Химический элемент №11 – Натрий

БОУ ОО СПО «Омский авиационный  колледж имени Н.Е.Жуковского»

 

 

 

 

 

Реферат

по учебной дисциплине «Химия»

на тему «Химический элемент  №11 – Натрий»

 

 

 

 

Выполнила: студентка 1- го

курса, обучающаяся по

специальности  210413

Радиоаппаратостроение (техник)

 

Проверила: преподаватель

 

 

 

 

 

 

 

 

Омск 2012

 

Содержание:

Введение…………………………………………………………………….1

Положение в ПСХЭ………………………………………………………..2

Строение атома Натрия…………………………………………………..3

Физические свойства……………………………………………………....4

    Химические свойства………………………………………………………..5

    Получение……………………………………………………………………..6

    Соединения………………………………………………………………….7-8

    Применение……………………………………………………………………9 
 
 
 

 

Введение.

Название «натрий» происходит от латинского слова natrium, которое было заимствовано из среднеегипетского языка (nṯr), где оно означало среди прочего: «сода», «едкий натр».

Натрий (а точнее, его соединения) использовался с давних времён. Например, сода (натрон), встречается в природе  в водах натронных озёр в Египте. Природную соду древние египтяне использовали для бальзамирования, отбеливания холста, при варке пищи, изготовлении красок и глазурей. Плиний Старший пишет, что в дельте Нила соду (в ней была достаточная доля примесей) выделяли из речной воды. Она поступала в продажу в виде крупных кусков, из-за примеси угля окрашенных в серый или даже чёрный цвет.

Аббревиатура «Na» и  слово natrium были впервые использованы академиком, основателем шведского общества врачей Йенсом Якобсом Берцелиусом (Jöns Jakob Berzelius, 1779—1848) для обозначения природных минеральных солей, в состав которых входила сода^[3]. Ранее элемент именовался содием (лат. sodium). Название sodium, возможно, восходит к арабскому слову suda, означающему «головная боль», так как сода применялась в то время в качестве лекарства от головной боли.

Натрий впервые был  получен английским химиком Хемфри Дэви в 1807 году электролизом твердого NaOH.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Положение в Периодической  системе химических элементов.

В периодической  таблице химических элементов натрий Na расположен в третьем периоде I группы главной подгруппы, с атомным номером 11. Обозначается символом Na (лат. Natrium).Относится к щелочным металлам.

Относительная атомная масса = 23 а.е.м.

 

Строение атома.

Заряд ядра = +11

Число протонов = 11

Число нейтронов = 12

Число электронов = 11

Валентность по О = 1

Валентность по Н = 1

 

 

Физические свойства.

Серебристо-белый металл, в тонких слоях с фиолетовым оттенком, пластичен, даже мягок (легко режется ножом), свежий срез натрия блестит. Легкоплавкий (температура плавления 97,86 °C), активный, легко окисляется на воздухе. Величины электропроводности и теплопроводности натрия достаточно высоки. Легкий металл, плотность равна 0,96842 г/см³ (при 19,7 °C), 

 

Химические свойства.

Щелочной металл, на воздухе  легко окисляется. Для защиты от кислорода воздуха металлический  натрий хранят под слоем керосина.

При горении на воздухе  или в кислороде образуется пероксид натрия:

С водой натрий реагирует  очень бурно, реакция идёт с выделением водорода, который может самовоспламениться или взорваться, куски металла всплывают на поверхность и могут расплавиться:

Как и все щелочные металлы, натрий является сильным восстановителем  и энергично взаимодействуют  со многими неметаллами (исключение: азот, йод, углерод, благородные газы):

Натрий более активный, чем литий. С азотом реагирует крайне плохо в тлеющем разряде, образуя очень неустойчивое вещество — нитрид натрия (противоположность нитриду лития):

С разбавленными кислотами  взаимодействует как обычный  металл:

С концентрированными окисляющими  кислотами выделяются продукты восстановления:

Растворяется в жидком аммиаке, образуя синий раствор:

С газообразным аммиаком взаимодействует  при нагревании

С ртутью образует амальгаму  натрия, которая используется как  более мягкий восстановитель вместо чистого металла. При сплавлении с калием даёт жидкий сплав. Алкилгалогениды с избытком металла могут давать натрийорганические соединения — высокоактивные соединения, которые обычно самовоспламеняются на воздухе и взрываются с водой.

 

Получение.

Первым промышленным способом получения натрия стала карботермическая реакция восстановления карбоната натрия углем при нагревании тесной смеси этих веществ в железной ёмкости до 1000 °C (способ Девилля) :

Аналогично, могут быть использованы карбид кальция, алюминий, кремний, ферросилиций,силикоалюминий. 

С появлением электроэнергетики  стал более практичен другой способ получения натрия —электролиз расплава едкого натра или хлорида натрия. В настоящее время электролиз — основной способ получения натрия.

Натрий также можно  получить циркониетермическим методом, а также термическим разложением  азида натрия.

 

Соединения.

Известно более 110 соединений натрия. Важнейшие из них:

Гидрид натрия NaH. Бесцветные кубические кристаллы с решеткой типа NaCl. Сильный восстановитель. Реагирует с водой, спиртами, жидким аммиаком, ацетиленом, трифторидом бора, оксидом углерода. Получают нагреванием металлического натрия до 360-400^оC, при пропускании водорода; а также действием водорода на Na₂O, нагретый до 200^оС, или же путем разложения амида натрия. Применяют для очистки железа от магнетита. В органической химии используется в качестве конденсирующего и полимеризующего агента. Раствор NaH в NaOH применяют для снятия окалины с тугоплавких металлов и специальных сталей.

Оксид натрия Na₂O. Белые кубические кристаллы (после нагревания желтые). Проявляет сильные основные свойства. Легко реагирует при обычной температуре с водой, газообразными СО₂ и NH₃. При нагревании реагирует также с фтором, хлором, иодом и серой. Получают нагреванием металлического натрия с нитратом, нитритом, пероксидом или гидроксидом натрия, нагреванием перексида натрия с серебром или углем, нагреванием азида натрия до 300-350^оС с нитратом или нитритом натрия или путем нагревания хлорида натрия с оксидом бария. Применяют для получения Na₂O₂.

Пероксид натрия Na₂O₂. Микрокристаллический светло-желтый порошок с. Имеет ионное строение (Na⁺)₂(О^2-₂). Реагирует с холодной водой, при нагревании до 400^оС разлагается. По отношению к йоду, углероду, древесине, хлопку и т.п. является сильным окислителем. Получают, пропуская воздух или кислород над нагретым до 180^о металлическим натрием, а также нагреванием натрия в смеси нитрата и гидроксида натрия. Используется в системах жизнеобеспечения подводных лодок и скафандров – для получения кислорода и одновременного поглощения СО₂. Водный раствор применяют как отбеливатель тканей, бумаги.

Надпероксид натрия NaO₂. Оранжево-желтый. Имеет ионное строение (Na⁺)(О^2-₂). Сильный окислитель. При нагревании разлагается без плавления. Реагирует с водой, кислотами, моно- и диоксидом углерода.

Гидроксид натрия NaOH. Белое непрозрачное, очень гигроскопичное вещество. Сильное основание, полностью диссоциирует в растворе или в расплаве. NaOH разъедает ткани, кожу, бумагу и другие органические вещества, легко растворяется в воде и спиртах. Получают, действуя на металлический натрий или оксиды натрия водой, гидроксидом кальция на карбонат натрия, а также электролизом водных растворов хлорида натрия. Применяют для получения целлюлозы из древесины, для мерсеризации хлопка, изготовления мыла, бумаги и искусственного шелка, очистки растительных масел и продуктов возгонки нефти, приготовления красителей и некоторых фармацевтических препаратов, для осушения газов (таких, как кислород и водород), получения электролитическим путем водорода и кислорода и как лабораторный химический реактив.

Фторид натрия NaF. Бесцветные кристаллы. Кристаллическая решетка NaCl.  Мало растворим в воде и спирте. Получают непосредственным взаимодействием натрия и фтора, гидроксида или карбоната натрия с плавиковой кислотой. Используют для получения искусственного криолита, в качестве флюса в металлургии, как пропитку для древесины, а также в процессах брожения.

Хлорид натрия (каменная соль, поваренная соль) NaCl. Бесцветные кристаллы. Кристаллическая решетка NaCl. В чистом состоянии хорошо растворяется в воде. В промышленности получают из природных минералов, например галита. В лаборатории можно получить непосредственным взаимодействием натрия с хлором, а также взаимодействием гидроксида или карбоната натрия с хлороводородной кислотой. Применяют для получения хлора, водорода, натрия, соляной кислоты; в мыловаренной, красильной промышленности; в медицине (физиологический раствор); в домашнем обиходе.

 

Применение.

Металлический натрий широко используется в препаративной химии  и промышленности как сильный  восстановитель, в том числе в  металлургии. Используется для осушения органических растворителей, например, эфира. Натрий используется в производстве весьма энергоёмких натриево-серных аккумуляторов. Его также применяют в выпускных клапанах грузовиков как теплоотвод. Изредка металлический натрий применяется в качестве материала для электрических проводов, предназначенных для очень больших токов.

В сплаве с калием, а также  с рубидием и цезием используется в качестве высокоэффективного теплоносителя. В частности, сплав состава натрий 12 %, калий 47 %, цезий 41 % имеет рекордно низкую температуру плавления −78 °C и был предложен в качестве рабочего тела ионных ракетных двигателей и теплоносителя для атомных энергоустановок.

Натрий также используется в газоразрядных лампах высокого и низкого давления (НЛВД и НЛНД). Лампы НЛВД типа ДНаТ (Дуговая Натриевая  Трубчатая) очень широко применяются  в уличном освещении. Они дают ярко-жёлтый свет. Срок службы ламп ДНаТ составляет 12-24 тысяч часов. Поэтому  газоразрядные лампы типа ДНаТ незаменимы для городского, архитектурного и  промышленного освещения. Также  существуют лампы ДНаС, ДНаМТ (Дуговая  Натриевая Матовая), ДНаЗ (Дуговая  Натриевая Зеркальная) и ДНаТБР (Дуговая  Натриевая Трубчатая Без Ртути).

Металлический натрий применяется  в качественном анализе органического  вещества. Сплав натрия и исследуемого вещества нейтрализуют этанолом, добавляют несколько миллилитров дистиллированной воды и делят на 3 части, проба Ж. Лассеня (1843), направлена на определение азота, серы и галогенов (проба Бейльштейна)

Хлорид натрия (поваренная соль) — древнейшее применяемое вкусовое и консервирующее средство.

Азид натрия (NaN₃) применяется в качестве азотирующего средства в металлургии и при получении азида свинца.

Цианид натрия (NaCN) применяется при гидрометаллургическом способе выщелачивания золота из горных пород, а также при нитроцементации стали и в гальванотехнике (серебрение, золочение).

Хлорат натрия (NaClO₃) применяется для уничтожения нежелательной растительности на железнодорожном полотне.

 

Заключение.

Мне попался хорошо изученный и  применяемый во многих областях элемент, который имеет множество важных соединений. Большинство соединений, в связи с их широким спектром применения, добывают промышленным способом. Для натрия и его некоторых соединений необходимы особые условия хранения т.к. натрий является активным щелочным металлом.