katoda (besi): Na + + e – = Na

Ca 2+ + 2e – = Ca

anoda (grafit): 2Cl – – 2e – = Cl 2.

Logam natrium dan kalsium terbentuk pada katoda baja berbentuk silinder dan diangkat oleh tabung dingin tempat kalsium membeku dan jatuh kembali ke dalam lelehan. Klorin yang dihasilkan di anoda grafit pusat dikumpulkan di bawah atap nikel dan kemudian dimurnikan.

Saat ini, volume produksi logam natrium beberapa ribu ton per tahun.

Penggunaan logam natrium dalam industri karena sifatnya yang kuat sifat restoratif. Untuk waktu yang lama paling logam yang dihasilkan digunakan untuk menghasilkan timbal tetraetil PbEt 4 dan timbal tetrametil PbMe 4 (bahan anti ketukan untuk bensin) melalui reaksi alkil klorida dengan paduan natrium dan timbal pada tekanan darah tinggi. Sekarang produksi ini menurun drastis karena pencemaran lingkungan.

Area penerapan lainnya adalah produksi titanium, zirkonium, dan logam lainnya dengan mereduksi kloridanya. Natrium dalam jumlah yang lebih kecil digunakan untuk menghasilkan senyawa seperti hidrida, peroksida, dan alkoholat.

Natrium terdispersi merupakan katalis yang berharga dalam produksi karet dan elastomer.

Ada peningkatan penggunaan natrium cair sebagai cairan penukar panas dalam reaktor nuklir neutron cepat. Suhu rendah lelehan natrium, viskositas rendah, penampang serapan neutron kecil, dikombinasikan dengan kapasitas panas dan konduktivitas termal yang sangat tinggi, menjadikannya (dan paduannya dengan kalium) bahan yang sangat diperlukan untuk tujuan ini.

Natrium secara andal membersihkan minyak transformator, eter, dan zat organik lainnya dari sisa air, dan dengan bantuan natrium amalgam, Anda dapat dengan cepat menentukan kadar air dalam banyak senyawa.

Senyawa natrium.

Natrium membentuk satu set senyawa lengkap dengan semua anion biasa. Dipercaya bahwa dalam senyawa semacam itu terdapat pemisahan muatan yang hampir sempurna antara bagian kationik dan anionik dari kisi kristal.

Natrium oksida Na 2 O disintesis melalui reaksi Na 2 O 2, NaOH, dan paling disukai NaNO 2, dengan logam natrium:

Na 2 O 2 + 2Na = 2Na 2 O

2NaOH + 2Na = 2Na2O + H2

2NaNO 2 + 6Na = 4Na 2 O + N 2

Pada reaksi terakhir, natrium dapat diganti dengan natrium azida NaN 3:

5NaN3 + NaNO2 = 3Na2O + 8N2

Yang terbaik adalah menyimpan natrium oksida dalam bensin anhidrat. Ini berfungsi sebagai reagen untuk berbagai sintesis.

Natrium peroksida Na 2 O 2 berbentuk bubuk kuning pucat yang terbentuk dari oksidasi natrium. Dalam hal ini, dalam kondisi pasokan oksigen kering (udara) yang terbatas, Na 2 O oksida pertama kali terbentuk, yang kemudian berubah menjadi Na 2 O 2 peroksida. Dengan tidak adanya oksigen, natrium peroksida stabil secara termal hingga ~675°C.

Natrium peroksida banyak digunakan dalam industri sebagai bahan pemutih serat, pulp kertas, wol, dll. Ini adalah oksidator kuat: meledak ketika dicampur dengan bubuk aluminium atau arang, bereaksi dengan belerang (dan menjadi panas), dan menyulut banyak cairan organik. Natrium peroksida bereaksi dengan karbon monoksida membentuk karbonat. Reaksi natrium peroksida dengan karbon dioksida melepaskan oksigen:

2Na 2 O 2 + 2CO 2 = 2Na 2 CO 3 + O 2

Reaksi ini penting aplikasi praktis dalam alat bantu pernapasan untuk awak kapal selam dan petugas pemadam kebakaran.

Natrium superoksida NaO 2 diperoleh dengan memanaskan natrium peroksida secara perlahan pada 200–450°C di bawah tekanan oksigen 10–15 MPa. Bukti pembentukan NaO 2 pertama kali diperoleh dari reaksi oksigen dengan natrium yang dilarutkan dalam amonia cair.

Tindakan air pada natrium superoksida menyebabkan pelepasan oksigen bahkan dalam cuaca dingin:

2NaO 2 + H 2 O = NaOH + NaHO 2 + O 2

Ketika suhu meningkat, jumlah oksigen yang dilepaskan meningkat, karena natrium hidroperoksida yang dihasilkan terurai:

4NaO 2 + 2H 2 O = 4NaOH + 3O 2

Natrium superoksida adalah komponen sistem regenerasi udara di ruang terbatas.

Natrium ozonida NaO 3 dibentuk oleh aksi ozon pada bubuk natrium hidroksida anhidrat pada suhu rendah, diikuti dengan ekstraksi NaO 3 merah dengan amonia cair.

Natrium hidroksida NaOH sering disebut soda kaustik atau soda kaustik. Ini fondasi yang kuat, itu diklasifikasikan sebagai alkali khas. Banyak hidrat NaOH telah diperoleh dari larutan natrium hidroksida berair N H 2 O, dimana N= 1, 2, 2.5, 3.5, 4, 5.25 dan 7.

Natrium hidroksida sangat agresif. Ini menghancurkan kaca dan porselen dengan berinteraksi dengan silikon dioksida yang dikandungnya:

2NaOH + SiO 2 = Na 2 SiO 3 + H 2 O

Nama "soda kaustik" mencerminkan efek korosif natrium hidroksida pada jaringan hidup. Masuknya zat ini ke mata sangatlah berbahaya.

Dokter Duke of Orleans, Nicolas Leblanc (1742–1806), mengembangkan proses yang mudah untuk memproduksi natrium hidroksida dari NaCl pada tahun 1787 (paten 1791). Industri skala besar pertama ini proses kimia menjadi pencapaian teknologi besar di Eropa pada abad ke-19. Proses Leblanc kemudian digantikan oleh proses elektrolitik. Pada tahun 1874, produksi natrium hidroksida dunia mencapai 525 ribu ton, dimana 495 ribu ton di antaranya diperoleh dengan metode Leblanc; pada tahun 1902, produksi natrium hidroksida mencapai 1800 ribu ton, namun hanya 150 ribu ton yang diperoleh dengan metode Leblanc.

Saat ini, natrium hidroksida merupakan alkali terpenting dalam industri. Produksi tahunan di AS saja melebihi 10 juta ton jumlah yang sangat besar elektrolisis air garam. Ketika larutan natrium klorida dielektrolisis, natrium hidroksida terbentuk dan klorin dilepaskan:

katoda (besi) 2H 2 O + 2 e– = H2 + 2OH –

anoda (grafit) 2Cl – – 2 e– = Kl 2

Elektrolisis disertai dengan konsentrasi alkali dalam evaporator besar. Yang terbesar di dunia (di pabrik PPG Inductries "Lake Charles) memiliki tinggi 41 m dan diameter 12 m. Sekitar setengah dari natrium hidroksida yang dihasilkan digunakan langsung dalam industri kimia untuk menghasilkan berbagai zat organik dan anorganik: fenol, resorsinol, b-naftol, garam natrium (hipoklorit, fosfat, sulfida, aluminat). Selain itu, natrium hidroksida digunakan dalam produksi kertas dan pulp, sabun dan deterjen, minyak, tekstil natrium hidroksida adalah netralisasi asam.

Natrium klorida NaCl dikenal sebagai garam meja dan garam batu. Ini membentuk kristal yang tidak berwarna dan sedikit higroskopis bentuk kubik. Natrium klorida meleleh pada 801° C, mendidih pada 1413° C. Kelarutannya dalam air sedikit bergantung pada suhu: 35,87 g NaCl larut dalam 100 g air pada 20° C, dan 38,12 g pada 80° C.

Natrium klorida adalah bumbu makanan yang penting dan sangat diperlukan. Di masa lalu, harga garam setara dengan emas. DI DALAM Roma kuno Legiuner sering kali dibayar bukan dengan uang, tetapi dengan garam, itulah sebabnya disebut prajurit.

Di Kievan Rus mereka menggunakan garam dari wilayah Carpathian, dari danau garam dan muara di Black dan Laut Azov. Harganya sangat mahal sehingga pada pesta-pesta seremonial makanan ini disajikan di meja tamu-tamu terhormat, sementara yang lain hanya “menyeruput tanpa garam”.

Setelah wilayah Astrakhan dianeksasi ke negara Moskow, danau Kaspia menjadi sumber garam yang penting, namun jumlahnya masih belum cukup, harganya mahal, sehingga timbul ketidakpuasan di kalangan lapisan masyarakat termiskin, yang berkembang menjadi sebuah pemberontakan yang dikenal sebagai Kerusuhan Garam (1648)

Pada tahun 1711 Peter I mengeluarkan dekrit yang memperkenalkan monopoli garam. Perdagangan garam menjadi hak eksklusif negara. Monopoli garam berlangsung selama lebih dari seratus lima puluh tahun dan dihapuskan pada tahun 1862.

Saat ini natrium klorida adalah produk yang murah. Bersama batu bara, batu kapur dan belerang, ini adalah salah satu dari apa yang disebut bahan baku mineral “empat besar”, yang paling penting untuk industri kimia.

Sebagian besar natrium klorida diproduksi di Eropa (39%), Amerika Utara(34%) dan Asia (20%), sedangkan di Amerika Selatan dan Oseania masing-masing hanya menyumbang 3%, dan Afrika – 1%. Garam batu membentuk endapan bawah tanah yang luas (seringkali setebal ratusan meter) yang mengandung lebih dari 90% NaCl. Deposit garam khas Cheshire ( sumber utama natrium klorida di Inggris Raya) meliputi area seluas 60 - 24 km dan memiliki ketebalan lapisan garam sekitar 400 m. Deposit ini sendiri diperkirakan lebih dari 10 11 ton.

Produksi garam dunia pada awal abad ke-21. mencapai 200 juta ton, 60% diantaranya dikonsumsi industri kimia(untuk produksi klorin dan natrium hidroksida, serta pulp kertas, tekstil, logam, karet dan minyak), 30% - makanan, 10% digunakan untuk bidang kegiatan lain. Natrium klorida digunakan, misalnya, sebagai bahan penghilang es yang murah.

Natrium karbonat Na 2 CO 3 sering disebut soda ash atau sekadar soda. Ditemukan di alam dalam bentuk air garam tanah, air garam di danau dan mineral natron Na 2 CO 3 ·10H 2 O, termonatrit Na 2 CO 3 ·H 2 O, trona Na 2 CO 3 ·NaHCO 3 ·2H 2 O . Bentuk natrium dan berbagai karbonat terhidrasi lainnya, bikarbonat, karbonat campuran dan ganda, misalnya 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.

Di antara garam unsur alkali yang diperoleh secara industri, natrium karbonat memilikinya nilai tertinggi. Paling sering, metode yang dikembangkan oleh ahli kimia-teknolog Belgia Ernst Solvay pada tahun 1863 digunakan untuk produksinya.

Larutan natrium klorida dan amonia pekat dalam air dijenuhkan dengan karbon dioksida di bawah sedikit tekanan. Dalam hal ini, terbentuk endapan natrium bikarbonat yang relatif sukar larut (kelarutan NaHCO 3 adalah 9,6 g per 100 g air pada 20 ° C):

NaCl + NH 3 + H 2 O + CO 2 = NaHCO 3 + NH 4 Cl

Untuk mendapatkan soda, natrium bikarbonat dikalsinasi:

Karbon dioksida yang dilepaskan dikembalikan ke proses pertama. Jumlah tambahan Karbon dioksida dihasilkan dengan mengkalsinasi kalsium karbonat (batu kapur):

Produk kedua dari reaksi ini, kalsium oksida (kapur), digunakan untuk meregenerasi amonia dari amonium klorida:

Jadi, satu-satunya produk sampingan dari produksi soda menggunakan metode Solvay adalah kalsium klorida.

Persamaan proses keseluruhan:

2NaCl + CaCO 3 = Na 2 CO 3 + CaCl 2

Jelasnya, dalam kondisi normal dalam larutan air terjadi reaksi sebaliknya, karena kesetimbangan dalam sistem ini bergeser seluruhnya dari kanan ke kiri karena ketidaklarutan kalsium karbonat.

Soda ash yang diperoleh dari bahan baku alami (natural soda ash) kualitasnya lebih baik dibandingkan soda yang dihasilkan dengan metode amonia (kandungan klorida kurang dari 0,2%). Selain itu, investasi modal spesifik dan harga soda dari bahan baku alami 40–45% lebih rendah dibandingkan yang diperoleh secara sintetis. Sekitar sepertiga produksi soda dunia kini berasal dari sumber alami.

Produksi Na 2 CO 3 dunia pada tahun 1999 didistribusikan sebagai berikut:

Produsen soda abu alami terbesar di dunia adalah Amerika Serikat, yang merupakan rumah bagi cadangan trona dan air garam danau soda terbesar yang dieksplorasi. Deposit di Wyoming membentuk lapisan setebal 3 m dan luas 2.300 km 2. Cadangannya melebihi 10 10 ton. Di AS, industri soda berfokus pada bahan baku alami; pabrik sintesis soda terakhir ditutup pada tahun 1985. Produksi soda ash di Amerika Serikat telah stabil pada 10,3–10,7 juta ton dalam beberapa tahun terakhir.

Berbeda dengan Amerika Serikat, sebagian besar negara di dunia bergantung sepenuhnya pada produksi soda ash sintetis. Tiongkok menempati peringkat kedua dunia dalam produksi soda ash setelah Amerika Serikat. Produksi bahan kimia ini di China pada tahun 1999 mencapai sekitar 7,2 juta ton. Produksi soda ash di Rusia pada tahun yang sama berjumlah sekitar 1,9 juta ton.

Dalam banyak kasus, natrium karbonat dapat dipertukarkan dengan natrium hidroksida (misalnya, dalam produksi bubur kertas, sabun, produk pembersih). Sekitar setengah dari natrium karbonat digunakan dalam industri kaca. Salah satu daerah berkembang Aplikasi – menghilangkan kontaminan sulfur di emisi gas perusahaan energi dan tungku berdaya tinggi. Bubuk natrium karbonat ditambahkan ke bahan bakar, yang bereaksi dengan sulfur dioksida membentuk produk padat, terutama natrium sulfit, yang dapat disaring atau diendapkan.

Natrium karbonat sebelumnya banyak digunakan sebagai "soda cuci", namun penerapannya kini telah hilang karena penggunaan deterjen rumah tangga lainnya.

Natrium bikarbonat NaHCO 3 (baking soda), digunakan terutama sebagai sumber karbon dioksida dalam pembuatan roti, pembuatan kembang gula, produksi minuman berkarbonasi dan produk buatan. perairan mineral, sebagai komponen komposisi pemadam kebakaran dan obat. Hal ini disebabkan kemudahan penguraiannya pada suhu 50–100°C.

Natrium sulfat Na 2 SO 4 terdapat di alam dalam bentuk anhidrat (thenardite) dan dalam bentuk dekahidrat (mirabilite, garam Glauber). Ini adalah bagian dari astrakhonit Na 2 Mg(SO 4) 2 4H 2 O, vanthoffite Na 2 Mg(SO 4) 2, glauberit Na 2 Ca(SO 4) 2. Paling cadangan yang besar natrium sulfat - di negara-negara CIS, serta di AS, Chili, Spanyol. Mirabilite, diisolasi dari endapan alami atau air garam danau garam, mengalami dehidrasi pada suhu 100 ° C. Natrium sulfat juga merupakan produk sampingan dari produksi hidrogen klorida menggunakan asam sulfat, serta produk akhir dari ratusan proses industri yang menggunakan netralisasi asam sulfat dengan natrium hidroksida.

Data mengenai produksi natrium sulfat tidak dipublikasikan, namun produksi global bahan baku alami diperkirakan sekitar 4 juta ton per tahun. Pemulihan natrium sulfat sebagai produk sampingan diperkirakan secara global mencapai 1,5–2,0 juta ton.

Untuk waktu yang lama, natrium sulfat jarang digunakan. Sekarang zat inilah yang menjadi dasarnya industri kertas, karena Na 2 SO 4 merupakan reagen utama dalam pembuatan pulp kraft untuk pembuatan kertas kado coklat dan karton bergelombang. Serutan kayu atau serbuk gergaji diproses dalam larutan natrium sulfat alkali panas. Ini melarutkan lignin (komponen kayu yang menyatukan serat) dan melepaskan serat selulosa, yang kemudian dikirim ke mesin pembuat kertas. Larutan yang tersisa diuapkan hingga mampu terbakar, menghasilkan uap untuk tanaman dan panas untuk penguapan. Natrium sulfat dan hidroksida cair tahan api dan dapat digunakan kembali.

Sebagian kecil natrium sulfat digunakan dalam produksi kaca dan deterjen. Bentuk terhidrasi dari Na 2 SO 4 ·10H 2 O (garam Glauber) adalah obat pencahar. Saat ini penggunaannya lebih sedikit dibandingkan sebelumnya.

Natrium nitrat NaNO 3 disebut natrium atau nitrat Chili. Deposit besar natrium nitrat yang ditemukan di Chili tampaknya terbentuk oleh dekomposisi biokimia sisa-sisa organik. Amonia yang dilepaskan awalnya mungkin dioksidasi menjadi asam nitrat dan asam nitrat, yang kemudian bereaksi dengan natrium klorida terlarut.

Natrium nitrat diperoleh dengan penyerapan gas nitrogen (campuran nitrogen oksida) dengan larutan natrium karbonat atau hidroksida, atau dengan interaksi pertukaran kalsium nitrat dengan natrium sulfat.

Natrium nitrat digunakan sebagai pupuk. Ini adalah komponen pendingin garam cair, rendaman pendinginan di industri pengerjaan logam, dan komposisi penyimpan panas. Campuran terner 40% NaNO 2, 7% NaNO 3 dan 53% KNO 3 dapat digunakan dari titik leleh (142° C) hingga ~600° C. Natrium nitrat digunakan sebagai zat pengoksidasi dalam bahan peledak, bahan bakar roket, komposisi kembang api. Ini digunakan dalam produksi garam kaca dan natrium, termasuk nitrit, yang berfungsi sebagai pengawet makanan.

Natrium nitrit NaNO 2 dapat diperoleh dengan dekomposisi termal natrium nitrat atau reduksinya:

NaNO 3 + Pb = NaNO 2 + PbO

Untuk produksi industri natrium nitrit menyerap nitrogen oksida larutan berair natrium karbonat.

Natrium nitrit NaNO 2, selain digunakan dengan nitrat sebagai lelehan penghantar panas, banyak digunakan dalam produksi pewarna azo, untuk penghambatan korosi dan pengawetan daging.

Elena Savinkina