Sodík v prírode (2,6 % v zemskej kôre). Charakteristika sodíka. Vzorec sodíka

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 periodická tabuľka chemické prvky Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva. Jednoduchá látka sodík je mäkká, tavná (tavenie 97,86 °C), plastická, ľahká (hustota 0,968 g/cm3), alkalického kovu 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. ! IN starý testament Existuje odkaz na látku nazývanú „neter“, ktorá sa používala ako detergent. 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 najdôležitejších prvkov podieľajúcich sa na minerálnom metabolizme zvierat a ľudí. V ľudskom tele sa sodík vo forme rozpustných solí (chlorid, fosfát, hydrogénuhličitan) nachádza najmä v extracelulárnych tekutinách – krvnej plazme, lymfe, tráviacich šťavách. Osmotický tlak krvnej plazmy sa udržiava pri požadovaná úroveň hlavne kvôli 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. Kosť obsahuje až 180 mg sodíka, zubná sklovina je oveľa bohatšia na tento makroprvok – 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 aktivity (podieľa sa na normálnom vedení nervových vzruchov) a zachováva potrebné minerály v krvi v rozpustenom stave. Vo všeobecnosti je úloha sodíka pri regulácii metabolizmu oveľa širšia, pretože tento prvok je nevyhnutný pre normálna výška a stav tela. Sodík hrá úlohu „kuriéra“, ktorý do každej bunky dodáva rôzne látky, ako napríklad krvný cukor. Zabraňuje vzniku tepla alebo úpalu a 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 (100 gramov kuchynskej soli 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 významnom množstve v ražnom chlebe, slepačích vajciach, tvrdom syre, hovädzom mäse a mlieku), ale väčšinu z neho 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 vonkajšie podmienky a správna funkcia obličiek nemôže mať za následok ani 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, teda zvýšenie krvného tlaku (hypertenzia), edémy a cievne ochorenia. 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. IN Kyjevská Rus soľ sa dodávala z karpatskej oblasti, ako aj zo soľných jazier a ústí riek Čierna a 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 hlavná fráza implikuje iba jeden rok - koniec koncov, libru 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 vrstva 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. V pokojných a priateľských ľuďoch, ako aj v tých, ktorí zažívajú pozitívne emócie, napríklad u milencov sa táto látka dobre vstrebáva.

Pomocou sodíka vo vzdialenosti 113 tisíc km od Zeme vznikla 3. januára 1959 umelá kométa vyvrhnutím sodíkových pár do vesmíru zo Sovietskeho zväzu. kozmická loď letia smerom k Mesiacu. Jasná žiara sodíkovej kométy umožnila objasniť trajektóriu prvej lietadla, ktorá prechádzala po trase Zem – Mesiac.

Medzi zdroje obsahujúce vysoké množstvo sodíka patria: rafinované morská soľ, kvalita sójové omáčky, rôzne soľanky, 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.

Modernú skratku „Na“ a latinské slovo „natrium“ prvýkrát použil v roku 1811 akademik a zakladateľ Švédskej spoločnosti lekárov Jens Jakob Berzelius na označenie prírodných minerálnych solí, vrátane sódy. 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 existuje slovo „suda“, čo znamená bolesť hlavy, v dávnych dobách sa táto choroba liečila 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. Faktom je, že sodík nebolo možné získať tradičnými chemickými metódami - kvôli vysokej aktivite kovu, ale Davyho metóda bola pred vtedajším vedeckým myslením a technickým vývojom. Na začiatku 19. 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. Pre vysokú energetickú náročnosť sa alkalický spôsob priemyselne rozšíril až v r koniec XIX storočia – s príchodom pokročilejších zdrojov energie a v roku 1924 americký inžinier G. Downs zásadne zmenil proces elektrolytickej výroby sodíka, pričom alkálie nahradil 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 iba kyslík - 49,5% a kremík - 25,3%) a štvrtý medzi kovmi (iba železo - 5,08%, hliník - 7). častejšie ,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 relatívne veľké množstvá v živých organizmoch (v priemere 0,02 %, hlavne vo forme NaCl) a u živočíchov 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), preto 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: používa sa kuchynská soľ NaCl Potravinársky priemysel; 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. Z vedeckého hľadiska je izolácia alkalických kovov veľkým objavom 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). Downesova metóda tvorila základ modernej metódy získavania 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 veľké straty kovu z odparovania, pretože teploty topenia NaCl (801 °C) a teploty varu kovového sodíka (882,9 °C) sú veľmi blízke. 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. Elektródy sú napájané D.C. napätie cca 6 V, pričom sa na katóde vybijú ióny Na+ a uvoľní sa kovový sodík, ktorý vypláva nahor a vypustí sa 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 sodík (hustota pri 20 °C je 0,968 g/cm3) je ťažší ako petrolej (hustota pri 20 °C s rôznym stupňom čistenia je 0,78-0,85 g/cm3) a nepláva na jeho 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) väčšia hustota tento alkalický kov, z tohto dôvodu 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 normálnom tlaku = 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). Tepelný koeficient lineárnej rozťažnosti pre tento alkalický kov (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 a vytvára veľké množstvo solí:

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 (roztok modrej farby 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 300-350 °C vzniká amín sodný NaNH2 - bezfarebný kryštalická látka, ľahko rozložiteľné 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 chemickými vlastnosťami ako organolítne zlúčeniny, ale lepšie ako reaktivita.

Osnova prednášky:

1. Distribúcia sodíka v prírode.

2. Historické pozadie.

3. Fyzikálne vlastnosti sodíka

4. 4.Chemické vlastnosti sodíka

5. Získanie sodíka.

6. 6.Získanie sodíka.

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.

Rozširovanie, šírenienpredsiene 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 vlastnostinátrium

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; špecifické teplo(20 °C) 1,23 103 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 vlastnostinátrium

Normálny elektródový potenciál sodíka je -2,74 V; elektródový potenciál v tavenine -2,4 V. Pary sodíka farbia plameň charakteristickú jasne žltú farbu. Konfigurácia vonkajšie elektróny atóm 3s1; 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 známe veľké množstvo organosodných zlúčenín, ktoré chemické vlastnosti sú veľmi podobné organolítnym zlúčeninám, ale prevyšujú ich 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 asi 25°C, sú striebristo-biele kvapaliny, ktoré sú vysoko chemicky reaktívne a 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 získavajú zavedením kovového sodíka do ortuti; s obsahom nad 2,5 % Na (hmotn.) pri bežných teplotách sú už pevné látky.

Potvrdenienátrium.

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 elektrolyzéroch s membránou, katódy sú vyrobené zo železa alebo medi, 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.

Aplikácianátrium.

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 barna); tieto zliatiny sa vyznačujú vysokým bodom varu a koeficientom prestupu tepla a neinteragujú s konštrukčnými materiálmi. pri vysokých teplotách vyvinuté v elektrárňach.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.

DEFINÍCIA

Sodík- jedenásty prvok periodickej tabuľky. Označenie - Na z latinského "natrium". Nachádza sa v tretej tretine, skupina IA. Vzťahuje sa na kovy. Jadrový náboj je 11.

Sodík je jedným z najrozšírenejších prvkov na Zemi. Bol objavený v slnečnej atmosfére a medzihviezdnom priestore. Najdôležitejšie minerály sodíka: NaCl (halit), Na 2 SO 4 × 10H 2) (mirabelit), Na 3 AlF 6 (kryolit), Na 2 B 4 O 7 × 10H 2) (borax) atď. sodíkových solí v hydrosfére (asi 1,5 x 1016 t).

Zlúčeniny sodíka vstupujú do rastlinných a živočíšnych organizmov, v druhom prípade hlavne vo forme NaCl. V ľudskej krvi tvoria ióny Na + 0,32%, v kostiach - 0,6%, v svalovom tkanive - 0,6-1,5%.

Ako jednoduchá látka sodík je strieborno-biely kov (obrázok 1). Je taký mäkký, že sa dá ľahko krájať nožom. Sodík sa vďaka ľahkej oxidácii na vzduchu ukladá pod vrstvou petroleja.

Ryža. 1. Sodík. Vzhľad.

Atómová a molekulová hmotnosť sodíka

DEFINÍCIA

Relatívna molekulová hmotnosť látky (Mr) je číslo, ktoré ukazuje, koľkokrát je hmotnosť danej molekuly väčšia ako 1/12 hmotnosti atómu uhlíka a relatívna atómová hmotnosť prvku(A r) - koľkokrát je priemerná hmotnosť atómov chemického prvku väčšia ako 1/12 hmotnosti atómu uhlíka.

Pretože sodík vo voľnom stave existuje vo forme monoatomických molekúl Na, hodnoty jeho atómových a molekulových hmotností sa zhodujú. Rovnajú sa 22,9898.

Izotopy sodíka

Je známych dvadsať izotopov sodíka s hmotnostnými číslami od 18 do 37, z ktorých najstabilnejší je 23 Na s polčasom rozpadu kratším ako minúta.

Sodné ióny

Vonku energetická úroveň Atóm sodíka má jeden elektrón, ktorý je valenčným elektrónom:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 .

V dôsledku chemickej interakcie sa sodík vzdáva svojho jediného valenčného elektrónu, t.j. je jeho donorom a mení sa na kladne nabitý ión:

Nao-1e → Na+.

Molekula a atóm sodíka

Vo voľnom stave existuje sodík vo forme monoatomických molekúl Na. Tu sú niektoré vlastnosti charakterizujúce atóm a molekulu sodíka:

Zliatiny sodíka

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. Zliatina sodíka s draslíkom, obsahujúca 77,2 % (hmotn.) káda, je v širokom rozsahu teplôt v kvapalnom stave, má vysoký koeficient prestupu tepla a neinteraguje s väčšinou konštrukčných materiálov ani pri normálnych, ani pri zvýšených teplotách.

Sodík sa používa ako prísada na spevnenie zliatin olova.

Sodík tvorí s ortuťou tvrdú zliatinu – sodíkový amalgám, ktorý sa niekedy používa ako mäkšie redukčné činidlo namiesto čistého kovu.

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

Cvičenie

Napíšte reakčné rovnice, ktoré možno použiť na vykonanie nasledujúcich transformácií:

Na20 → NaCl → NaOH → Na.

Odpoveď

Na získanie chloridu toho istého kovu z oxidu sodného je potrebné ho rozpustiť v kyseline:

Na20+ 2HCl -> 2NaCl + H20.

Na získanie hydroxidu sodného z chloridu toho istého kovu je potrebné ho rozpustiť vo vode, treba však pamätať na to, že v tomto prípade nedochádza k hydrolýze:

NaCl+ H20 → NaOH + HCl.

Získanie sodíka z príslušného hydroxidu je možné, ak je zásada podrobená elektrolýze:

NaOH ↔ Na + + Cl -;

K(-): Na + + e → Na 0:

A(+): 4OH-4e -> 2H20 + 02.

Všeobecné informácie a spôsoby získavania

Sodík (Na) je striebristo biely alkalický kov, ktorý za normálnych podmienok na vzduchu rýchlo bledne. Obsah v zemskej kôre je 2,5 % (hmotn.). Vo vodách svetových oceánov je jeho priemerná koncentrácia 1,035 %. Živé organizmy obsahujú do 0,02 % (hmotn.) sodíka, jeho obsah v rastlinách je o niečo nižší.

Je známe, že viac ako 220 minerálov obsahuje sodík. Najbežnejšie sú chlorid sodný, alebo kuchynská soľ, NaCl, halit NaCl, alebo kamenná soľ, čílsky ľadok NaN 0 3, thenardit Na 2 S 04, mirabolit (Glauberova soľ) Na 2 SCv 10H 2 O, trona Na, H (C 0 3) 2-2 H20 atď.

Sodík je prítomný aj v rade zložitejších minerálov obsahujúcich hliník, kremík, síru a ďalšie prvky. Napríklad v jafelíne Na [ A ] Si 0 4 ], lapis lazuli (ultramarín) Na 3 [ Al 3 Si 3 0| 2] Na 2 [S 0 4], jadeit NaCl [Si 2 0 6] atď.

Množstvo zlúčenín sodíka, predovšetkým kuchynská soľ a sóda Na 2 C 0 3 10H 2 O, poznal človek už od staroveku.

V starovekom Egypte bol známy prací prostriedok (sóda), ktorý sa nazýval neter. V Aristotelovi sa to nazýva vixpovj av Plutarchovi (starom Ríme) - nitrum. V rukopisoch arabských alchymistov výraz natron zodpovedá sóde, z ktorej sa postupne v 17.-18. vzniká pojem „natra“, teda zásada, z ktorej sa dá získať kuchynská soľ. Z „natra“ pochádza moderný názov prvku. Treba poznamenať, že v mnohých krajinách západnej Európy (Veľká Británia, Francúzsko, Taliansko), ako aj v USA, sa sodík nazýva sodík.

Kovový sodík prvýkrát získal v roku 1807 anglický chemik Dewi ako výsledok elektrolýzy (alkalická metóda). Alkalická metóda sa pre svoju vysokú energetickú náročnosť industrializovala až koncom 19. storočia. Predtým sa kovový sodík získaval chemickou redukciou jeho zlúčenín uhlíkom alebo roztavenou liatinou pri vysokej teplote. Od prvej štvrtiny súčasného storočia bola alkalická metóda postupne nahradená soľnou metódou, t. j. elektrolýzou priamo taveniny chloridu sodného, ktorá obchádza fázu výroby alkálie. Elektrolýza roztavenej soli sa uskutočňuje pri 850-860 K. Na zníženie teploty topenia NaCl sa používa prídavok množstva solí, najmä NaF, KCI, CaClg atď. Elektrolýzou chloridu sodného vzniká aj ďalší cenný produkt - plynný chlór. Preto v súčasnosti soľný spôsob výroby sodíka prakticky nahradil alkalický spôsob, nehovoriac o chemických metódach.

Fyzikálne vlastnosti

Atómové charakteristiky. Atómové číslo 11, atómová hmotnosť 22,98977 a. e.m., atómový objem 23,08* 10-6 m3/mol. Atómový polomer (kovový) 0,192 nm, iónový polomer Na + 0,098 nm, kovalentný polomer 0,157 nm. Konfigurácia vonkajších elektrónových obalov atómu je 2 p 6 3 s 1. Sodík má jeden stabilný izotop, 23 Na; je známych päť rádioaktívnych izotopov s hmotnostnými číslami od 20 do 25; Polčas rozpadu izotopov sa pohybuje od tisícin sekundy (20 Na) do 2,6 roka pre 22 Na. Pri izbovej teplote má sodík asi. c. k) mriežka s periódou a = 0,42905 nm; energia mriežky 108,8 μJ/kmol. Pri nízkych teplotách dochádza k modifikácii sodíka s h.p.u. štruktúra, ktorej periódy pri 5K: a = 0,3767 nm, c = 0,6154 nm. Ionizačné potenciály atómu sodíka J (eV) 5,138, 47,20, 71,8, elektronegativita 0,9. Pracovná funkcia elektrónu φ 0 = 2,35 eV. Pracovná funkcia elektrónov pre rôzne plochy monokryštálu je φ -2,75 eV pre (100), φ = 3,10 eV pre (110), φ = 2,65 eV pre (111).

Hustota. Pri teplote miestnosti je hustota rôntgenového žiarenia sodíka p = 0,966 Mg/m3, pyknometrická hustota p = 0,971 Mg/m3.

Pri tavení sa elektrický odpor sodíka zvýši 1,451-krát. Teplotný koeficient elektrického odporu sodíka pri 273 K a = 4,34-10-3 K -1.

V sodno-platinovom termočlánku pri teplote horúceho spoja 173,16 K vyvíja t.j. d.s. £=0,29 mV a pri teplote 373,16 K£=-0,25 mV. Absolútny koeficient t.j. d.s. e = - 4,4 uV/K. Hallova konštanta pri izbovej teplote /? = 2,3-10 m3/K a /a = -2,2-10 m3/K pri 371-383 K.

Magnetická susceptibilita sodíka x = +0,70 - 10 -9 pri 293 K.

Tepelné a termodynamické. Teplota topenia sodíka / P l = = 98 ° C, bod varu? varu = 878 ° C, charakteristická teplota 6v = 160 K, špecifické teplo topenia DY PL = P7 kJ / kg. Merné teplo sublimácie pri 298 K DYa su bl = 4717 kJ/kg, špecifické teplo vyparovania DYA I sp = 3869 kJ/kg. Výparné teplo sodíka pri normálnom tlaku<-п = 3869 кДж/кг. При плавлении происходит увеличение объема на ДУ- 27,82-Ю -6 м 3 /кг или AV / V 0 = 0,0265. При повышении давления возрастает температура плавления металла, достигая 515 К при 3 ГПа и 608 при 8 ГПа. Начальное значение углового коэффициента dT / dP = 85 К/ГПа, при 7 ГПа 33 К/ГПа. Фазовых превращений в натрии до давления 8,5 ГПа не обнаружено.

Mechanické vlastnosti

Tvrdosť sodíka podľa Brinella HB = 0,7 MPa. Normálny modul pevnosti v ťahu pri izbovej teplote £=5,3 GPa. Stlačiteľnosť sodíka x = 15,99*10 -11 Pa -1.

Chemické vlastnosti

V chemických zlúčeninách vrátane hydridov vykazuje oxidačný stav + 1.

Sodík je jedným z najreaktívnejších kovov, a preto sa v prírode nevyskytuje v čistej forme. Sodík je jedným z najviac elektropozitívnych kovov; intenzívne interaguje so vzdušným kyslíkom, preto je zvyčajne uložený pod vrstvou petroleja. V sérii napätí stojí sodík ďaleko pred vodíkom a vytláča ho z vody, čím vytvára hydroxid NaOH.

Keď sa suchý vodík nechá prejsť cez mierne zahriaty sodík, vytvorí sa hydrid sodný NaH, čo je neiónová zlúčenina, do ktorej sodík vstupuje ako katión a vodík ako anión.

Oxid sodný vzniká, keď sodík horí v nedostatočnom množstve kyslíka, prudko reaguje s vodou za vzniku hydroxidu a má kryštálovú mriežku ako kazivec.

Peroxid sodný vzniká pri spaľovaní sodíka na vzduchu alebo kyslíku a je to svetložltý prášok, ktorý sa topí bez rozkladu; veľmi silné oxidačné činidlo. Mnoho organických látok sa pri kontakte s ním zapáli. Pri interakcii Na 2 0 2 s oxidom uhličitým sa uvoľňuje kyslík. Táto reakcia sa využíva v dýchacích prístrojoch používaných hasičmi a potápačmi, ako aj na regeneráciu vzduchu v uzavretých priestoroch, ako sú ponorky.

Hydroxid sodný NaOH sa tvorí vo forme bielych, veľmi hygroskopických kryštálov, topiacich sa pri 318,3 °C; hustota 2,13 Mg/m3.

Je známa zlúčenina sodíka s uhlíkom Na2C2, ktorú možno považovať za acetylénovú soľ. Preto dostal názov sodný ace-tnlid. Nitrid sodný je stabilný na suchom vzduchu, ale vodou a alkoholom sa okamžite rozkladá za vzniku amoniaku.

Sulfid sodný Na2S sa získa redukciou síranu sodného uhlíkom. Vo svojej čistej forme je Na2S bezfarebný a má kryštálovú mriežku typu CaF2. Veľmi častou zlúčeninou sodíka so sírou a kyslíkom je takzvaná Glauberova soľ Na 2 S 0 4 - 10H 2 O. Sodík spolu s bežnými chemickými zlúčeninami, ktoré sa riadia valenčným pravidlom, tvoria aj zlúčeniny kovov. V zliatinách systému Na-K vzniká Lavesova fáza zloženia KNa 2, ktorá má komplex o. c. k) kryštálová mriežka typu MgCu 2 (C15). Podobná kovová zlúčenina sa pozoruje, keď sodík reaguje s céziom. Množstvo zlúčenín kovov vzniká interakciou sodíka s kovmi skupiny I a VII B - striebro, zlato, zinok, kadmium, ortuť, gálium, cín, olovo a ďalšie prvky. Samozrejme, existujú aj výnimky. Hliník, prvok podskupiny SHV, teda neinteraguje so sodíkom ani v kvapalnom, ani v pevnom stave. Prvky III - VIIIA podskupiny periodickej tabuľky prakticky neinteragujú so sodíkom kvôli veľkému rozdielu vo veľkostnom faktore a bodoch topenia.

Oblasti použitia

Sodík je široko používaný v rôznych oblastiach techniky. Vysoká reaktivita tohto prvku predurčila jeho použitie v metalurgii ako redukčného činidla na sodno-tepelnú výrobu kovov ako titán, zirkónium, hafnium, niób a pod.. Pri výrobe niektorých druhov zliatin hliníka sa sodík a jeho soli sa používajú ako modifikátory. V chemickom priemysle sa sodík používa pri výrobe kyanidových solí, syntetického kaučuku a syntetických detergentov (detergenidov), liečiv, ako aj tetraetylu olova, antidetonačného činidla na výrobu vysokooktánového paliva pre motory. V posledných rokoch sa v jadrovej energetike rozširuje používanie čistého sodíka a jeho zliatin s draslíkom ako chladiva.

Jeho chemické zlúčeniny sú široko používané v národnom hospodárstve. Ide predovšetkým o hydroxid sodný NaOH (lúh sodný), ktorý sa používa v mydlovom priemysle, pri výrobe farieb, v celulózovom, papierenskom a ropnom priemysle, pri výrobe umelých vlákien atď. Soda - uhličitan sodný Na 2 C 0 3 - používa sa v sklárskom, celulózovom a papierenskom, potravinárskom, textilnom, ropnom a inom priemysle. V poľnohospodárstve sa sodná soľ kyseliny dusičnej NaN 0 3, známa ako čílsky dusičnan, široko používa ako hnojivo.

Sodík patrí medzi alkalické kovy. Tabuľka chemických prvkov ho ukazuje ako atóm patriaci do tretej periódy a do prvej skupiny.

Fyzikálne vlastnosti

Táto časť bude skúmať vlastnosti sodíka z fyzikálneho hľadiska. Na začiatok je to vo svojej čistej forme strieborná pevná látka s kovovým leskom a nízkou tvrdosťou. Sodík je taký mäkký, že sa dá ľahko rezať nožom. Teplota topenia tejto látky je pomerne nízka a dosahuje sedemdesiatdeväť stupňov Celzia. Atómová hmotnosť sodíka je tiež malá, o tom si povieme neskôr. Hustota tohto kovu je 0,97 g/cm3.

Chemické vlastnosti sodíka

Tento prvok má veľmi vysokú aktivitu - je schopný rýchlo a prudko reagovať s mnohými ďalšími látkami. Tabuľka chemických prvkov vám tiež umožňuje určiť takú hodnotu, ako je molárna hmotnosť - pre sodík je to dvadsaťtri. Jeden mol je množstvo látky, ktoré obsahuje 6,02 x 10 až 23. mocnina atómov (molekúl, ak je látka zložená). Keď poznáte molárnu hmotnosť prvku, môžete určiť, koľko bude vážiť konkrétny mol danej látky. Napríklad dva móly sodíka vážia štyridsaťšesť gramov. Ako je uvedené vyššie, tento kov je jedným z chemicky najaktívnejších; je alkalický; preto jeho oxid môže tvoriť alkálie (silné zásady).

Ako vznikajú oxidy

Všetky látky v tejto skupine, vrátane sodíka, možno získať spaľovaním východiskového materiálu. Kov teda reaguje s kyslíkom, čo vedie k tvorbe oxidu. Napríklad, ak spálime štyri móly sodíka, minieme jeden mól kyslíka a získame dva móly oxidu tohto kovu. Vzorec oxidu sodného je Na 2 O. Reakčná rovnica vyzerá takto: 4Na + O 2 = 2Na 2 O. Ak do výslednej látky pridáte vodu, vznikne zásada - NaOH.

Ak vezmeme jeden mól oxidu a jeden mól vody, získame dva móly zásady. Tu je rovnica pre túto reakciu: Na20 + H20 = 2NaOH. Výsledná látka sa tiež nazýva hydroxid sodný. Je to spôsobené jeho výraznými alkalickými vlastnosťami a vysokou chemickou aktivitou. Podobne ako silné kyseliny, aj žieravý sodík aktívne reaguje so soľami málo aktívnych kovov, organickými zlúčeninami atď. Pri interakcii so soľami dochádza k výmennej reakcii - vzniká nová soľ a nová zásada. Roztok hydroxidu sodného môže ľahko zničiť tkaninu, papier, pokožku a nechty, takže pri práci s ním vyžaduje dodržiavanie bezpečnostných pravidiel. Používa sa v chemickom priemysle ako katalyzátor a tiež v každodennom živote ako prostriedok na odstránenie problému upchatých potrubí.

Reakcie s halogénmi

Ide o jednoduché látky pozostávajúce z chemických prvkov, ktoré patria do siedmej skupiny periodickej tabuľky. Ich zoznam zahŕňa fluór, jód, chlór, bróm. Sodík je schopný reagovať so všetkými z nich a vytvárať zlúčeniny ako chlorid/bromid/jodid/fluorid. Na uskutočnenie reakcie musíte vziať dva móly príslušného kovu a pridať k nemu jeden mól fluóru. V dôsledku toho získame fluorid sodný v množstve dvoch mólov. Tento proces možno zapísať ako rovnicu: Na + F 2 = 2NaF. Fluorid sodný, ktorý sme získali, sa používa pri výrobe zubných pást proti zubnému kazu, ako aj čistiacich prostriedkov na rôzne povrchy. Podobne pridaním chlóru získate (kuchynská soľ), jodid sodný, ktorý sa používa pri výrobe halogenidových lámp, bromid sodný, používaný ako liek pri neurózach, nespavosti, hystérii a iných poruchách nervového systému.

S inými jednoduchými látkami

Možné sú aj reakcie sodíka s fosforom, sírou (sírou) a uhlíkom (uhlík). Tento druh chemickej interakcie je možné uskutočniť len vtedy, ak sú vytvorené špeciálne podmienky vo forme vysokej teploty. Dochádza teda k adičnej reakcii. S jeho pomocou môžete získať látky ako fosfid sodný, sulfid sodný, karbid sodný.

Príkladom je adícia atómov daného kovu k atómom fosforu. Ak vezmete tri móly príslušného kovu a jeden mól druhej zložky a potom ich zahrejete, získate jeden mól fosfidu sodného. Túto reakciu možno zapísať v tvare nasledujúcej rovnice: 3Na + P = Na 3 P. Okrem toho môže sodík reagovať s dusíkom aj s vodíkom. V prvom prípade sa vytvorí nitrid tohto kovu, v druhom - hydrid. Príklady zahŕňajú nasledujúce rovnice chemických reakcií: 6Na + N2 = 2Na3N; 2Na + H2 = 2NaH. Prvá interakcia vyžaduje elektrický výboj, druhá vyžaduje vysokú teplotu.

Reakcie s kyselinami

Charakteristiky sodíka nekončia len pri jednoduchých. Tento kov tiež reaguje so všetkými kyselinami. V dôsledku takýchto chemických interakcií vzniká aj vodík. Napríklad, keď príslušný kov reaguje s kyselinou chlorovodíkovou, vzniká kuchynská soľ a vodík, ktorý sa odparuje. Túto reakciu možno vyjadriť pomocou reakčnej rovnice: Na + HCl = NaCl + H2. Tento druh chemickej interakcie sa nazýva substitučná reakcia. Pomocou neho môžete tiež získať soli, ako je fosforečnan, dusičnan, dusitan, síran, siričitan a uhličitan sodný.

Interakcia so soľami

Sodík reaguje so soľami všetkých kovov okrem draslíka a vápnika (sú chemicky aktívnejšie ako príslušný prvok). V tomto prípade, rovnako ako v predchádzajúcom, dochádza k substitučnej reakcii. Atómy príslušného kovu nahradia atómy chemicky slabšieho kovu. Zmiešaním dvoch mólov sodíka a jedného mólu dusičnanu horečnatého teda získame dva móly, ako aj čistého horčíka – jeden mól. Rovnicu pre túto reakciu možno napísať nasledovne: 2Na + Mg(NO 3) 2 = 2NaNO 3 + Mg. Rovnakým princípom je možné získať mnoho ďalších sodných solí. Tento spôsob možno použiť aj na získanie kovov z ich solí.

Čo sa stane, ak k sodíku pridáte vodu?

Toto je možno jedna z najbežnejších látok na planéte. A predmetný kov je tiež schopný vstúpiť do chemickej interakcie s ním. V tomto prípade sa tvorí žieravý sodík alebo hydroxid sodný, o ktorom sme už hovorili vyššie.

Na vykonanie takejto reakcie budete musieť vziať dva móly sodíka, pridať k nemu vodu, tiež v množstve dvoch mólov, a ako výsledok dostaneme dva móly hydroxidu a jeden mól vodíka, ktorý sa uvoľňuje v vo forme plynu so štipľavým zápachom.

Sodík a jeho účinky na organizmy

Po preskúmaní tohto kovu z chemického hľadiska prejdime k tomu, aké sú biologické vlastnosti sodíka. Je to jeden z dôležitých mikroelementov. V prvom rade je to jedna zo zložiek živočíšnej bunky. Tu plní dôležité funkcie: spolu s draslíkom podporuje, podieľa sa na tvorbe a šírení nervových vzruchov medzi bunkami, je nevyhnutným chemickým prvkom pre osmotické procesy (čo je nevyhnutné napr. pre fungovanie obličkových buniek). Okrem toho je sodík zodpovedný za rovnováhu vody a soli v bunke. Bez tohto chemického prvku je tiež nemožný transport glukózy krvou, ktorý je tak potrebný pre fungovanie mozgu. Tento kov sa tiež podieľa na procese svalovej kontrakcie.

Tento mikroelement potrebujú nielen zvieratá - sodík v tele rastlín tiež plní dôležité funkcie: podieľa sa na procese fotosyntézy, pomáha transportovať sacharidy a je tiež potrebný na prechod organických a anorganických látok cez membrány.

Nadbytok a nedostatok sodíka

Nadmerná konzumácia soli počas dlhého obdobia môže viesť k zvýšeniu hladiny tohto chemického prvku v tele. Príznaky nadbytku sodíka môžu zahŕňať zvýšenú telesnú teplotu, opuch, zvýšenú nervovú dráždivosť a poruchu funkcie obličiek. Ak sa takéto príznaky objavia, musíte zo stravy odstrániť kuchynskú soľ a potraviny obsahujúce veľa tohto kovu (zoznam bude uvedený nižšie) a potom sa okamžite poraďte s lekárom. Znížený obsah sodíka v tele vedie aj k nepríjemným symptómom a dysfunkcii orgánov. Tento chemický prvok sa môže vyplaviť pri dlhodobom užívaní diuretík alebo pri pití len čistenej (destilovanej) vody, pri zvýšenom potení a dehydratácii organizmu. Príznaky nedostatku sodíka sú smäd, suchá koža a sliznice, vracanie a nevoľnosť, zlá chuť do jedla, poruchy vedomia a apatia, tachykardia a zastavenie správnej funkcie obličiek.

Potraviny s vysokým obsahom sodíka

Aby ste sa vyhli príliš vysokému alebo príliš nízkemu obsahu príslušného chemického prvku v tele, musíte vedieť, ktorá potravina ho obsahuje najviac. V prvom rade je to už vyššie spomínaná kuchynská soľ. Skladá sa zo štyridsať percent sodíka. Môže to byť aj morská soľ. Okrem toho sa tento kov nachádza v sójových bôboch a sójovej omáčke. Veľké množstvo sodíka sa nachádza v morských plodoch. Ide o morské riasy, väčšinu druhov rýb, krevety, chobotnice, krabie mäso, kaviár, raky atď. Obsah sodíka v nich je spôsobený tým, že tieto organizmy žijú v slanom prostredí s vysokou koncentráciou solí rôznych kovov dôležité pre normálne fungovanie organizmu.

Použitie tohto kovu a niektorých jeho zlúčenín

Využitie sodíka v priemysle je veľmi všestranné. V prvom rade sa táto látka používa v chemickom priemysle. Tu je potrebné získať látky, ako je hydroxid príslušného kovu, jeho fluorid, sírany a dusičnany. Okrem toho sa používa ako silné redukčné činidlo na izoláciu čistých kovov z ich solí. Na takéto účely je určený špeciálny technický sodík. Jeho vlastnosti sú zaznamenané v GOST 3273-75. Vzhľadom na vyššie uvedené silné redukčné vlastnosti je sodík široko používaný v metalurgii.

Tento chemický prvok nachádza svoje využitie aj vo farmaceutickom priemysle, kde je najčastejšie potrebný na získanie svojho bromidu, ktorý je jednou z hlavných zložiek mnohých sedatív a antidepresív. Okrem toho sa sodík môže použiť pri výrobe plynových výbojok - budú to zdroje jasne žltého svetla. Chemická zlúčenina ako chlorečnan sodný (NaClO 3) ničí mladé rastliny, preto sa používa na ich odstránenie zo železničných tratí, aby sa zabránilo ich prerastaniu. Kyanid sodný je široko používaný v priemysle ťažby zlata. S jeho pomocou sa tento kov získava z hornín.

Ako získate sodík?

Najbežnejšou metódou je reakcia uhličitanu príslušného kovu s uhlíkom. Na to je potrebné zohriať dve špecifikované látky na teplotu okolo tisíc stupňov Celzia. V dôsledku toho vznikajú dve chemické zlúčeniny: sodík a výpary. Keď jeden mól uhličitanu sodného reaguje s dvoma mólmi uhlíka, získajú sa dva móly požadovaného kovu a tri móly oxidu uhoľnatého. Rovnicu pre vyššie uvedenú reakciu možno napísať nasledovne: NaC03 + 2C = 2Na + 3CO. Podobným spôsobom možno tento chemický prvok získať z jeho iných zlúčenín.

Kvalitatívne reakcie

Prítomnosť sodíka+, podobne ako akýchkoľvek iných katiónov alebo aniónov, možno určiť špeciálnymi chemickými manipuláciami. Kvalitatívna reakcia na sodíkový ión je spaľovanie – ak je prítomný, plameň sa zafarbí do žlta.

Kde sa v prírode dá daný chemický prvok nachádzať?

Po prvé, ako už bolo spomenuté, je jednou zo zložiek živočíšnych aj rastlinných buniek. Jeho vysoká koncentrácia sa pozoruje aj v morskej vode. Okrem toho je sodík súčasťou niektorých minerálov. Toto je napríklad sylvinit, ktorého vzorec je NaCl. KCl, ako aj karnalit, ktorého vzorec je KCl.MgCl 2 .6H 2 O. Prvý z nich má heterogénnu štruktúru so striedajúcimi sa viacfarebnými časťami, jeho farba môže zahŕňať oranžovú, ružovú, modrú a červenú. Tento minerál je úplne rozpustný vo vode. Karnalit, v závislosti od miesta vzniku a nečistôt, môže mať aj rôzne farby. Môže byť červená, žltá, biela, svetlomodrá a tiež priehľadná. Má slabý lesk a svetelné lúče sa v ňom silno lámu. Tieto dva minerály slúžia ako suroviny na výrobu kovov, ktoré sú súčasťou ich zloženia: sodík, draslík, horčík.

Vedci sa domnievajú, že kov, ktorý sme skúmali v tomto článku, je jedným z najbežnejších v prírode, pretože tvorí dve a pol percenta v zemskej kôre.