ნატრიუმის ატომური წონა. ნატრიუმი (Na) არის ორგანიზმში წყლის ბალანსის მთავარი რეგულატორი. დაჟანგვა და წვა

ნატრიუმი მეტალია თუ არალითონი? მეორე ვარიანტის დაჯერება შეცდომაა. ნატრიუმი არის რბილი, მოვერცხლისფრო-თეთრი ლითონი, რომელიც ჩნდება პერიოდულ ცხრილში 11 ატომურ ნომერზე.

უფრო მეტიც, ის (უფრო სწორად მისი ნაერთები) ცნობილია უძველესი დროიდან! ბიბლიაშიც კი მოიხსენიება ნატრიუმი, როგორც საწმენდი საშუალებების ინგრედიენტი. თუმცა, ეს ისტორიული შენიშვნაა, თუმცა საინტერესო. ახლა ღირს ამ ელემენტის მახასიათებლებზე და მის სხვა მახასიათებლებზე საუბარი.

ფიზიკური თვისებები

ასე რომ, პასუხი კითხვაზე "ნატრიუმი მეტალია თუ არამეტალი?" ძალიან ნათელი. მხოლოდ ამ ნივთიერების შეხედვითაც კი ყველაფერს გაიგებ. აშკარაა, რომ Who-ს, სხვათა შორის, მართალია მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერი აქვს, მაგრამ თხელ ფენებში იისფერი ელფერი აქვს.

ეს არის ძალიან პლასტიკური ნივთიერება. რბილი ლითონები არის ის, რომლებიც შეიძლება გაყალბდეს დიდი ძალისხმევის გარეშე და ასევე ხასიათდება დრეკადობითა და დნობადობით. მაგრამ ნატრიუმთან დაკავშირებით, ეს სიტყვა შეიძლება გამოყენებულ იქნას პირდაპირი მნიშვნელობით. მისი დაჭრა შესაძლებელია დანით ძალისხმევის გარეშე. სხვათა შორის, ახალი ნაჭერი ძალიან ნათლად ანათებს. სხვა თვისებები მოიცავს:

სიმჭიდროვე. ნორმალურ პირობებში - 0,971 გ/სმ³.
დნობის და დუღილის წერტილები არის 97,81 °C და 882,95 °C, შესაბამისად.
მოლური თბოტევადობა - 28,23 ჯ/(კ.მოლი).
შერწყმისა და აორთქლების სპეციფიკური სითბო არის 2,64 კჯ/მოლი და 97,9 კჯ/მოლი, შესაბამისად.
მოლური მოცულობა - 23,7 სმ³/მოლ.

აღსანიშნავია, რომ წნევის ქვეშ ნატრიუმი (Na) წითლდება და გამჭვირვალე ხდება. ამ მდგომარეობაში, ეს ლითონი ძალიან ჰგავს ლალს.

თუ მას ოთახის ტემპერატურაზე მოათავსებთ, ის ქმნის კრისტალებს კუბური სიმეტრიით. თუმცა, მისი დაწევით −268 °C-მდე, შეგიძლიათ ნახოთ, როგორ გარდაიქმნება ლითონი ექვსკუთხა ფაზაში. იმის გასაგებად, რაზე ვსაუბრობთ, უბრალოდ გაიხსენეთ გრაფიტი. ეს არის ექვსკუთხა კრისტალის მთავარი მაგალითი.

დაჟანგვა და წვა

ახლა ჩვენ შეგვიძლია გადავიდეთ ნატრიუმის (Na) ქიმიურ თვისებებზე. ეს ტუტე ლითონი, ჰაერის ზემოქმედებისას, ადვილად იჟანგება. შედეგად წარმოიქმნება ნატრიუმის ოქსიდი (Na 2 O). უფერო კუბურ კრისტალებს ჰგავს. ეს არის მარილის წარმომქმნელი ორობითი არაორგანული ნივთიერება, რომელიც გამოიყენება როგორც რეაგენტი სინთეზის პროცესში. იგი გამოიყენება ნატრიუმის ჰიდროქსიდის და სხვა ნაერთების დასამზადებლად.

ამიტომ, ლითონის ჟანგბადის ზემოქმედებისგან დასაცავად, იგი ინახება ნავტში.

მაგრამ წვის დროს წარმოიქმნება ნატრიუმის პეროქსიდი (Na 2 O 2). ისინი ჰგავს თეთრ-ყვითელ კრისტალებს, რომლებსაც ახასიათებთ წყალთან ძლიერი ურთიერთქმედება, რომელსაც თან ახლავს სითბოს გამოყოფა. Na 2 O 2 გამოიყენება აბრეშუმის, მატყლის, ქსოვილების, ჩალის, ვისკოზის და ხის მერქნის გასათეთრებლად.

რეაქციები წყალთან

მოვერცხლისფრო-თეთრი რბილი ლითონის ნატრიუმი ასევე წარმატებით ურთიერთქმედებს H2O-თან. წყალთან რეაქცია ძალიან მძაფრია. ამ სითხეში მოთავსებული ნატრიუმის პატარა ნაჭერი ცურავს ზედაპირზე და წარმოქმნილი სითბოს გამო იწყებს დნობას. შედეგად, ის იქცევა თეთრ ბურთად, რომელიც სწრაფად მოძრაობს წყლის ზედაპირზე სხვადასხვა მიმართულებით.

ამ ძალიან სანახაობრივ რეაქციას თან ახლავს წყალბადის გამოყოფა. ასეთი ექსპერიმენტის ჩატარებისას სიფრთხილეა საჭირო, რადგან შეიძლება აალდეს. და ყველაფერი ხდება შემდეგი განტოლების მიხედვით: 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2.

ურთიერთქმედება არამეტალებთან

ნატრიუმი არის ლითონი, მას ასევე შეიძლება ეწოდოს ძლიერი შემცირების აგენტი, რაც არის. თუმცა, სხვა ტუტე ნივთიერებების მსგავსად. ასე რომ, ის ენერგიულად რეაგირებს ბევრ არამეტალთან, გარდა ნახშირბადის, იოდისა და კეთილშობილი გაზებისა, რომლებიც მოიცავს რადიოაქტიურ რადონს, კრიპტონს, ნეონს, ქსენონს, არგონს და ჰელიუმს. ასეთი რეაქციები ასე გამოიყურება: 2Na + Cl 2 → 2NaCl. ან აი კიდევ ერთი მაგალითი: 2Na + H 2 → 250-450 °C 2NaH.

აღსანიშნავია, რომ ნატრიუმი უფრო აქტიურია ვიდრე ლითიუმი. პრინციპში, მას შეუძლია რეაგირება აზოტთან, მაგრამ ძალიან ცუდად (ნათელ გამონადენში). ამ ურთიერთქმედების შედეგად წარმოიქმნება არასტაბილური ნივთიერება, რომელსაც ეწოდება ნატრიუმის ნიტრიდი. ეს არის მუქი ნაცრისფერი კრისტალები, რომლებიც რეაგირებენ წყალთან და იშლება გაცხელებისას. ისინი იქმნება განტოლების მიხედვით: 6Na + N 2 → 2Na 3 N.

რეაქციები მჟავებთან

ისინი ასევე უნდა იყოს ჩამოთვლილი, საუბარი ნატრიუმის ქიმიურ მახასიათებლებზე. ეს ნივთიერება რეაგირებს განზავებულ მჟავებთან, როგორც ჩვეულებრივი ლითონი. ეს ასე გამოიყურება: 2Na + 2HCl → 2NaCl + H2.

ნატრიუმი განსხვავებულად ურთიერთქმედებს კონცენტრირებულ ნივთიერებებთან, რომლებსაც ახასიათებთ ჟანგვითი რეაქციები; ასეთ რეაქციებს თან ახლავს შემცირების პროდუქტების გამოყოფა. აქ არის ფორმულის მაგალითი: 8Na + 10NHO 3 → 8NaNO 3 + 3H 2 O.

აღსანიშნავია ისიც, რომ ტუტე მეტალის ნატრიუმი ადვილად იხსნება თხევად ამიაკში (NH 3), რომლის 10%-იანი ხსნარი ყველასთვის კარგად არის ცნობილი ამიაკის სახელით. განტოლება ასე გამოიყურება: Na + 4NH3 → - 40°C Na 4. ამ რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება ლურჯი ხსნარი.

ლითონი ასევე ურთიერთქმედებს აირისებრ ამიაკთან, მაგრამ გაცხელებისას. ეს რეაქცია ასე გამოიყურება: 2Na + 2NH3 → 35 0°C 2NaNH 2 + H 2.

სხვა კავშირები

ნატრიუმის ძირითადი თვისებების ჩამოთვლისას ისიც უნდა აღინიშნოს, რომ მას შეუძლია ურთიერთქმედება ვერცხლისწყალთან, უნიკალურ ელემენტთან, რომელიც ნორმალურ პირობებში თეთრ-ვერცხლის მძიმე სითხეა, თანაც ლითონი.

ამ რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება შენადნობი. მისი ზუსტი სახელია ნატრიუმის ამალგამი. ეს ნივთიერება გამოიყენება როგორც შემცირების აგენტი, მისი თვისებები უფრო რბილია ვიდრე სუფთა ლითონი. თუ მას კალიუმით გააცხელებთ, მიიღებთ თხევად შენადნობას.

ეს ლითონი ასევე შეიძლება დაითხოვოს ეგრეთ წოდებულ გვირგვინის ეთერებში - მაკროტეროციკლურ ნაერთებში, მაგრამ მხოლოდ ორგანული გამხსნელების თანდასწრებით. ამ რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება ალკალიდი (მარილი, ძლიერი აღმდგენი საშუალება) ან ელექტროდი (ლურჯი გამხსნელი).

ასევე შეუძლებელია არ აღვნიშნოთ, რომ ალკილის ჰალოიდები, რომლებიც წარმოადგენენ ჰალოგენ-ნახშირბადის ნივთიერებებს, ნატრიუმის ჭარბი რაოდენობით იძლევა ნატრიუმის ნაერთებს. ჰაერში ისინი ჩვეულებრივ სპონტანურად ანთებენ. და წყალში ისინი ფეთქდებიან.

განაცხადი

ნატრიუმის თვისებები და მახასიათებლები საშუალებას აძლევს მას ფართოდ გამოიყენონ მრეწველობაში, მეტალურგიაში და მოსამზადებელ ქიმიაში, როგორც ძლიერი შემცირების აგენტი. გარდა ამისა, ეს ნივთიერება მონაწილეობს:

ორგანული გამხსნელების გაშრობისას.
გოგირდ-ნატრიუმის ბატარეების წარმოებაში.
სატვირთო მანქანების ძრავების გამოსაბოლქვი სარქველებში. თხევადი გამათბობელის როლს ასრულებს.
ელექტრო სადენების წარმოებაში, რომლებიც განკუთვნილია მაღალი დენებისაგან.
შენადნობებში ცეზიუმთან, რუბიდიუმთან და კალიუმთან ერთად. ამ ნივთიერებებთან ერთად ნატრიუმი ქმნის მაღალეფექტურ გამაგრილებელს, რომელიც, სხვათა შორის, გამოიყენება ატომურ რეაქტორებში სწრაფი ნეიტრონებისთვის.
გაზის გამომშვებ ნათურებში.

და ეს მხოლოდ მისი გამოყენების სფეროა. მაგრამ მსოფლიოში ყველაზე გავრცელებული ნივთიერება არის ნატრიუმის ქლორიდი. ის თითქმის ყველა სახლში გვხვდება, რადგან ეს არის სუფრის მარილი.

ასევე შეუძლებელია არ აღინიშნოს, რომ დედამიწის ქერქი შედგება 2,6% ნატრიუმისგან. და ზოგადად, ბუნებაში ყველაზე გავრცელებული ელემენტების რეიტინგში მე-7 ადგილზეა და ყველაზე გავრცელებული ლითონების სიაში მე-5 ადგილზეა. ბუნებაში ნატრიუმის სუფთა სახით პოვნა შეუძლებელია, რადგან ის ქიმიურად აქტიურია, მაგრამ დიდი რაოდენობით გვხვდება სულფატის, კარბონატის, ნიტრატისა და ქლორიდის სახით.

ბიოლოგიური როლი

ასე რომ, ყველა საფუძვლები თემაზე "ნატრიუმი მეტალია თუ არამეტალი?" ითქვა. და ბოლოს, რამდენიმე სიტყვა ამ ნივთიერების ბიოლოგიურ როლზე.

ნატრიუმი ნებისმიერი ცოცხალი ორგანიზმის განუყოფელი ნაწილია. გამონაკლისი არც ადამიანია. აქ არის მისი როლები:

ინარჩუნებს ოსმოსურ წნევას.
გადააქვს ნახშირორჟანგი.
ახდენს წყლის ბალანსის ნორმალიზებას.
ხელს უწყობს გლუკოზის, ამინომჟავების, ანიონების ტრანსპორტირებას უჯრედის მემბრანების მეშვეობით.
მისი გაცვლა კალიუმის იონებთან გავლენას ახდენს მოქმედების პოტენციალის ფორმირებაზე.
დადებითად მოქმედებს ცილის ცვლაზე.
მონაწილეობს დატენიანების პროცესში.

ნატრიუმი შედის თითქმის ყველა პროდუქტში. მაგრამ მისი ძირითადი წყაროა მარილი და საცხობი სოდა. ვიტამინი D აუმჯობესებს ამ ნივთიერების შეწოვას.

ნატრიუმის დეფიციტი არ ხდება, მაგრამ პრობლემები, რომლებიც დაკავშირებულია არასაკმარისი რაოდენობით მოხმარებასთან, შეიძლება წარმოიშვას მარხვის დროს. ეს სავსეა წონის დაკლებით, ღებინებით, მონოსაქარიდების შეწოვის დარღვევით და კუჭ-ნაწლავის ტრაქტში გაზების წარმოქმნით. განსაკუთრებით მძიმე შემთხვევებში ვითარდება ნევრალგია და კრუნჩხვები. ამიტომ, უმჯობესია არ დაექვემდებაროთ თქვენს სხეულს მძიმე შიმშილს.

ნატრიუმი(ნატრიუმი), Na, მენდელეევის პერიოდული სისტემის I ჯგუფის ქიმიური ელემენტი: ატომური ნომერი 11, ატომური მასა 22,9898; მოვერცხლისფრო-თეთრი რბილი მეტალი, რომელიც სწრაფად იჟანგება ჰაერში ზედაპირიდან. ბუნებრივი ელემენტი შედგება ერთი სტაბილური იზოტოპისგან, 23 Na.

ისტორიული ცნობა.ნატრიუმის ბუნებრივი ნაერთები - სუფრის მარილი NaCl, სოდა Na 2 CO 3 - ცნობილი იყო უძველესი დროიდან. სახელწოდება "ნატრიუმი" მომდინარეობს არაბული ნატრუნი, ბერძნულიდან. ნიტრონი, თავდაპირველად ნატურალურ სოდას მოიხსენიებდნენ. უკვე მე-18 საუკუნეში ქიმიკოსებმა იცოდნენ ნატრიუმის მრავალი სხვა ნაერთი. თუმცა, თავად ლითონი მხოლოდ 1807 წელს მიიღო G. Davy-მ კაუსტიკური სოდა NaOH-ის ელექტროლიზით. დიდ ბრიტანეთში, აშშ-ში, საფრანგეთში ელემენტს უწოდებენ ნატრიუმს (ესპანური სიტყვიდან სოდა - სოდა), იტალიაში - სოდიო.

ნატრიუმის განაწილება ბუნებაში.ნატრიუმი არის ტიპიური ელემენტი დედამიწის ქერქის ზედა ნაწილში. მისი საშუალო შემცველობა ლითოსფეროში არის 2,5% მასის მიხედვით, მჟავე ანთებით ქანებში (გრანიტები და სხვა) 2,77, ძირითად ქანებში (ბაზალტები და სხვა) 1,94, ულტრაბაზისურ ქანებში (მანტიის ქანები) 0,57. Na + და Ca 2+-ის იზომორფიზმის გამო, მათი იონური რადიუსების სიახლოვის გამო, ცეცხლგამძლე ქანებში წარმოიქმნება ნატრიუმ-კალციუმის ფელდსპარები (პლაგიოკლაზები). ბიოსფეროში შეიმჩნევა ნატრიუმის მკვეთრი დიფერენციაცია: დანალექი ქანები, საშუალოდ, გამოფიტულია ნატრიუმში (0,66% თიხასა და ფიქალში), ის მცირეა უმეტეს ნიადაგებში (საშუალოდ 0,63%). ნატრიუმის მინერალების საერთო რაოდენობაა 222. Na სუსტად არის შენარჩუნებული კონტინენტებზე და მდინარეებით შემოტანილია ზღვებსა და ოკეანეებში, სადაც მისი საშუალო შემცველობა შეადგენს 1,035% (Na არის ზღვის წყლის მთავარი მეტალის ელემენტი). აორთქლების დროს ნატრიუმის მარილები დეპონირდება ზღვისპირა ლაგუნებში, აგრეთვე სტეპებისა და უდაბნოების კონტინენტურ ტბებში, რაც ქმნის მარილის შემცველი ქანების ფენებს. ძირითადი მინერალები, რომლებიც ნატრიუმის და მისი ნაერთების წყაროა არის ჰალიტი (კლდის მარილი) NaCl, ჩილეს მარილი NaNO 3, ტენარდიტი Na 2 SO 4, მირაბილიტი Na 2 SO 4 10H 2 O, ტრონა NaH(CO 3) 2 2H 2 O Na მნიშვნელოვანი ბიოელემენტია, ცოცხალი მატერია შეიცავს საშუალოდ 0,02% Na-ს; ცხოველებში უფრო მეტია, ვიდრე მცენარეებში.

ნატრიუმის ფიზიკური თვისებები.ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე ნატრიუმი კრისტალიზდება კუბურ გისოსში, a = 4,28 Å. ატომური რადიუსი 1,86Å, იონური რადიუსი Na+ 0,92Å. სიმკვრივე 0,968 გ/სმ 3 (19,7 °C), დნობის წერტილი 97,83 °C, დუღილის წერტილი 882,9 °C; სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე (20 °C) 1.23 10 3 ჯ/(კგ K) ან 0.295 კალ/(გგ გრადუსი); თბოგამტარობის კოეფიციენტი 1,32·10 2 W/(m·K) ან 0,317 კალ/(სმ·წმ· გრადუსი); წრფივი გაფართოების ტემპერატურული კოეფიციენტი (20 °C) 7,1·10 -5; ელექტრული წინაღობა (0 °C) 4.3·10 -8 ohm·m (4.3·10 -6 ohm·cm). ნატრიუმი არის პარამაგნიტური, სპეციფიური მაგნიტური მგრძნობელობა +9,2·10 -6; ძალიან პლასტიკური და რბილი (ადვილად იჭრება დანით).

ნატრიუმის ქიმიური თვისებები.ნატრიუმის ნორმალური ელექტროდის პოტენციალი არის -2,74 ვ; ელექტროდის პოტენციალი დნობაში -2,4 ვ. ნატრიუმის ორთქლი აფერადებს ცეცხლს დამახასიათებელ ნათელ ყვითელ ფერს. ატომის გარე ელექტრონების კონფიგურაცია არის 3s 1; ყველა ცნობილ ნაერთში ნატრიუმი ერთვალენტიანია. მისი ქიმიური აქტივობა ძალიან მაღალია. ჟანგბადთან უშუალო ურთიერთქმედებისას, პირობებიდან გამომდინარე, წარმოიქმნება Na 2 O ოქსიდი ან Na 2 O 2 პეროქსიდი - უფერო კრისტალური ნივთიერებები. წყალთან ერთად ნატრიუმი აყალიბებს ჰიდროქსიდს NaOH და H2; რეაქციას შეიძლება ახლდეს აფეთქება. მინერალური მჟავები ნატრიუმთან ერთად ქმნიან წყალში ხსნად მარილებს, თუმცა ნატრიუმი შედარებით ინერტულია 98-100% გოგირდმჟავასთან მიმართებაში.

ნატრიუმის რეაქცია წყალბადთან იწყება 200 °C ტემპერატურაზე და იწვევს NaH ჰიდრიდის, უფერო ჰიგიროსკოპული კრისტალური ნივთიერების წარმოქმნას. ნატრიუმი ჩვეულებრივ ტემპერატურაზეც კი უშუალოდ რეაგირებს ფტორთან და ქლორთან, ბრომთან - მხოლოდ გაცხელებისას; იოდთან პირდაპირი ურთიერთქმედება არ შეინიშნება. იგი ძალადობრივად რეაგირებს გოგირდთან, წარმოქმნის ნატრიუმის სულფიდს; ნატრიუმის ორთქლის ურთიერთქმედება აზოტთან მშვიდი ელექტრული გამონადენის ველში იწვევს Na 3 N ნიტრიდის წარმოქმნას, ხოლო ნახშირბადთან 800-900 ° C ტემპერატურაზე - Na-ს წარმოებამდე. 2 C 2 კარბიდი.

ნატრიუმი იხსნება თხევად ამიაკში (34,6 გ 100 გ NH 3-ზე 0°C-ზე) ამიაკის კომპლექსების წარმოქმნით. როდესაც აირისებრი ამიაკი გადადის გამდნარ ნატრიუმში 300-350 °C ტემპერატურაზე, წარმოიქმნება ნატრიუმის ამინი NaNH 2 - უფერო კრისტალური ნივთიერება, რომელიც ადვილად იშლება წყლის მიერ. ცნობილია ნატრიუმის ორგანული ნაერთების დიდი რაოდენობა, რომლებიც ქიმიური თვისებებით ძალიან ჰგავს ორგანოოლითიუმის ნაერთებს, მაგრამ აღემატება მათ რეაქტიულობით. ნატრიუმის ორგანული ნაერთები გამოიყენება ორგანულ სინთეზში, როგორც ალკილატორული აგენტები.

ნატრიუმი არის მრავალი პრაქტიკულად მნიშვნელოვანი შენადნობის კომპონენტი. Na - K შენადნობები, რომლებიც შეიცავს 40-90% K (წონის) დაახლოებით 25 ° C ტემპერატურაზე, არის ვერცხლისფერი თეთრი სითხეები, ხასიათდება მაღალი ქიმიური აქტივობით, ჰაერში აალებადი. თხევადი Na-K შენადნობების ელექტროგამტარობა და თბოგამტარობა ნაკლებია Na-სა და K-ის შესაბამის მნიშვნელობებზე. ნატრიუმის ამალგამები ადვილად მიიღება ვერცხლისწყალში მეტალის ნატრიუმის შეყვანით; 2,5%-ზე მეტი Na-ს შემცველობით (წონით) ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე ისინი უკვე მყარია.

ნატრიუმის მიღება.ნატრიუმის წარმოების მთავარი სამრეწველო მეთოდია გამდნარი NaCl მარილის ელექტროლიზი, რომელიც შეიცავს დანამატებს KCl, NaF, CaCl 2 და სხვა, რაც ამცირებს მარილის დნობის ტემპერატურას 575-585 °C-მდე. სუფთა NaCl-ის ელექტროლიზი გამოიწვევს ნატრიუმის დიდ დანაკარგებს აორთქლების შედეგად, ვინაიდან NaCl-ის დნობის წერტილები (801 °C) და NaCl-ის დუღილის წერტილები (882,9 °C) ძალიან ახლოს არის. ელექტროლიზი ტარდება დიაფრაგმის მქონე ელექტროლიზატორებში, კათოდები დამზადებულია რკინის ან სპილენძისგან, ხოლო ანოდები - გრაფიტისგან. ქლორი იწარმოება ნატრიუმთან ერთად. ნატრიუმის მიღების ძველი მეთოდია გამდნარი ნატრიუმის ჰიდროქსიდის NaOH ელექტროლიზი, რომელიც გაცილებით ძვირია ვიდრე NaCl, მაგრამ ელექტროლიტურად იშლება დაბალ ტემპერატურაზე (320-330 °C).

ნატრიუმის გამოყენება.ნატრიუმი და მისი შენადნობები ფართოდ გამოიყენება როგორც გამაგრილებლები იმ პროცესებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ ერთგვაროვან გათბობას 450-650 °C დიაპაზონში - თვითმფრინავის ძრავის სარქველებში და განსაკუთრებით ატომურ ელექტროსადგურებში. ამ უკანასკნელ შემთხვევაში, Na - K შენადნობები ემსახურება როგორც თხევადი ლითონის გამაგრილებელს (ორივე ელემენტს აქვს მცირე თერმული ნეიტრონის შთანთქმის ჯვარი სექციები, Na 0.49 ბეღელისთვის), ეს შენადნობები ხასიათდება მაღალი დუღილის წერტილებით და სითბოს გადაცემის კოეფიციენტებით და არ ურთიერთქმედებს სტრუქტურულ მასალებთან. ელექტროსადგურებში განვითარებულ მაღალ ტემპერატურაზე.ატომური რეაქტორები. NaPb ნაერთი (წონის 10% Na) გამოიყენება ტეტრაეთილის ტყვიის - ყველაზე ეფექტური დარტყმის საწინააღმდეგო აგენტის წარმოებაში. ტყვიაზე დაფუძნებულ შენადნობში (0,73% Ca, 0,58% Na და 0,04% Li), რომელიც გამოიყენება სარკინიგზო ვაგონების ღერძების საკისრების დასამზადებლად, ნატრიუმი არის გამაძლიერებელი დანამატი. მეტალურგიაში ნატრიუმი ემსახურება როგორც აქტიური შემცირების საშუალება ზოგიერთი იშვიათი ლითონის (Ti, Zr, Ta) წარმოებაში მეტალოთერმული მეთოდებით; ორგანულ სინთეზში - შემცირების, კონდენსაციის, პოლიმერიზაციის რეაქციებში და სხვა.

ნატრიუმის მაღალი ქიმიური აქტივობის გამო, მისი მოპყრობა სიფრთხილეს მოითხოვს. განსაკუთრებით საშიშია წყალი ნატრიუმთან შეხების შემთხვევაში, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ხანძარი და აფეთქება. თვალები უნდა იყოს დაცული სათვალეებით, ხელები სქელი რეზინის ხელთათმანებით; ნატრიუმის სველ კანთან ან ტანსაცმელთან შეხებამ შეიძლება გამოიწვიოს მძიმე დამწვრობა.

ნატრიუმი ორგანიზმში.ნატრიუმი არის ერთ-ერთი მთავარი ელემენტი, რომელიც მონაწილეობს ცხოველებისა და ადამიანების მინერალურ მეტაბოლიზმში. შეიცავს ძირითადად უჯრედგარე სითხეებში (დაახლოებით 10 მმოლ/კგ ადამიანის ერითროციტებში, 143 მმოლ/კგ სისხლის შრატში); მონაწილეობს ოსმოსური წნევისა და მჟავა-ტუტოვანი ბალანსის შენარჩუნებაში, ნერვული იმპულსების გამტარობაში. ადამიანის ყოველდღიური მოთხოვნილება ნატრიუმის ქლორიდზე მერყეობს 2-დან 10 გ-მდე და დამოკიდებულია ამ მარილის რაოდენობაზე, რომელიც დაკარგავს ოფლის გამოყოფას. ნატრიუმის იონების კონცენტრაციას ორგანიზმში ძირითადად თირკმელზედა ჯირკვლის ქერქის ჰორმონი – ალდოსტერონი არეგულირებს. ნატრიუმის შემცველობა მცენარეთა ქსოვილებში შედარებით მაღალია (დაახლოებით 0,01% სველი წონის მიხედვით). ჰალოფიტებში (სახეობა, რომელიც იზრდება მაღალ მარილიან ნიადაგებზე), ნატრიუმი ქმნის მაღალ ოსმოსურ წნევას უჯრედის წვენში და ამით ხელს უწყობს ნიადაგიდან წყლის ამოღებას.

მედიცინაში ყველაზე ხშირად გამოყენებული ნატრიუმის პრეპარატებია ნატრიუმის სულფატი, NaCl ქლორიდი (სისხლის დაკარგვის, სითხის დაკარგვის, ღებინების და ა.შ.), Na 2 B 4 O 7 10H 2 O ბორატი (როგორც ანტისეპტიკური), NaHCO 3 ბიკარბონატი (როგორც ამოსახველებელი საშუალება, აგრეთვე რინიტის, ლარინგიტის და სხვათა სარეცხი და გამრეცხვისთვის, Na 2 S 2 O 3 5H 2 O თიოსულფატი (ანთების საწინააღმდეგო, მადესენსიბილიზებელი და ანტიტოქსიკური საშუალება) და Na 3 C 6 H 5 O 7 5½H 2 O ციტრატი (პრეპარატი ანტიკოაგულანტების ჯგუფიდან).

ხელოვნურად მიღებული რადიოაქტიური იზოტოპები 22 Na (ნახევარგამოყოფის პერიოდი T ½ = 2,64 გ) და 24 Na (T ½ = 15 საათი) გამოიყენება სისხლის მიმოქცევის სიჩქარის დასადგენად სისხლის მიმოქცევის სისტემის გარკვეულ ნაწილებში გულ-სისხლძარღვთა და ფილტვის დაავადებებში, ბლოკირებადი ენდარტერიტი. და სხვა . ნატრიუმის მარილების რადიოაქტიური ხსნარები (მაგალითად, 24 NaCl) ასევე გამოიყენება სისხლძარღვთა გამტარიანობის დასადგენად, ორგანიზმში ცვალებადი ნატრიუმის მთლიანი შემცველობის შესასწავლად, წყალ-მარილის მეტაბოლიზმის, ნაწლავებიდან შეწოვის, ნერვული აქტივობის პროცესების და სხვა ექსპერიმენტებში. კვლევები.

1890 წელს შემუშავდა მე-11 ელემენტის წარმოების ელექტროლიტური მეთოდი, არსებითად, ეს იყო ინდუსტრიაში 80 წლის წინანდელი გამოცდილების - დეივის გამოცდილების გადატანა. კაუსტიკური სოდას დნობა ექვემდებარებოდა ელექტროლიზს, მხოლოდ ენერგიის წყაროები იყო განსხვავებული - უფრო მოწინავე ვიდრე ვოლტაური სვეტი. 34 წლის შემდეგ ამერიკელმა ინჟინერმა G. Down-მა ძირეულად შეცვალა ნატრიუმის ელექტროლიტური წარმოების პროცესი, ჩაანაცვლა ტუტე გაცილებით იაფი სუფრის მარილით. დღესდღეობით ნატრიუმის გლობალური წარმოება ასობით ათასი ტონაა. რაში იხარჯება?

უპირველეს ყოვლისა, No11 ელემენტის ზოგიერთი ნაერთის წარმოებისთვის - ყველა მათგანი ხომ ბუნებაში არ არსებობს. კლდის მარილი (ან) NaCI, ჩილეს მარილი NaN03, Na3AlF6, გლაუბერის მარილი Na2SO4 10NaO, Ma2B407 10H2O და ზოგიერთი ძირითადი ბუნებრივია. და მნიშვნელოვანი ნატრიუმის მარილები, როგორიცაა სოდა ან ჰიპოსულფიტი, უნდა იქნას მიღებული ხელოვნურად. საბედნიეროდ, ამ ნივთიერებების წარმოებას არ სჭირდება მეტალი ნატრიუმი. მაგრამ ნატრიუმის ციანიდი, რომელიც გამოიყენება ელექტროქიმიაში და ფერადი ლითონების მოპოვებაში, ყველაზე უპირატესად მიიღება ნედლეულის სახით თავად No11 ელემენტის გამოყენებით.

ან სხვა მაგალითი. ამიაკის წარმოებული, ნატრიუმის ამიდი NaNH2, მიიღება თხევადი NH3 მეტალთან ნატრიუმის რეაქციით. ეს ნივთიერება არასტაბილურია, ის მძაფრად რეაგირებს წყალთან და ზოგადად, მასთან მუშაობისას არანაკლებ ფრთხილად უნდა იყოთ, ვიდრე ნატრიუმის მეტალთან მუშაობისას. ჩვენთვის ორი ძალიან მნიშვნელოვანი ნივთიერების მისაღებად საჭიროა ნატრიუმის ამიდი - სინთეზური ინდიგო და ვიტამინი A. ამიტომ საღებავიც და ვიტამინიც რომ მივიღოთ ის საჭიროა. ის ასევე საჭიროა სხვა მნიშვნელოვანი ორგანული პროდუქტის წარმოებისთვის, რომელიც არ შეიცავს ნატრიუმს. ნატრიუმის მეტალთაშორისი ნაერთი ტყვიასთან (10% ნატრიუმის წონით) გამოიყენება ცნობილი დარტყმის საწინააღმდეგო აგენტის - ტეტრაეთილის ტყვიის წარმოებაში. ცხადია, ნატრიუმს ენიჭება რეაქციის ინიციატორის როლი, როგორც S.V. ლებედევისა და მისი კოლეგების ცნობილ ექსპერიმენტებში.

1928 წელს ლენინგრადის ქიმიკოსთა ჯგუფმა პროფესორ ს.ვ.ლებედევის ხელმძღვანელობით მოახდინა მსოფლიოში პირველი სინთეზური რეზინის სინთეზირება, რომელსაც ეწოდა ნატრიუმის ბუტადიენური რეზინი. "ბუტადიენი" - იმიტომ, რომ ეს SA არის ბუტადიენ-1,3-ის პოლიმერიზაციის პროდუქტი, ხოლო "ნატრიუმი-" - რადგან ეს იყო ელემენტარული, რომელიც ემსახურებოდა კატალიზატორს პოლიმერიზაციის პროცესისთვის.

სინთეზური სარეცხი საშუალებების წარმოების საწყისი მასალა ყველაზე ხშირად უმაღლესი სპირტებია (ანუ ალკოჰოლები, რომელთა მოლეკულები შეიცავს ნახშირბადის ატომების გრძელ ჯაჭვებს). ეს სპირტები მიიღება შესაბამისი მჟავების შემცირებით და საუკეთესო შემცირების საშუალება ამ რეაქციებში იგივეა...

ბევრს ალბათ უცნაურად მოეჩვენება იმის თქმა, რომ ტრანსპორტისთვის საჭიროა No11 ელემენტი. მიუხედავად ამისა, ეს ასეა.ტეტრაეთილის ტყვიის წარმოებაში - ჯერ კიდევ ყველაზე გავრცელებული დარტყმის საწინააღმდეგო საშუალება საავტომობილო საწვავში - ნედლეულად გამოიყენება ტყვიისა და ნატრიუმის შენადნობი (9:1 თანაფარდობით). სარკინიგზო ტრანსპორტისთვის საჭიროა ტყვიის დაფუძნებული სხვა შენადნობი, რომელიც შეიცავს 0,58% ნატრიუმს. ეს შენადნობი გამოიყენება სარკინიგზო ვაგონებისთვის ღერძების საკისრების დასამზადებლად.

მეტალი ნატრიუმი - როგორც მყარი, ისე თხევადი - ძალიან კარგად ატარებს და გადასცემს სითბოს. ეს არის მისი, როგორც გამაგრილებლის გამოყენების საფუძველი. ნატრიუმი ამ როლს ასრულებს საკმაოდ ქიმიურ ინდუსტრიებში (როდესაც საჭიროა ერთიანი გათბობა 450-650°C ტემპერატურაზე), საინექციო ჩამოსხმის მანქანებში, თვითმფრინავის ძრავის სარქველებში და ბირთვულ რეაქტორებში. ბირთვული ტექნოლოგიისთვის ასევე მნიშვნელოვანია, რომ ნატრიუმი თითქმის არ ითვისებს თერმულ ნეიტრონებს და არ იმოქმედებს ბირთვული ჯაჭვური რეაქციის მიმდინარეობაზე.

არ უნდა დავივიწყოთ ნატრიუმის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი გამოყენება. როგორც ერთ-ერთი ყველაზე აქტიური შემცირების საშუალება, ელემენტი No11 გამოიყენება ზოგიერთი იშვიათი ლითონის, როგორიცაა ცირკონიუმის მისაღებად.

ამ ყველაფრის შემდეგ, გასაკვირია, რომ ნატრიუმის წარმოება კვლავ იზრდება?

მე-11 ელემენტის შესახებ მოთხრობას ვასრულებთ მრავალი წლის წინ დაწერილი დიმიტრი ივანოვიჩ მენდელეევის სიტყვებით, მაგრამ ორმაგად ჩვენი დღეებისთვის: „მეტალის ნატრიუმის წარმოება ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი აღმოჩენაა ქიმიაში, არა მხოლოდ იმიტომ, რომ კონცეფცია. მარტივი სხეულები გაფართოვდა და გახდა უფრო სწორი, მაგრამ განსაკუთრებით იმიტომ, რომ ნატრიუმი ავლენს ქიმიურ თვისებებს, რომლებიც მხოლოდ სუსტად არის გამოხატული სხვა კარგად ცნობილ ლითონებში“.

ნატრიუმის ქიმიური თვისებების დეტალური აღწერა გამოტოვებულია იმ მიზეზით, რომ ეს არის ქიმიის იმ რამდენიმე განყოფილებიდან, რომელიც საკმაოდ სრულად არის წარმოდგენილი სასკოლო სახელმძღვანელოებში.

ნატრიუმი წყალქვეშა ნავებში

ნატრიუმი დნება 98-ზე და დუღს მხოლოდ 883°C-ზე. შესაბამისად, ამ ელემენტის თხევადი მდგომარეობის ტემპერატურული დიაპაზონი საკმაოდ დიდია. სწორედ ამიტომ (და ასევე მცირე ნეიტრონის დაჭერის კვეთის გამო) ნატრიუმის გამოყენება დაიწყო ბირთვულ ენერგიაში, როგორც გამაგრილებელი. კერძოდ, ამერიკული ატომური წყალქვეშა ნავები აღჭურვილია ელექტროსადგურებით ნატრიუმის სქემებით. რეაქტორში წარმოქმნილი სითბო ათბობს თხევად ნატრიუმს, რომელიც ცირკულირებს რეაქტორსა და ორთქლის გენერატორს შორის. ორთქლის გენერატორში პატიუმი გაცივებისას აორთქლდება წყალს და მიღებული მაღალი წნევის ორთქლი ატრიალებს ორთქლის ტურბინას. ამავე მიზნებისათვის გამოიყენება ნატრიუმის და კალიუმის შენადნობი.

არაორგანული ფოტოსინთეზი. როგორც წესი, ნატრიუმის დაჟანგვის შედეგად წარმოიქმნება ოქსიდი Na20 შემადგენლობით. თუმცა, თუ ნატრიუმი იწვება მშრალ ჰაერში მაღალ ტემპერატურაზე, ოქსიდის ნაცვლად წარმოიქმნება Na-202 პეროქსიდი. ეს ნივთიერება ადვილად თმობს თავის „წებოვან“ ჟანგბადის ატომს და ამიტომ აქვს ძლიერი ჟანგვის თვისებები. ერთ დროს ნატრიუმის პეროქსიდი ფართოდ გამოიყენებოდა ჩალის ქუდების გასათეთრებლად. ახლა ჩალის ქუდების წილი ნატრიუმის პეროქსიდის გამოყენებაში უმნიშვნელოა; მისი ძირითადი რაოდენობა გამოიყენება ქაღალდის გასათეთრებლად და წყალქვეშა ნავებში ჰაერის აღდგენისთვის. როდესაც ნატრიუმის პეროქსიდი რეაგირებს ნახშირორჟანგთან, ხდება პროცესი, რომელიც სუნთქვის საპირისპიროა; 2Na2O2+2C02-2Na2C03+02, ანუ ნახშირორჟანგი შეკრულია და გამოიყოფა. ისევე როგორც მწვანე ფოთოლი!

ნატრიუმი და. ნატრიუმის აღმოჩენის დროისთვის ალქიმია აღარ იყო მომხრე და ნატრიუმის გადაქცევის იდეა არ აღელვებდა ბუნებისმეტყველების გონებას. თუმცა, ახლა დიდი რაოდენობით ნატრიუმი მოიხმარება ოქროს მოსაპოვებლად. "ოქროს მადანი" მუშავდება ნატრიუმის ციანიდის ხსნარით (და იგი მიიღება ელემენტარული ნატრიუმისგან). ამავდროულად, იგი იქცევა ხსნად კომპლექსურ ნაერთად, საიდანაც იგი იზოლირებულია თუთიის დახმარებით. ოქროს მაღაროელები No11 ელემენტის მთავარ მომხმარებლებს შორის არიან. სამრეწველო მასშტაბით ნატრიუმის ციანიდი წარმოიქმნება ნატრიუმის, ამიაკის და კოქსის ურთიერთქმედებით დაახლოებით 800 °C ტემპერატურაზე.

ნატრიუმის მავთული. ნატრიუმის ელექტრული გამტარობა სამჯერ დაბალია სპილენძის ელექტროგამტარობაზე. მაგრამ ნატრიუმი 9-ჯერ მსუბუქია! გამოდის, რომ ნატრიუმის მავთულები უფრო მომგებიანია, ვიდრე სპილენძის მავთულები. რა თქმა უნდა, თხელი მავთულები ნატრიუმისგან არ მზადდება, მაგრამ მიზანშეწონილია ნატრიუმისგან მაღალი დენებისთვის საბურავის დამზადება. ეს საბურავები არის ფოლადის მილები, რომლებიც შედუღებულია ბოლოებში და ივსება ნატრიუმით შიგნით. ასეთი საბურავები უფრო იაფია, ვიდრე სპილენძის.

ნატრიუმი წყალში

ყველა სკოლის მოსწავლემ იცის, რა მოხდება, თუ ნატრიუმის ნაჭერს წყალში ჩაყრით. უფრო სწორედ, არა წყალში, არამედ წყალზე, რადგან ნატრიუმი წყალზე მსუბუქია. სითბო, რომელიც გამოიყოფა ნატრიუმის წყალთან ურთიერთქმედებისას, საკმარისია ნატრიუმის დნობისთვის და ახლა წყალში გადის ნატრიუმის ბურთი, რომელსაც ამოძრავებს გამოთავისუფლებული წყალბადი. თუმცა ნატრიუმის რეაქცია წყალთან არა მხოლოდ საშიში გართობაა; პირიქით, ხშირად სასარგებლოა. ნატრიუმი გამოიყენება სატრანსფორმატორო ზეთებიდან, სპირტებიდან, ეთერებიდან და სხვა ორგანული ნაერთებიდან წყლის კვალი საიმედოდ მოსაშორებლად და ნატრიუმის ამალგამის დახმარებით (ანუ ნატრიუმის შენადნობი ვერცხლისწყალთან ერთად) შეიძლება სწრაფად განისაზღვროს ტენიანობის შემცველობა ბევრ ნაერთში. წყალთან რეაგირებს ბევრად უფრო მშვიდად, ვიდრე თავად ნატრიუმი. ტენიანობის დასადგენად, ნატრიუმის ამალგამის გარკვეული რაოდენობა ემატება ორგანულ ნიმუშს და ტენიანობა განისაზღვრება გამოთავისუფლებული წყალბადის მოცულობით.

დედამიწის ნატრიუმის სარტყელი. სავსებით ბუნებრივია, რომ ნატრიუმი არასოდეს გვხვდება დედამიწაზე თავისუფალ მდგომარეობაში - ეს ლითონი ძალიან აქტიურია. მაგრამ ატმოსფეროს ზედა ფენებში - დაახლოებით 80 კმ სიმაღლეზე - ატომური ნატრიუმის ფენა აღმოაჩინეს. ამ სიმაღლეზე პრაქტიკულად არ არის ჟანგბადი, წყლის ორთქლი ან რაიმე სხვა ნატრიუმის რეაქციაში. ნატრიუმი ასევე აღმოაჩინეს ვარსკვლავთშორის სივრცეში სპექტრული მეთოდების გამოყენებით.

ნატრიუმის იზოტოპები

ბუნებრივი ნატრიუმი შედგება მხოლოდ ერთი იზოტოპისგან, რომლის მასობრივი რიცხვია 23. ცნობილია ამ ელემენტის 13 რადიოაქტიური იზოტოპი, რომელთაგან ორი მნიშვნელოვანი სამეცნიერო ინტერესია. ნატრიუმი-22 დაშლისას გამოყოფს პოზიტრონებს - დადებითად დამუხტულ ნაწილაკებს, რომელთა მასა ელექტრონების მასის ტოლია. ეს იზოტოპი, რომლის ნახევარგამოყოფის პერიოდი 2,58 წელია, გამოიყენება პოზიტრონის წყაროდ. ხოლო იზოტოპი ნატრიუმი-24 (მისი ნახევარგამოყოფის პერიოდი დაახლოებით 15 საათია) გამოიყენება მედიცინაში ლეიკემიის ზოგიერთი ფორმის - სისხლის სერიოზული დაავადების დიაგნოსტიკისა და მკურნალობისთვის.

როგორ იღებთ ნატრიუმს? ნატრიუმის წარმოებისთვის თანამედროვე ელექტროლიზატორი საკმაოდ შთამბეჭდავი სტრუქტურაა, რომელიც ღუმელს ჰგავს. ეს "ღუმელი" დამზადებულია ცეცხლგამძლე აგურისგან და გარედან გარშემორტყმულია ფოლადის გარსაცმით. გრაფიტის ანოდი ჩასმულია ქვემოდან ელექტროლიზატორის ფსკერზე, რომელიც გარშემორტყმულია რგოლის ფორმის ბადით - დიაფრაგმით. ეს ბადე არ აძლევს ნატრიუმს ანოდის სივრცეში შეღწევის საშუალებას, სადაც ის გამოიყოფა.

წინააღმდეგ შემთხვევაში, ნატრიუმი დაიწვება ქლორში. ანოდი, სხვათა შორის, ასევე რგოლის ფორმისაა. იგი დამზადებულია ფოლადისგან. ელექტროლიზატორის სავალდებულო აქსესუარია ორი თავსახური. ერთი დამონტაჟებულია ანოდის ზემოთ ქლორის შესაგროვებლად, მეორე კათოდის ზემოთ ნატრიუმის მოსაშორებლად.

კარგად გამხმარი ნატრიუმის ქლორიდისა და კალციუმის ქლორიდის ნარევი იტვირთება ელექტროლიზატორში. ეს ნარევი დნება უფრო დაბალ ტემპერატურაზე, ვიდრე სუფთა ნატრიუმის ქლორიდი. ჩვეულებრივ ტარდება დაახლოებით 600°C ტემპერატურაზე.

ელექტროდებს მიეწოდება პირდაპირი დენი დაახლოებით 6 ვ; კათოდზე Na+ იონები გამოიყოფა და ნატრიუმის ლითონი გამოიყოფა. ნატრიუმი ცურავს და გადადის სპეციალურ კოლექციაში (რა თქმა უნდა, ჰაერის დაშვების გარეშე). ქლორის იონები Cl- გამოიყოფა ანოდში და აირად

ამ ყველაფრის შემდეგ, გასაკვირია, რომ ნატრიუმის წარმოება კვლავ იზრდება?

მე-11 ელემენტის შესახებ მოთხრობას ვასრულებთ მრავალი წლის წინ დაწერილი დიმიტრი ივანოვიჩ მენდელეევის სიტყვებით, მაგრამ ორმაგად ჩვენი დღეებისთვის: „მეტალის ნატრიუმის წარმოება ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი აღმოჩენაა ქიმიაში, არა მხოლოდ იმიტომ, რომ მისი მეშვეობით. მარტივი სხეულების კონცეფცია გაფართოვდა და გახდა უფრო სწორი, მაგრამ განსაკუთრებით იმიტომ, რომ ნატრიუმი ავლენს ქიმიურ თვისებებს, რომლებიც მხოლოდ სუსტად არის გამოხატული სხვა კარგად ცნობილ ლითონებში.

ნატრიუმი წყალქვეშა ნავზე. Na დნება 98-ზე, მაგრამ დუღს მხოლოდ 883°C-ზე. შესაბამისად, ამ ელემენტის თხევადი მდგომარეობის ტემპერატურული დიაპაზონი საკმაოდ დიდია. სწორედ ამიტომ (და ასევე მცირე ნეიტრონის დაჭერის კვეთის გამო) ნატრიუმის გამოყენება დაიწყო ბირთვულ ენერგიაში, როგორც გამაგრილებელი. კერძოდ, ამერიკული ატომური წყალქვეშა ნავები აღჭურვილია ელექტროსადგურებით ნატრიუმის სქემებით. რეაქტორში წარმოქმნილი სითბო ათბობს თხევად ნატრიუმს, რომელიც ცირკულირებს რეაქტორსა და ორთქლის გენერატორს შორის. ორთქლის გენერატორში ნატრიუმი გაციებისას აორთქლდება წყალს და შედეგად მიღებული მაღალი წნევის ნატრიუმი აბრუნებს ორთქლის ტურბინას. ამავე მიზნებისათვის გამოიყენება ნატრიუმის და კალიუმის შენადნობი.
არაორგანული ფოტოსინთეზი. ჩვეულებრივ ნატრიუმის დაჟანგვის დროს წარმოიქმნება Na 2 O შემადგენლობის ოქსიდი, თუმცა თუ ნატრიუმი იწვება მშრალ ჰაერში ამაღლებულ ტემპერატურაზე, მაშინ ოქსიდის ნაცვლად წარმოიქმნება პეროქსიდი Na 2 O 2. ეს ნივთიერება ადვილად თმობს თავის "ზედმეტ" ჟანგბადის ატომს და ამიტომ აქვს ძლიერი ჟანგვის თვისებები. ერთ დროს ნატრიუმის პეროქსიდი ფართოდ გამოიყენებოდა ჩალის ქუდების გასათეთრებლად. ახლა ჩალის ქუდების წილი ნატრიუმის პეროქსიდის გამოყენებაში უმნიშვნელოა; მისი ძირითადი რაოდენობა გამოიყენება ქაღალდის გასათეთრებლად და წყალქვეშა ნავებში ჰაერის აღდგენისთვის. როდესაც ნატრიუმის პეროქსიდი ურთიერთქმედებს ნახშირორჟანგთან, ხდება სუნთქვის საწინააღმდეგო პროცესი: 2Na 2 O 2 + 2CO 2 → 2Na 2 CO 3 + O 2, ანუ ნახშირორჟანგი შეკრულია და ჟანგბადი გამოიყოფა. ისევე როგორც მწვანე ფოთოლი!
ნატრიუმი და ოქრო. No11 აღმოჩენის დროისთვის ალქიმია აღარ იყო მომხრე და ნატრიუმის ოქროდ გადაქცევის იდეა არ აღელვებდა ბუნებისმეტყველების გონებას. თუმცა, ახლა დიდი რაოდენობით ნატრიუმი მოიხმარება ოქროს მოსაპოვებლად. "ოქროს მადანი" მუშავდება ნატრიუმის ციანიდის ხსნარით (და იგი მიიღება ელემენტარული ნატრიუმისგან). ამ შემთხვევაში ოქრო გარდაიქმნება ხსნად კომპლექსურ ნაერთად, საიდანაც იგი თუთიის დახმარებით იზოლირებულია. ოქროს მაღაროელები მე-11 ელემენტის ძირითად მომხმარებლებს შორის არიან. სამრეწველო მასშტაბით, Na ციანიდი წარმოიქმნება ნატრიუმის, ამიაკის და კოქსის ურთიერთქმედებით დაახლოებით 800°C ტემპერატურაზე.
ნატრიუმის მავთული. ნატრიუმის ელექტრული გამტარობა სამჯერ დაბალია, ვიდრე სპილენძი. მაგრამ ნატრიუმი 9-ჯერ მსუბუქია! გამოდის, რომ ნატრიუმის მავთულები უფრო მომგებიანია, ვიდრე სპილენძის მავთულები. რა თქმა უნდა, თხელი მავთულები ნატრიუმისგან არ მზადდება, მაგრამ მიზანშეწონილია ნატრიუმისგან მაღალი დენებისთვის საბურავის დამზადება. ეს საბურავები არის ფოლადის მილები, რომლებიც შედუღებულია ბოლოებში და ივსება ნატრიუმით შიგნით. ასეთი საბურავები უფრო იაფია, ვიდრე სპილენძის.

ნატრიუმი წყალში. ყველა სკოლის მოსწავლემ იცის, რა მოხდება, თუ ნატრიუმის ნაჭერს წყალში ჩაყრით. უფრო სწორედ, არა წყალში, არამედ წყალზე, რადგან ნატრიუმი წყალზე მსუბუქია. ნატრიუმის წყალთან ურთიერთქმედებისას გამოთავისუფლებული სითბო საკმარისია ნატრიუმის დნობისთვის. ახლა კი წყალში ნატრიუმის ბურთი გადის, რომელსაც ამოძრავებს გამოთავისუფლებული წყალბადი. თუმცა ნატრიუმის რეაქცია წყალთან არა მხოლოდ საშიში გართობაა; პირიქით, ხშირად სასარგებლოა. ნატრიუმი გამოიყენება სატრანსფორმატორო ზეთებიდან, სპირტებიდან, ეთერებიდან და სხვა ორგანული ნივთიერებებიდან წყლის კვალი საიმედოდ მოსაშორებლად და ნატრიუმის ამალგამის დახმარებით (ანუ ნატრიუმის შენადნობი ვერცხლისწყალთან ერთად) შეიძლება სწრაფად განისაზღვროს ტენიანობის შემცველობა ბევრ ნაერთში. ამალგამი წყალთან უფრო მშვიდად რეაგირებს, ვიდრე თავად ნატრიუმი. ტენიანობის დასადგენად, ნატრიუმის ამალგამის გარკვეული რაოდენობა ემატება ორგანული ნივთიერების ნიმუშს და ტენიანობა განისაზღვრება გამოთავისუფლებული წყალბადის მოცულობით.
დედამიწის ნატრიუმის სარტყელი. სავსებით ბუნებრივია, რომ Na არასოდეს გვხვდება დედამიწაზე თავისუფალ მდგომარეობაში - ეს ლითონი ძალიან აქტიურია. მაგრამ ატმოსფეროს ზედა ფენებში - დაახლოებით 80 კმ სიმაღლეზე - ატომური ნატრიუმის ფენა აღმოაჩინეს. ამ სიმაღლეზე პრაქტიკულად არ არის ჟანგბადი, წყლის ორთქლი ან რაიმე სხვა ნატრიუმის რეაქციაში. ნატრიუმი ასევე აღმოაჩინეს ვარსკვლავთშორის სივრცეში სპექტრული მეთოდების გამოყენებით.
ნატრიუმის იზოტოპები. ბუნებრივი ნატრიუმი შედგება მხოლოდ ერთი იზოტოპისგან, რომლის მასობრივი რიცხვია 23. ცნობილია ამ ელემენტის 13 რადიოაქტიური იზოტოპი, რომელთაგან ორი მნიშვნელოვანი სამეცნიერო ინტერესია. ნატრიუმი-22 დაშლისას გამოყოფს პოზიტრონებს - დადებითად დამუხტულ ნაწილაკებს, რომელთა მასა ელექტრონების მასის ტოლია. ეს იზოტოპი, რომლის ნახევარგამოყოფის პერიოდი 2,58 წელია, გამოიყენება პოზიტრონის წყაროდ. ხოლო იზოტოპი ნატრიუმი-24 (მისი ნახევარგამოყოფის პერიოდი დაახლოებით 15 საათია) გამოიყენება მედიცინაში ლეიკემიის ზოგიერთი ფორმის - სისხლის სერიოზული დაავადების დიაგნოსტიკისა და მკურნალობისთვის.

როგორ იღებთ ნატრიუმს?

ნატრიუმის წარმოებისთვის თანამედროვე ელექტროლიზატორი საკმაოდ შთამბეჭდავი სტრუქტურაა, რომელიც ღუმელს ჰგავს. ეს "ღუმელი" დამზადებულია ცეცხლგამძლე აგურისგან და გარედან გარშემორტყმულია ფოლადის გარსაცმით. გრაფიტის ანოდი ჩასმულია ქვემოდან ელექტროლიზატორის ფსკერზე, რომელიც გარშემორტყმულია რგოლის ფორმის ბადით - დიაფრაგმით. ეს ბადე ხელს უშლის ნატრიუმის შეღწევას ანოდის სივრცეში, სადაც გამოიყოფა ქლორი. წინააღმდეგ შემთხვევაში No11 ელემენტი ქლორში დაიწვება. ანოდი, სხვათა შორის, ასევე რგოლის ფორმისაა. იგი დამზადებულია ფოლადისგან. ელექტროლიზატორის სავალდებულო აქსესუარია ორი თავსახური. ერთი დამონტაჟებულია ანოდის ზემოთ ქლორის შესაგროვებლად, მეორე კათოდის ზემოთ ნატრიუმის მოსაშორებლად.

კარგად გამხმარი ნატრიუმის ქლორიდისა და კალციუმის ქლორიდის ნარევი იტვირთება ელექტროლიზატორში. ეს ნარევი დნება უფრო დაბალ ტემპერატურაზე, ვიდრე სუფთა ნატრიუმის ქლორიდი. ელექტროლიზი ჩვეულებრივ ტარდება დაახლოებით 600°C ტემპერატურაზე.

ელექტროდებს მიეწოდება პირდაპირი დენი დაახლოებით 6 ვ; კათოდში Na + იონები გამოიყოფა და ნატრიუმის მეტალი გამოიყოფა. ნატრიუმი ცურავს და გადადის სპეციალურ კოლექციაში (რა თქმა უნდა, ჰაერის დაშვების გარეშე). ანოდზე გამოიყოფა ქლორის არაიონები Cl - და გამოიყოფა ქლორის აირი - ნატრიუმის წარმოების ღირებული ქვეპროდუქტი.

როგორც წესი, ელექტროლიზატორი მუშაობს 25 - 30 ათასი ა დატვირთვის ქვეშ, ხოლო დღეში 400 - 500 კგ ნატრიუმი და 600 - 700 კგ ქლორი იწარმოება.

"ყველაზე მეტალის მეტალი." ამას ზოგჯერ ნატრიუმსაც უწოდებენ. ეს არ არის სრულიად სამართლიანი: პერიოდულ სისტემაში მეტალის თვისებები იზრდება მარჯვნიდან მარცხნივ და ზემოდან ქვევით გადაადგილებისას. ასე რომ, ჯგუფის ნატრიუმის ანალოგებს - ფრანციუმს, რუბიდიუმს, ცეზიუმს, კალიუმს - უფრო გამოხატული მეტალის თვისებები აქვთ, ვიდრე ნატრიუმს. (რა თქმა უნდა, ჩვენ ვგულისხმობთ მხოლოდ ქიმიურ თვისებებს.) მაგრამ ნატრიუმს ასევე აქვს "მეტალის" ქიმიური თვისებების სრული სპექტრი. ის ადვილად ჩუქნის თავის ვალენტურ ელექტრონებს (ერთი ატომზე), ყოველთვის ავლენს ვალენტობას 1+ და აქვს გამოხატული შემცირების თვისებები. ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH არის ძლიერი ტუტე. ეს ყველაფერი აიხსნება ნატრიუმის ატომის სტრუქტურით, რომლის გარე გარსზე არის ერთი ელექტრონი და ატომი ადვილად შეიძლება დაშორდეს მას.

ნატრიუმი (ლათინური Natrium, სიმბოლო Na) არის ელემენტი ატომური ნომრით 11 და ატომური წონა 22,98977. ეს არის პირველი ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის ელემენტი, დიმიტრი ივანოვიჩ მენდელეევის ქიმიური ელემენტების პერიოდული სისტემის მესამე პერიოდი. მარტივი ნივთიერება ნატრიუმი არის რბილი, დნობა (დნობა 97,86 °C), დრეკადი, მსუბუქი (სიმკვრივე 0,968 გ/სმ3), ვერცხლისფერი თეთრი ფერის ტუტე მეტალი.

ბუნებრივი ნატრიუმი შედგება მხოლოდ ერთი იზოტოპისგან, რომლის მასობრივი რიცხვია 23. ამჟამად ცნობილია 15 იზოტოპი და 2 ბირთვული იზომერი. ხელოვნურად წარმოებული რადიოაქტიური იზოტოპების უმეტესობას ნახევარგამოყოფის პერიოდი წუთზე ნაკლები აქვს. მხოლოდ ორ იზოტოპს აქვს შედარებით ხანგრძლივი ნახევარგამოყოფის პერიოდი: პოზიტრონის გამოსხივება 22Na, ნახევარგამოყოფის პერიოდით 2,6 წელი, რომელიც გამოიყენება პოზიტრონების წყაროდ და სამეცნიერო კვლევებში და 24Na, ნახევარგამოყოფის პერიოდით 15 საათი. გამოიყენება მედიცინაში ლეიკემიის ზოგიერთი ფორმის დიაგნოსტიკისა და მკურნალობისთვის.

ნატრიუმი სხვადასხვა ნაერთების სახით ცნობილია უძველესი დროიდან. ნატრიუმის ქლორიდი (NaCl) ან სუფრის მარილი ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი სასიცოცხლო ნაერთია; ითვლება, რომ იგი ცნობილი გახდა ადამიანმა ჯერ კიდევ ნეოლითში, ანუ ირკვევა, რომ კაცობრიობა ექვს ათას წელზე მეტი ხნის განმავლობაში მოიხმარს ნატრიუმის ქლორიდს. ! ძველ აღთქმაში ნახსენებია ნივთიერება სახელწოდებით "ნეტერი", მას იყენებდნენ სარეცხი საშუალებად. სავარაუდოდ, ეს არის სოდა, ნატრიუმის კარბონატი, რომელიც ნაპოვნია ეგვიპტის მარილის ტბების წყლებში.

მე-18 საუკუნეში ქიმიკოსებმა უკვე იცოდნენ ნატრიუმის ნაერთების დიდი რაოდენობა; ამ ლითონის მარილები ფართოდ გამოიყენებოდა მედიცინაში და ტექსტილის მრეწველობაში (ქსოვილების შეღებვისა და ტყავის დასათრიმად). თუმცა, მეტალის ნატრიუმი მხოლოდ 1807 წელს მიიღო ინგლისელმა ქიმიკოსმა ჰამფრი დევისმა.

ნატრიუმის გამოყენების ყველაზე მნიშვნელოვანი სფეროა ბირთვული ენერგია, მეტალურგია და ორგანული სინთეზის ინდუსტრია. ბირთვულ ენერგიაში ნატრიუმი და მისი შენადნობი კალიუმთან ერთად გამოიყენება როგორც თხევადი ლითონის გამაგრილებელი. მეტალურგიაში ნატრიუმის მეტალის მეთოდით მიიღება მრავალი ცეცხლგამძლე ლითონი; ნატრიუმით KOH-ის შემცირებით, კალიუმი იზოლირებულია. გარდა ამისა, ნატრიუმი გამოიყენება როგორც დანამატი, რომელიც აძლიერებს ტყვიის შენადნობებს. ორგანული სინთეზის ინდუსტრიაში ნატრიუმი გამოიყენება მრავალი ნივთიერების წარმოებაში. ნატრიუმი მოქმედებს როგორც კატალიზატორი ზოგიერთი ორგანული პოლიმერის წარმოებაში. ნატრიუმის ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაერთებია ნატრიუმის ოქსიდი Na2O, ნატრიუმის პეროქსიდი Na2O2 და ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH. ნატრიუმის პეროქსიდი გამოიყენება ქსოვილების გასათეთრებლად და იზოლირებულ ოთახებში ჰაერის რეგენერაციისთვის. ნატრიუმის ჰიდროქსიდი არის ძირითადი ქიმიური მრეწველობის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი პროდუქტი. მას მოიხმარენ უზარმაზარი რაოდენობით ნავთობპროდუქტების გასაწმენდად. გარდა ამისა, ნატრიუმის ჰიდროქსიდი ფართოდ გამოიყენება საპნის, ქაღალდის, ტექსტილის და სხვა ინდუსტრიებში, ასევე ხელოვნური ბოჭკოების წარმოებაში.

ნატრიუმი არის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ელემენტი, რომელიც მონაწილეობს ცხოველებისა და ადამიანების მინერალურ მეტაბოლიზმში. ადამიანის ორგანიზმში ნატრიუმი ხსნადი მარილების სახით (ქლორიდი, ფოსფატი, ბიკარბონატი) ძირითადად გვხვდება უჯრედგარე სითხეებში - სისხლის პლაზმაში, ლიმფში, საჭმლის მომნელებელ წვენებში. სისხლის პლაზმის ოსმოსური წნევა შენარჩუნებულია საჭირო დონეზე, უპირველეს ყოვლისა, ნატრიუმის ქლორიდის გამო.

ნატრიუმის დეფიციტის სიმპტომებია წონის დაკლება, ღებინება, გაზების წარმოქმნა კუჭ-ნაწლავის ტრაქტში და ამინომჟავების და მონოსაქარიდების შეწოვის დარღვევა. ხანგრძლივი დეფიციტი იწვევს კუნთების კრუნჩხვას და ნევრალგიას. ნატრიუმის ჭარბი რაოდენობა იწვევს ფეხების და სახის შეშუპებას, ასევე შარდში კალიუმის გამოყოფის გაზრდას.

ბიოლოგიური თვისებები

ნატრიუმი მიეკუთვნება მაკროელემენტების ჯგუფს, რომლებიც მიკროელემენტებთან ერთად მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ცხოველებისა და ადამიანების მინერალურ მეტაბოლიზმში. მაკროელემენტები შეიცავს ორგანიზმში მნიშვნელოვანი რაოდენობით, საშუალოდ სხეულის წონის 0,1-დან 0,9%-მდე. ნატრიუმის შემცველობა ზრდასრული ადამიანის ორგანიზმში შეადგენს 55-60 გ 70 კგ წონაზე. მეთერთმეტე ელემენტი ძირითადად გვხვდება უჯრედგარე სითხეებში: სისხლში - 160-240 მგ, პლაზმაში - 300-350 მგ, ერითროციტებში - 50-130 მგ. ძვლის ქსოვილი შეიცავს 180 მგ-მდე ნატრიუმს, კბილის მინანქარი გაცილებით მდიდარია ამ მაკროელემენტით - 250 მგ. კონცენტრირდება 250 მგ-მდე ფილტვებში და 185 მგ ნატრიუმს გულში. კუნთოვანი ქსოვილი შეიცავს დაახლოებით 75 მგ ნატრიუმს.

ნატრიუმის ძირითადი ფუნქცია ადამიანების, ცხოველების და მცენარეების ორგანიზმშიც არის უჯრედებში წყალ-მარილის ბალანსის შენარჩუნება, ოსმოსური წნევის და მჟავა-ტუტოვანი ბალანსის რეგულირება. ამ მიზეზით მცენარეთა უჯრედებში ნატრიუმის შემცველობა საკმაოდ მაღალია (დაახლოებით 0,01% სველი წონის მიხედვით); ნატრიუმი ქმნის მაღალ ოსმოსურ წნევას უჯრედის წვენში და ამით ხელს უწყობს ნიადაგიდან წყლის ამოღებას. ადამიანისა და ცხოველის ორგანიზმში ნატრიუმი პასუხისმგებელია ნეირომუსკულური აქტივობის ნორმალიზებაზე (მონაწილეობს ნერვული იმპულსების ნორმალურ გამტარობაში) და დაშლილ მდგომარეობაში ინარჩუნებს სისხლში აუცილებელ მინერალებს. ზოგადად, ნატრიუმის როლი მეტაბოლიზმის რეგულირებაში გაცილებით ფართოა, რადგან ეს ელემენტი აუცილებელია ორგანიზმის ნორმალური ზრდისა და მდგომარეობისთვის. ნატრიუმი ასრულებს "კურიერის" როლს, რომელიც აწვდის სხვადასხვა ნივთიერებებს თითოეულ უჯრედს, როგორიცაა სისხლში შაქარი. ის ხელს უშლის სიცხის ან მზის დარტყმის გაჩენას და ასევე აქვს გამოხატული ვაზოდილაციური ეფექტი.

ნატრიუმი აქტიურად ურთიერთქმედებს სხვა ელემენტებთან, ამიტომ ქლორთან ერთად ისინი ხელს უშლიან სითხის გაჟონვას სისხლძარღვებიდან მიმდებარე ქსოვილებში. თუმცა, ნატრიუმის მთავარი „პარტნიორი“ არის კალიუმი, რომელთანაც ისინი ასრულებენ ზემოაღნიშნული ფუნქციების უმეტესობას. ნატრიუმის ოპტიმალური დღიური დოზა ბავშვებისთვის არის 600-დან 1700 მგ-მდე, მოზრდილებისთვის 1200-დან 2300 მგ-მდე. სუფრის მარილის ეკვივალენტში (ნატრიუმის ყველაზე პოპულარული და ხელმისაწვდომი წყარო), ეს შეესაბამება 3-6 გრამს დღეში (100 გრამი სუფრის მარილი შეიცავს 40 გრამ ნატრიუმს). ნატრიუმის ყოველდღიური მოთხოვნილება ძირითადად დამოკიდებულია ოფლის შედეგად დაკარგული მარილების რაოდენობაზე და შეიძლება იყოს 10 გრამამდე NaCl. ნატრიუმი გვხვდება თითქმის ყველა საკვებში (მნიშვნელოვანი რაოდენობით ჭვავის პურში, ქათმის კვერცხში, მყარ ყველში, საქონლის ხორცსა და რძეში), მაგრამ ორგანიზმი მის უმეტეს ნაწილს სუფრის მარილისგან იღებს. მეთერთმეტე ელემენტის შეწოვა ძირითადად კუჭში და წვრილ ნაწლავში ხდება; ვიტამინი D ხელს უწყობს ნატრიუმის უკეთეს შეწოვას. ამავდროულად, ცილებით და განსაკუთრებით მარილიანმა საკვებმა შეიძლება გამოიწვიოს შეწოვის გაძნელება. ნატრიუმის იონების კონცენტრაციას ორგანიზმში არეგულირებს ძირითადად თირკმელზედა ჯირკვლის ქერქის ჰორმონი - ალდოსტერონი, თირკმელები ან იკავებენ ან გამოყოფენ ნატრიუმს, იმისდა მიხედვით, ადამიანი ბოროტად იყენებს თუ არ იღებს საკმარის ნატრიუმს. ამ მიზეზით, ნორმალურ გარე პირობებში და თირკმელების სათანადო ფუნქციონირებაში, არ შეიძლება მოხდეს არც ნატრიუმის დეფიციტი და არც ჭარბი. ამ ელემენტის დეფიციტი შეიძლება მოხდეს მრავალი ვეგეტარიანული დიეტის დროს. გარდა ამისა, მძიმე ფიზიკური პროფესიის ადამიანები და სპორტსმენები განიცდიან ნატრიუმის დიდ დანაკარგს ოფლის გამო. ნატრიუმის დეფიციტი შესაძლებელია სხვადასხვა მოწამვლის დროსაც, რომელსაც თან ახლავს უხვი ოფლიანობა, ღებინება და ფაღარათი. თუმცა, ასეთი დისბალანსი ადვილად გამოსწორდება მინერალური წყლით, რომლითაც ორგანიზმი იღებს არა მხოლოდ ნატრიუმს, არამედ გარკვეულ რაოდენობას სხვა მინერალურ მარილებსაც (კალიუმი, ქლორი და ლითიუმი).

ნატრიუმის ნაკლებობისას (ჰიპონატრიემია) ვლინდება ისეთი სიმპტომები, როგორიცაა მადის დაკარგვა, გემოვნების დაქვეითება, კუჭის კრუნჩხვები, გულისრევა, ღებინება, გაზების წარმოქმნა და, ამ ყველაფრის შედეგად, წონის მკვეთრი კლება. ხანგრძლივი დეფიციტი იწვევს კუნთების კრუნჩხვას და ნევრალგიას: პაციენტს შეიძლება განუვითარდეს წონასწორობის გაძნელება სიარულის დროს, თავბრუსხვევა და დაღლილობა და შეიძლება მოხდეს შოკის მდგომარეობა. ნატრიუმის დეფიციტის სიმპტომები ასევე მოიცავს მეხსიერების პრობლემებს, განწყობის უეცარ ცვლილებებს და დეპრესიას.

ნატრიუმის ჭარბი რაოდენობა იწვევს ორგანიზმში წყლის შეკავებას, რაც იწვევს სისხლის სიმკვრივის მატებას, შესაბამისად, არტერიული წნევის მატებას (ჰიპერტენზია), შეშუპებას და სისხლძარღვთა დაავადებებს. გარდა ამისა, ნატრიუმის ჭარბი რაოდენობა იწვევს კალიუმის ექსკრეციის გაზრდას შარდში. მარილის მაქსიმალური რაოდენობა, რომელიც შეიძლება გადამუშავდეს თირკმელებით, არის დაახლოებით 20-30 გრამი, ნებისმიერი უფრო დიდი რაოდენობა სიცოცხლისთვის საშიშია!

მედიცინაში გამოიყენება ნატრიუმის პრეპარატების დიდი რაოდენობა, ყველაზე ხშირად გამოიყენება ნატრიუმის სულფატი, ქლორიდი (სისხლის დაკარგვის, სითხის დაკარგვის, ღებინების დროს); თიოსულფატი Na2S2O3∙5H2O (ანთების საწინააღმდეგო და ანტიტოქსიკური საშუალება); ბორატი Na2B4O7∙10H2O (ანტისეპტიკური); ბიკარბონატი NaHCO3 (როგორც ამოსახველებელი საშუალება, ასევე რინიტის, ლარინგიტის დროს სარეცხი და გამრეცხი).

სუფრის მარილი, შეუცვლელი და ღირებული საკვები სუნელი, ცნობილი იყო ძველად. დღესდღეობით ნატრიუმის ქლორიდი იაფი პროდუქტია, ქვანახშირი, კირქვა და გოგირდი, ერთ-ერთი ე.წ. „დიდი ოთხეულის“ მინერალური ნედლეულიდან, ყველაზე აუცილებელი ქიმიური მრეწველობისთვის. მაგრამ იყო დრო, როცა მარილი ოქროს ფასით უტოლდებოდა. მაგალითად, ძველ რომში ლეგიონერებს ხშირად არა ფულით, არამედ მარილით იხდიდნენ, აქედან მომდინარეობს სიტყვა ჯარისკაცი. მარილი კიევან რუსს მიეწოდებოდა კარპატების რეგიონიდან, ასევე მარილის ტბებიდან და შავი და აზოვის ზღვების შესართავებიდან. მისი მოპოვება და მიწოდება იმდენად ძვირი ღირდა, რომ საზეიმო წვეულებებზე მას მხოლოდ კეთილშობილური სტუმრების მაგიდებზე მიართმევდნენ, სხვები კი „დახშული“ მიდიოდნენ. ასტრახანის სამეფოს კასპიის რეგიონის მარილიანი ტბებით რუსეთთან ანექსიის შემდეგაც კი, მარილის ფასი არ დაკლებულა, რამაც გამოიწვია უკმაყოფილება მოსახლეობის უღარიბეს ფენებში, რომელიც გადაიზარდა აჯანყებაში, რომელიც ცნობილია როგორც აჯანყება. მარილის ბუნტი (1648). პეტრე I-მა 1711 წელს შემოიღო მონოპოლია მარილით, როგორც სტრატეგიულად მნიშვნელოვანი ნედლეულის ვაჭრობაზე; სახელმწიფოს მარილით ვაჭრობის ექსკლუზიური უფლება 1862 წლამდე გაგრძელდა. დღემდე შემორჩენილია სტუმრების „პურ-მარილით“ მოკითხვის უძველესი ტრადიცია, რაც სახლში ყველაზე ძვირფასი ნივთის გაზიარებას ნიშნავდა.

ყველამ კარგად იცის გამოთქმა: „ადამიანის გასაცნობად, მასთან ერთად ერთი ფუნტი მარილი უნდა შეჭამო“, მაგრამ ამ ფრაზის მნიშვნელობაზე ცოტას უფიქრია. დადგენილია, რომ ადამიანი წელიწადში 8 კილოგრამამდე ნატრიუმის ქლორიდს მოიხმარს. გამოდის, რომ გამოთქმა მხოლოდ ერთ წელს გულისხმობს - ბოლოს და ბოლოს, ფუნტი მარილი (16 კგ) ამ პერიოდში ორ ადამიანს შეუძლია მიირთვას.

ნატრიუმის ელექტრული გამტარობა სამჯერ დაბალია სპილენძის ელექტროგამტარობაზე. თუმცა, ნატრიუმი ცხრაჯერ მსუბუქია, ამიტომ გამოდის, რომ ნატრიუმის მავთულები, რომ არსებობდნენ, სპილენძის მავთულებზე ნაკლები ეღირება. მართალია, არსებობს ნატრიუმით შევსებული ფოლადის ავტობუსები, რომლებიც განკუთვნილია მაღალი დენებისაგან.

შეფასებულია, რომ კლდის მარილი მსოფლიო ოკეანეში ნატრიუმის ქლორიდის შემცველობის ექვივალენტური ოდენობით დაიკავებს 19 მილიონ კუბურ მეტრ მოცულობას. კმ (50%-ით მეტი ჩრდილოეთ ამერიკის კონტინენტის მთლიან მოცულობაზე ზღვის დონიდან). ამ მოცულობის პრიზმა ბაზის ფართობით 1 კმ2 შეიძლება მიაღწიოს მთვარეს 47-ჯერ! ზღვის წყლებიდან მოპოვებულ მარილს შეუძლია დაფაროს დედამიწის მთელი ხმელეთი 130 მ ფენით! ახლა ზღვის წყლიდან ნატრიუმის ქლორიდის მთლიანმა წარმოებამ მიაღწია 6-7 მილიონ ტონას წელიწადში, რაც მთლიანი მსოფლიო წარმოების დაახლოებით მესამედია.

როდესაც ნატრიუმის პეროქსიდი რეაგირებს ნახშირორჟანგთან, ხდება პროცესი, რომელიც სუნთქვის საპირისპიროა:

2Na2O2 + 2CO2 → 2Na2CO3 + O2

რეაქციის დროს ნახშირორჟანგი უკავშირდება და ჟანგბადი გამოიყოფა. ამ რეაქციამ იპოვა გამოყენება წყალქვეშა ნავებზე ჰაერის რეგენერაციისთვის.

საინტერესო ფაქტი დაადგინეს კანადელმა მეცნიერებმა. მათ დაადგინეს, რომ სწრაფ ხასიათზე და გაღიზიანებულ ადამიანებში ნატრიუმი სწრაფად გამოიყოფა ორგანიზმიდან. მშვიდი და მეგობრული ადამიანები, ისევე როგორც ისინი, ვინც დადებით ემოციებს განიცდიან, როგორიცაა შეყვარებულები, კარგად ითვისებენ ამ ნივთიერებას.

ნატრიუმის დახმარებით შეიქმნა ხელოვნური კომეტა დედამიწიდან 113 ათასი კმ მანძილზე 1959 წლის 3 იანვარს მთვარისკენ მიმავალი საბჭოთა კოსმოსური ხომალდიდან კოსმოსში ნატრიუმის ორთქლის გადაყრით. ნატრიუმის კომეტის კაშკაშა ნათებამ შესაძლებელი გახადა პირველი თვითმფრინავის ტრაექტორიის გარკვევა, რომელიც გაიარა დედამიწა-მთვარის მარშრუტზე.

დიდი რაოდენობით ნატრიუმის შემცველი წყაროებია: რაფინირებული ზღვის მარილი, ხარისხიანი სოიოს სოუსები, სხვადასხვა მარილწყლები, მჟავე კომბოსტო, ხორცის ბულიონები. მეთერთმეტე ელემენტი მცირე რაოდენობით გვხვდება ზღვის წყალმცენარეებში, ხამანწკებში, კიბორჩხალებში, ახალ სტაფილოში და ჭარხალში, ვარდკაჭაჭას, ნიახურსა და დენდელიონში.

ამბავი

ნატრიუმის ბუნებრივი ნაერთები - სუფრის მარილი NaCl და სოდა Na2CO3 - ადამიანისთვის ცნობილია უძველესი დროიდან. ძველი ეგვიპტელები ბალზამირებისთვის, ტილოს გასათეთრებლად, საკვების მოსამზადებლად და საღებავებისა და მინანქრების დასამზადებლად იყენებდნენ ბუნებრივ სოდას, რომელიც ამოღებულ იქნა სოდის ტბების წყლებიდან. ეგვიპტელები ამ ნაერთს ნეტერს უწოდებდნენ, თუმცა, ეს ტერმინი ვრცელდებოდა არა მხოლოდ ბუნებრივ სოდაზე, არამედ ზოგადად ტუტეზე, მათ შორის მცენარის ფერფლისგან მიღებულზე. მოგვიანებით ბერძნულ (არისტოტელე, დიოსკორიდი) და რომაულ (პლუტარქე) წყაროებშიც აღნიშნულია ეს ნივთიერება, მაგრამ უკვე სახელწოდებით "ნიტრონი". ძველი რომაელი ისტორიკოსი პლინიუს უფროსი წერდა, რომ ნილოსის დელტაში სოდას (ის მას "ნიტრუმს" უწოდებს) იზოლირებული იყო მდინარის წყლიდან და იყიდებოდა დიდი ნაჭრების სახით. დიდი რაოდენობით მინარევებისაგან, უპირველეს ყოვლისა ნახშირის შემცველობით, ასეთ სოდას ნაცრისფერი და ზოგჯერ შავიც კი ჰქონდა. ტერმინი „ნატრონი“ გვხვდება არაბულ შუა საუკუნეების ლიტერატურაში, საიდანაც თანდათანობით მე-17-18 საუკუნეებში გამოიყენებოდა. იქმნება ტერმინი „ნატრა“, ანუ საფუძველი, საიდანაც შეიძლება სუფრის მარილის მიღება. "ნატრადან" მოდის ელემენტის თანამედროვე სახელი.

თანამედროვე აბრევიატურა "Na" და ლათინური სიტყვა "natrium" პირველად გამოიყენეს 1811 წელს აკადემიკოსმა და შვედეთის ექიმთა საზოგადოების დამფუძნებელმა იენს იაკობ ბერცელიუსმა ბუნებრივი მინერალური მარილების აღნიშვნაში, რომელშიც შედის სოდა. ამ ახალმა ტერმინმა შეცვალა თავდაპირველი სახელწოდება „ნატრიუმი“, რომელიც ლითონს მიენიჭა ინგლისელმა ქიმიკოსმა ჰამფრი დევისმა, პირველმა, რომელმაც მიიღო მეტალის ნატრიუმი. ითვლება, რომ დეივი ხელმძღვანელობდა სოდას ლათინური სახელწოდებით - "სოდა", თუმცა არსებობს კიდევ ერთი ვარაუდი: არაბულად არის სიტყვა "სუდა", რაც თავის ტკივილს ნიშნავს; ძველად ამ დაავადებას მკურნალობდნენ სოდაით. აღსანიშნავია, რომ დასავლეთ ევროპის რიგ ქვეყნებში (დიდი ბრიტანეთი, საფრანგეთი, იტალია), ისევე როგორც ამერიკის შეერთებულ შტატებში ნატრიუმს უწოდებენ ნატრიუმს.

იმისდა მიუხედავად, რომ ნატრიუმის ნაერთები ცნობილია ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში, ლითონის მიღება მისი სუფთა სახით მხოლოდ 1807 წელს იყო შესაძლებელი, ინგლისელი ქიმიკოსის ჰამფრი დევის მიერ ოდნავ დატენიანებული მყარი ნატრიუმის ჰიდროქსიდის NaOH ელექტროლიზით. ფაქტია, რომ ნატრიუმის მიღება ტრადიციული ქიმიური მეთოდებით ვერ მოხერხდა - ლითონის მაღალი აქტივობის გამო, მაგრამ დევის მეთოდი უსწრებდა იმდროინდელ სამეცნიერო აზროვნებას და ტექნიკურ განვითარებას. მე-19 საუკუნის დასაწყისში დენის ერთადერთი რეალურად გამოსაყენებელი და შესაფერისი წყარო იყო ვოლტაური სვეტი. დეივის მიერ გამოყენებული 250 წყვილი სპილენძისა და თუთიის ფირფიტა იყო. პროცესი აღწერილი D.I. მენდელეევი თავის ერთ-ერთ ნაშრომში იყო უკიდურესად რთული და ენერგო ინტენსიური: „სველი (სპილენძისგან ან ქვანახშირისგან) კაუსტიკური სოდას ნაჭერი დადებით (სპილენძიდან ან ქვანახშირისგან) ბოძთან შეერთებით და მასში ჩაღრმავება, რომელშიც დაასხეს ვერცხლისწყალი, რომელიც დაკავშირებული იყო ძლიერი ვოლტაური სვეტის უარყოფით პოლუსთან (კათოდთან), დევიმ შენიშნა, რომ ვერცხლისწყალში, დენის გავლისას, იხსნება სპეციალური ლითონი, რომელიც ვერცხლისწყალზე ნაკლებად აქროლადია და შეუძლია წყლის დაშლა და კვლავ წარმოქმნას კაუსტიკური. სოდა. მაღალი ენერგეტიკული ინტენსივობის გამო, ტუტე მეთოდი ინდუსტრიული გახდა მხოლოდ მე-19 საუკუნის ბოლოს - უფრო მოწინავე ენერგიის წყაროების მოსვლასთან ერთად, ხოლო 1924 წელს ამერიკელმა ინჟინერმა G. Downs-მა ფუნდამენტურად შეცვალა ნატრიუმის ელექტროლიტური წარმოების პროცესი. ტუტე ჩანაცვლება ბევრად იაფი სუფრის მარილით.

დეივის აღმოჩენიდან ერთი წლის შემდეგ, ჯოზეფ გეი-ლუსაკმა და ლუი ტენარმა მიიღეს ნატრიუმი არა ელექტროლიზით, არამედ კაუსტიკური სოდასთან წითელ სიცხეზე გაცხელებულ რკინასთან რეაგირებით. მოგვიანებით, სენტ-კლერ დევილმა შეიმუშავა მეთოდი, რომლითაც ნატრიუმი მიიღება ნახშირით სოდის შემცირებით კირქვის თანდასწრებით.

ბუნებაში ყოფნა

ნატრიუმი არის ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ელემენტი - მეექვსე რაოდენობრივი შემცველობით ბუნებაში (არამეტალების, მხოლოდ ჟანგბადი - 49,5% და სილიციუმი - 25,3%) და მეოთხეა ლითონებს შორის (მხოლოდ რკინა - 5,08%, ალუმინი - 7). უფრო ხშირია .5% და კალციუმი - 3.39%). მისი კლარკი (დედამიწის ქერქში საშუალო შემცველობა), სხვადასხვა შეფასებით, მერყეობს 2,27%-დან მასის მიხედვით 2,64%-მდე. ამ ელემენტის უმეტესობა გვხვდება სხვადასხვა ალუმინოსილიკატებში. ნატრიუმი დედამიწის ქერქის ზედა ნაწილის ტიპიური ელემენტია; ეს ადვილად ჩანს სხვადასხვა ქანებში ლითონის შემცველობის ხარისხით. ამრიგად, ნატრიუმის ყველაზე მაღალი კონცენტრაცია - 2,77% წონით - არის მჟავე ანთებით ქანებში (გრანიტები და სხვა მრავალი); ძირითად ქანებში (ბაზალტები და მსგავსი), მეთერთმეტე ელემენტის საშუალო შემცველობა უკვე 1,94% წონითაა. . ულტრამაფიკური მანტიის ქანებს აქვთ ნატრიუმის ყველაზე დაბალი შემცველობა, მხოლოდ 0,57%. დანალექი ქანები (თიხა და ფიქლები) ასევე ღარიბია მეთერთმეტე ელემენტში - 0,66% წონით, ნიადაგების უმეტესობა არ არის მდიდარი ნატრიუმით - საშუალო შემცველობა დაახლოებით 0,63%.

მისი მაღალი ქიმიური აქტივობის გამო, ნატრიუმი ბუნებაში გვხვდება მხოლოდ მარილების სახით. ნატრიუმის ცნობილი მინერალების საერთო რაოდენობა ორასზე მეტია. თუმცა, ყველა არ ითვლება ყველაზე მნიშვნელოვანად, რომლებიც არის ამ ტუტე ლითონისა და მისი ნაერთების წარმოების ძირითადი წყაროები. აღსანიშნავია ჰალიტი (კლდის მარილი) NaCl, მირაბილიტი (გლაუბერის მარილი) Na2SO4 10H2O, ჩილეს მარილი NaNO3, კრიოლიტი Na3, ტინკალი (ბორაქსი) Na2B4O7∙10H2O, ტრონა NaHCO3∈∈Na2CO2, ისევე როგორც ნატურალური si როგორიცაა ალბიტი Na, ნეფელინი Na, რომელიც შეიცავს ნატრიუმის გარდა სხვა ელემენტებს. Na+-ისა და Ca2+-ის იზომორფიზმის შედეგად, რაც გამოწვეულია მათი იონური რადიუსების სიახლოვით, ცეცხლოვან ქანებში წარმოიქმნება ნატრიუმ-კალციუმის ფელდსპარები (პლაგიოკლაზები).

ნატრიუმი არის მთავარი მეტალის ელემენტი ზღვის წყალში; შეფასებულია, რომ მსოფლიო ოკეანის წყლები შეიცავს 1,5 1016 ტონა ნატრიუმის მარილებს (მსოფლიო ოკეანის წყლებში ხსნადი მარილების საშუალო კონცენტრაცია არის დაახლოებით 35 ppm, რაც შეადგენს 3,5%-ს. წონით, მათგან ნატრიუმის წილი 1,07%-ს შეადგენს. ასეთი მაღალი კონცენტრაცია ბუნებაში ნატრიუმის ე.წ. ფაქტია, რომ ეს ტუტე ლითონი საკმაოდ სუსტად არის შენარჩუნებული კონტინენტებზე და მდინარის წყლებით აქტიურად ტრანსპორტირდება ზღვებსა და ოკეანეებში. აორთქლების დროს ნატრიუმის მარილები დეპონირდება ზღვისპირა ლაგუნებში, აგრეთვე სტეპებისა და უდაბნოების კონტინენტურ ტბებში, რაც ქმნის მარილის შემცველი ქანების ფენებს. ნატრიუმის მარილების მსგავსი საბადოები შედარებით სუფთა სახით არსებობს ყველა კონტინენტზე, უძველესი ზღვების აორთქლების შედეგად. ეს პროცესები გრძელდება ჩვენს დროში; მაგალითებია მარილის ტბა, რომელიც მდებარეობს იუტაში (აშშ), ბასკუნჩაკი (რუსეთი, ახტუბინსკის ოლქი), ალთაის ტერიტორიის მარილის ტბები (რუსეთი), ასევე მკვდარი ზღვა და სხვა მსგავსი ადგილები.

კლდის მარილი ქმნის უზარმაზარ მიწისქვეშა საბადოებს (ხშირად ასობით მეტრის სისქის), რომელიც შეიცავს 90%-ზე მეტ NaCl-ს. ტიპიური ჩეშირის მარილის საბადო (ნატრიუმის ქლორიდის მთავარი წყარო დიდ ბრიტანეთში) მოიცავს 60 x 24 კმ ფართობს და აქვს მარილის ფსკერი დაახლოებით 400 მ სისქით. მხოლოდ ეს საბადო შეფასებულია 1011 ტონაზე მეტს.

გარდა ამისა, ნატრიუმი მნიშვნელოვანი ბიოელემენტია, ის შედარებით დიდი რაოდენობით გვხვდება ცოცხალ ორგანიზმებში (საშუალოდ 0,02%, ძირითადად NaCl-ის სახით), ხოლო ცხოველებში უფრო მეტია, ვიდრე მცენარეებში. ნატრიუმის არსებობა დადგენილია მზის ატმოსფეროში და ვარსკვლავთშორის სივრცეში. ატმოსფეროს ზედა ფენებში (დაახლოებით 80 კილომეტრის სიმაღლეზე) აღმოაჩინეს ატომური ნატრიუმის ფენა. ფაქტია, რომ ასეთ სიმაღლეზე თითქმის არ არის ჟანგბადი, წყლის ორთქლი და სხვა ნივთიერებები, რომლებთანაც ნატრიუმს შეეძლო ურთიერთქმედება.

განაცხადი

ნატრიუმის ლითონი და მისი ნაერთები ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა ინდუსტრიაში. მისი მაღალი რეაქტიულობის გამო, ეს ტუტე მეტალი გამოიყენება მეტალურგიაში, როგორც შემცირების აგენტი მეტალოთერმიით ისეთი ლითონების წარმოებისთვის, როგორიცაა ნიობიუმი, ტიტანი, ჰაფნიუმი და ცირკონიუმი. ჯერ კიდევ XIX საუკუნის პირველ ნახევარში ნატრიუმი გამოიყენებოდა ალუმინის (ალუმინის ქლორიდისგან) იზოლირებისთვის; დღეს მეთერთმეტე ელემენტი და მისი მარილები კვლავ გამოიყენება, როგორც მოდიფიკატორი გარკვეული ტიპის ჩამოსხმული ალუმინის შენადნობების წარმოებაში. ნატრიუმი ასევე გამოიყენება ტყვიაზე დაფუძნებულ შენადნობაში (0,58% Na), რომელიც გამოიყენება სარკინიგზო ვაგონებისთვის ღერძების საკისრების წარმოებაში; ამ შენადნობის ტუტე ლითონი არის გამაძლიერებელი ელემენტი. ნატრიუმი და მისი შენადნობები კალიუმთან არის თხევადი გამაგრილებლები ბირთვულ რეაქტორებში - ბოლოს და ბოლოს, ორივე ელემენტს აქვს მცირე თერმული ნეიტრონის შთანთქმის ჯვარი სექციები (Na 0.49 ბეღელისთვის). გარდა ამისა, ამ შენადნობებს ახასიათებთ მაღალი დუღილის წერტილები და სითბოს გადაცემის კოეფიციენტები და არ ურთიერთქმედებენ სტრუქტურულ მასალებთან ატომური ენერგიის რეაქტორებში განვითარებულ მაღალ ტემპერატურაზე, რაც გავლენას არ ახდენს ჯაჭვური რეაქციის მიმდინარეობაზე.

თუმცა, არა მხოლოდ ბირთვული ენერგია იყენებს ნატრიუმს სითბოს გადამცემად - ელემენტი No11 ფართოდ გამოიყენება როგორც გამაგრილებელი პროცესებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ ერთგვაროვან გათბობას ტემპერატურის დიაპაზონში 450-დან 650 ° C-მდე - თვითმფრინავის ძრავის სარქველებში, სატვირთო მანქანაში. გამონაბოლქვი სარქველები, ინექციური ჩამოსხმის მანქანებში წნევა. ნატრიუმის, კალიუმის და ცეზიუმის შენადნობს (Na 12%, K 47%, Cs 41%) აქვს რეკორდულად დაბალი დნობის წერტილი (მხოლოდ 78 °C), ამ მიზეზით იგი შემოთავაზებული იყო, როგორც სამუშაო სითხე იონური სარაკეტო ძრავებისთვის. ქიმიურ მრეწველობაში ნატრიუმი გამოიყენება ციანიდის მარილების, სინთეზური სარეცხი საშუალებების (დეტერგენიდების) და ფარმაცევტული საშუალებების წარმოებაში. ხელოვნური რეზინის წარმოებაში ნატრიუმი ასრულებს კატალიზატორის როლს, აერთიანებს ბუტადიენის მოლეკულებს პროდუქტად, რომელიც თვისებებით არ ჩამოუვარდება ბუნებრივი რეზინის საუკეთესო ჯიშებს. NaPb ნაერთი (წონის 10% Na) გამოიყენება ტეტრაეთილის ტყვიის - ყველაზე ეფექტური დარტყმის საწინააღმდეგო აგენტის წარმოებაში. ნატრიუმის ორთქლი გამოიყენება მაღალი და დაბალი წნევის გაზის გამომშვები ნათურების (NLLD და NLND) შესავსებად. ნატრიუმის ნათურა ივსება ნეონით და შეიცავს ნატრიუმის მეტალის მცირე რაოდენობას; როდესაც ასეთი ნათურა ჩართულია, გამონადენი იწყება ნეონში. გამონადენის დროს გამოთავისუფლებული სითბო აორთქლდება ნატრიუმს და გარკვეული დროის შემდეგ ნეონის წითელ ელვარებას ნატრიუმის ყვითელი ელვარება ცვლის. ნატრიუმის ნათურები არის მძლავრი სინათლის წყაროები მაღალი ეფექტურობით (ლაბორატორიულ პირობებში 70%-მდე). ნატრიუმის ნათურების მაღალმა ეფექტურობამ შესაძლებელი გახადა მათი გამოყენება მაგისტრალების, მატარებლის სადგურების, მარინებისა და სხვა ფართომასშტაბიანი ობიექტების გასანათებლად. ამრიგად, DNaT ტიპის NLVD ნათურები (Arc Sodium Tubular), რომლებიც აწარმოებენ კაშკაშა ყვითელ შუქს, ძალიან ფართოდ გამოიყენება ქუჩის განათებაში; ასეთი ნათურების მომსახურების ვადა 12-24 ათასი საათია. გარდა ამისა, არსებობს ნათურები DNaS, DNaMT (Arc Sodium Matte), DNaZ (Arc Sodium Mirror) და DNaTBR (Arc Sodium Tubular Without Mercury). ნატრიუმი გამოიყენება უაღრესად ენერგო ინტენსიური ნატრიუმ-გოგირდოვანი ბატარეების წარმოებაში. ორგანულ სინთეზში ნატრიუმი გამოიყენება რედუქციის, კონდენსაციის, პოლიმერიზაციის და სხვა რეაქციების დროს. ზოგჯერ ნატრიუმის ლითონი გამოიყენება როგორც მასალა ელექტრო სადენებისთვის, რომლებიც განკუთვნილია ძალიან მაღალი დენების გადასატანად.

არანაკლებ ფართოდ გამოიყენება ნატრიუმის მრავალი ნაერთი: სუფრის მარილი NaCl გამოიყენება კვების მრეწველობაში; ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH (კაუსტიკური სოდა) გამოიყენება საპნის ინდუსტრიაში, საღებავების წარმოებაში, მერქნისა და ქაღალდისა და ნავთობის მრეწველობაში, ხელოვნური ბოჭკოების წარმოებაში და ასევე ელექტროლიტის სახით. სოდა - ნატრიუმის კარბონატი Na2CO3 გამოიყენება მინის, მერქნისა და ქაღალდის, კვების, ტექსტილის, ნავთობისა და სხვა მრეწველობაში. სოფლის მეურნეობაში ფართოდ გამოიყენება როგორც სასუქი, აზოტის მჟავას NaNO3 ნატრიუმის მარილი, რომელიც ცნობილია როგორც ჩილეს ნიტრატი. ნატრიუმის ქლორატი NaClO3 გამოიყენება სარკინიგზო ლიანდაგზე არასასურველი მცენარეულობის გასანადგურებლად. ნატრიუმის ფოსფატი Na3PO4 არის სარეცხი საშუალებების კომპონენტი, რომელიც გამოიყენება მინისა და საღებავების წარმოებაში, კვების მრეწველობაში და ფოტოგრაფიაში. ნატრიუმის აზიდი NaN3 გამოიყენება როგორც აზოტირებელი საშუალება მეტალურგიაში და ტყვიის აზიდის წარმოებაში. ნატრიუმის ციანიდი NaCN გამოიყენება ქანებიდან ოქროს გამორეცხვის ჰიდრომეტალურგიულ მეთოდში, აგრეთვე ფოლადის ნიტროკარბურიზაციაში და ელექტრომოლევაში (ვერცხლისფერი, მოოქროვილი). სილიკატები mNa2O nSiO2 არის მუხტის კომპონენტები მინის წარმოებაში, ალუმინის სილიკატური კატალიზატორების, სითბოს მდგრადი, მჟავაგამძლე ბეტონის წარმოებისთვის.

წარმოება

როგორც ცნობილია, მეტალის ნატრიუმი პირველად 1807 წელს მიიღო ინგლისელმა ქიმიკოსმა დეივის მიერ ნატრიუმის ჰიდროქსიდის NaOH ელექტროლიზით. მეცნიერული თვალსაზრისით, ტუტე ლითონების იზოლაცია გრანდიოზული აღმოჩენაა ქიმიის დარგში. თუმცა, იმ წლების ინდუსტრიამ ვერ შეაფასა ამ მოვლენის მნიშვნელობა - ჯერ ერთი, მე -19 საუკუნის დასაწყისში ნატრიუმის ინდუსტრიული მასშტაბით წარმოებისთვის საჭირო სიმძლავრე უბრალოდ ჯერ არ არსებობდა და მეორეც, არავინ იცოდა სად. რბილი მეტალი, რომელიც იფეთქება ურთიერთქმედებისას, შეიძლება სასარგებლო იყოს წყალთან. და თუ პირველი სირთულე 1808 წელს გადაჭრეს ჯოზეფ გეი-ლუსაკმა და ლუი ტენარმა, ნატრიუმის მიღება ენერგო ინტენსიური ელექტროლიზის გარეშე, კაუსტიკური სოდას რეაქციის გამოყენებით წითელ სიცხეზე გაცხელებულ რკინასთან, მაშინ მეორე პრობლემა - ფართობი. განაცხადი - მოგვარდა მხოლოდ 1824 წელს, როდესაც ალუმინი იზოლირებული იქნა ნატრიუმის დახმარებით. XIX საუკუნის მეორე ნახევარში სენტ-კლერ დევილმა შეიმუშავა მეტალის ნატრიუმის მიღების ახალი მეთოდი - კირქვის თანდასწრებით სოდა ნახშირით შემცირებით:

Na2CO3 + 2C → 2Na + 3CO

ეს მეთოდი გაუმჯობესდა 1886 წელს. თუმცა, უკვე 1890 წელს, მრეწველობაში დაინერგა ნატრიუმის წარმოების ელექტროლიტური მეთოდი. ამრიგად, ჰამფრი დევის იდეა განხორციელდა ინდუსტრიული მასშტაბით მხოლოდ 80 წლის შემდეგ! ყველა ძიება და კვლევა დასრულდა საწყის მეთოდზე დაბრუნებით. 1924 წელს ამერიკელმა ინჟინერმა დაუნსმა გააძვირა ნატრიუმის ელექტროლიტური წარმოების პროცესი, ტუტე შეცვალა ბევრად იაფი სუფრის მარილით. ამ მოდერნიზაციამ გავლენა მოახდინა ლითონის ნატრიუმის წარმოებაზე, რომელიც გაიზარდა 6 ათასი ტონიდან (1913) 180 ათას ტონამდე (1966 წ.). დაუნსის მეთოდმა საფუძველი ჩაუყარა მეტალის ნატრიუმის მიღების თანამედროვე მეთოდს.

ახლა ნატრიუმის ლითონის წარმოების მთავარი სამრეწველო მეთოდია გამდნარი ნატრიუმის ქლორიდის ელექტროლიზი (პროცესის გვერდითი პროდუქტია ქლორი) KCl, NaF ან CaCl2 დამატებით, რაც ამცირებს მარილის დნობის წერტილს 575-585 °-მდე. C. წინააღმდეგ შემთხვევაში, სუფთა ნატრიუმის ქლორიდის ელექტროლიზი გამოიწვევს ლითონის დიდ დანაკარგს აორთქლების შედეგად, რადგან NaCl-ის დნობის წერტილები (801 °C) და ლითონის ნატრიუმის დუღილის წერტილები (882.9 °C) ძალიან ახლოს არის. პროცესი მიმდინარეობს ფოლადის ელექტროლიზატორში დიაფრაგმით. ნატრიუმის წარმოებისთვის თანამედროვე ელექტროლიზატორი შთამბეჭდავი სტრუქტურაა, რომელიც ღუმელს მოგაგონებთ. დანადგარი დამზადებულია ცეცხლგამძლე აგურისგან, რომელიც გარედან გარშემორტყმულია ფოლადის გარსაცმით. ელექტროლიზატორის ძირში ჩასმულია გრაფიტის ანოდი, რომელიც გარშემორტყმულია რგოლისებრი ბადით - დიაფრაგმით, რომელიც ხელს უშლის ნატრიუმის შეღწევას ანოდის სივრცეში, სადაც დეპონირდება ქლორი. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ნატრიუმი უბრალოდ დაიწვება ქლორში.

რგოლის ფორმის კათოდი დამზადებულია რკინის ან სპილენძისგან. ქუდები დამონტაჟებულია კათოდისა და ანოდის ზემოთ ნატრიუმის და ქლორის მოსაშორებლად. კარგად გამხმარი ნატრიუმის ქლორიდისა და კალციუმის ქლორიდის ნარევი იტვირთება ელექტროლიზატორში; ჩვენ უკვე ვიცით, რომ ასეთი ნარევი დნება უფრო დაბალ ტემპერატურაზე, ვიდრე სუფთა ნატრიუმის ქლორიდი. როგორც წესი, პროცესი ხდება დაახლოებით 600 °C ტემპერატურაზე. ელექტროდებს მიეწოდება დაახლოებით 6 ვ-ის პირდაპირი დენი, ხოლო Na+ იონები იხსნება კათოდში და გამოიყოფა მეტალის ნატრიუმი, რომელიც ცურავს და გადადის სპეციალურ კოლექციაში. ბუნებრივია, პროცესი ჰაერის დაშვების გარეშე მიმდინარეობს. ანოდზე იხსნება ქლორის იონები Сl– და გამოიყოფა ქლორის აირი - ნატრიუმის წარმოების ღირებული ქვეპროდუქტი. ელექტროლიზატორის მუშაობის დღის განმავლობაში იწარმოება 400-500 კგ ნატრიუმი და 600-700 კგ ქლორი. ამგვარად მიღებული ლითონი იწმინდება მინარევებისაგან (ქლორიდები, ოქსიდები და სხვა) გამდნარ ნატრიუმში NaOH + Na2CO3 + NaCl ან Na2O2 ნარევის დამატებით; დნობის დამუშავება მეტალის ლითიუმის, ტიტანის ან ტიტან-ცირკონიუმის შენადნობით, ქვედა ქლორიდებით TiCl3, TiCl2; ვაკუუმური დისტილაცია.

ფიზიკური თვისებები

ჰამფრი დეივი იყო არა მხოლოდ პირველი, ვინც მიიღო მეტალის ნატრიუმი, არამედ პირველმა შეისწავლა მისი თვისებები. ლონდონში ახალი ელემენტების (კალიუმის და ნატრიუმის) აღმოჩენის შესახებ მოხსენებით, ქიმიკოსმა პირველად აჩვენა ახალი ლითონების ნიმუშები სამეცნიერო აუდიტორიას. ინგლისელმა ქიმიკოსმა ნავთის ფენის ქვეშ ინახავდა მეტალის ნატრიუმის ნაჭერს, რომელთანაც ნატრიუმი არ ურთიერთქმედებდა და არ იჟანგება მის გარემოში, ინარჩუნებდა ბრწყინვალე ვერცხლის ფერს. გარდა ამისა, ნატრიუმი (სიმკვრივე 20 °C-ზე არის 0,968 გ/სმ3) უფრო მძიმეა ვიდრე ნავთი (სიმკვრივე 20 °C-ზე სხვადასხვა ხარისხის გაწმენდით არის 0,78-0,85 გ/სმ3) და არ ცურავს მის ზედაპირზე, შესაბამისად, იგი არ განიცდის დაჟანგვას ჟანგბადით და ნახშირორჟანგით. დეივი არ შემოიფარგლა ჭურჭლის ჩვეულებრივი დემონსტრირებით ახალი ლითონის ნიმუშით; მან აიღო ნატრიუმი ნავთი და ჩააგდო ნიმუში წყლის ვედროში. ყველას გასაკვირად, ლითონი არ ჩაიძირა, მაგრამ დაიწყო აქტიური მოძრაობა წყლის ზედაპირზე, დნება პატარა მბზინავ წვეთებად, რომელთაგან ზოგიერთი აალდება. ფაქტია, რომ წყლის სიმკვრივე (20 °C-ზე არის 0,998 გ/სმ3) ამ ტუტე ლითონის სიმკვრივეზე მეტია, ამიტომ ნატრიუმი არ იძირება წყალში, არამედ ცურავს მასში, აქტიურად ურთიერთქმედებს მასთან. საზოგადოება გაოცებული დარჩა ახალი ელემენტის ასეთი „პრეზენტაციით“.

რა შეგვიძლია ვთქვათ ახლა ნატრიუმის ფიზიკურ თვისებებზე? პერიოდული ცხრილის მეთერთმეტე ელემენტია რბილი (იოლად იჭრება დანით, დაჭერითა და გორგალით მორგებული), მსუბუქი, მბზინავი მოვერცხლისფრო-თეთრი ლითონი, რომელიც ჰაერში სწრაფად იშლება. ნატრიუმის თხელ ფენებს აქვს იისფერი ელფერი, ხოლო წნევის ქვეშ ლითონი ხდება გამჭვირვალე და წითელი, ლალის მსგავსი. ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე ნატრიუმი კრისტალიზდება კუბურ ბადეში შემდეგი პარამეტრებით: a = 4,28 A, ატომური რადიუსი 1,86 A, იონური რადიუსი Na+ 0,92 A. ნატრიუმის ატომის იონიზაციის პოტენციალი (eV) 5,138; 47.20; 71,8; ლითონის ელექტროუარყოფითობა არის 0,9. ელექტრონის მუშაობის ფუნქცია 2,35 ევ. ეს მოდიფიკაცია სტაბილურია -222 °C-ზე ზემოთ ტემპერატურაზე. ამ ტემპერატურის ქვემოთ, ექვსკუთხა მოდიფიკაცია სტაბილურია შემდეგი პარამეტრებით: a = 0,3767 ნმ, c = 0,6154 ნმ, z = 2.

ნატრიუმი არის დნობის ლითონი, მისი დნობის წერტილი არის მხოლოდ 97,86 °C. გამოდის, რომ ამ ლითონს შეეძლო მდუღარე წყალში დნება, თუ მას აქტიურად არ ურთიერთქმედებდა. უფრო მეტიც, დნობისას ნატრიუმის სიმკვრივე მცირდება 2,5%-ით, მაგრამ მოცულობა იზრდება ΔV = 27,82∙10-6 მ3/კგ. წნევის მატებასთან ერთად, ლითონის დნობის წერტილი იზრდება, აღწევს 242 ° C 3 GPa-ზე და 335 ° C 8 GPa-ზე. გამდნარი ნატრიუმის დუღილის წერტილი არის 883,15°C. ნატრიუმის აორთქლების სითბო ნორმალურ წნევაზე = 3869 კჯ/კგ. მეთერთმეტე ელემენტის სპეციფიკური სითბური სიმძლავრე (ოთახის ტემპერატურაზე) არის 1,23 103 ჯ/(კგ K) ან 0,295 კალ/(გგ გრადუსი); ნატრიუმის თბოგამტარობის კოეფიციენტი არის 1,32 102 ვტ/(მ K) ან 0,317 კალ/(სმ წმ გრადუსი). ამ ტუტე ლითონის ხაზოვანი გაფართოების თერმული კოეფიციენტი (20 °C ტემპერატურაზე) არის 7,1 10-5. ნატრიუმის ელექტრული წინაღობა (0 °C-ზე) არის 4,3 10-8 ომ მ (4,3 10-6 ომ სმ). დნობისას ნატრიუმის ელექტრული წინაღობა იზრდება 1,451-ჯერ. ნატრიუმი პარამაგნიტურია, მისი სპეციფიკური მაგნიტური მგრძნობელობაა +9,2 10-6. ნატრიუმის HB ბრინელის სიმტკიცე = 0,7 მპა. ნორმალური დაჭიმვის მოდული ოთახის ტემპერატურაზე E = 5.3 GPa. ნატრიუმის შეკუმშვა x = 15,99∙10-11 Pa-1. ნატრიუმი ძალიან დრეკადი ლითონია და ადვილად დეფორმირდება სიცივეში. ნატრიუმის გადინების წნევა, N.S. Kurnakov-ისა და S.F. Zhemchuzhny-ის მიხედვით, არის 2.74-3.72 მპა დიაპაზონში, რაც დამოკიდებულია გამოსასვლელის დიამეტრზე.

ქიმიური თვისებები

ქიმიურ ნაერთებში, მათ შორის ჰიდრიდებში, ნატრიუმი ავლენს ჟანგვის მდგომარეობას + 1. მეთერთმეტე ელემენტი ერთ-ერთი ყველაზე რეაქტიული ლითონია, ამიტომ იგი ბუნებაში არ გვხვდება მისი სუფთა სახით. ოთახის ტემპერატურაზეც კი, ის აქტიურად რეაგირებს ატმოსფერულ ჟანგბადთან, წყლის ორთქლთან და ნახშირორჟანგთან, აყალიბებს ზედაპირზე პეროქსიდის, ჰიდროქსიდის და კარბონატის ნარევის ფხვიერ ქერქს. ამ მიზეზით, მეტალი ნატრიუმი ინახება დეჰიდრატირებული სითხის ფენის ქვეშ (ნავთი, მინერალური ზეთი). კეთილშობილური აირები ოდნავ იხსნება მყარ და თხევად ნატრიუმში; 200 °C-ზე ნატრიუმი იწყებს წყალბადის შეწოვას, წარმოქმნის ძალიან ჰიგიროსკოპულ ჰიდრიდს NaH. ეს ტუტე მეტალი უკიდურესად სუსტად რეაგირებს აზოტთან მბზინავ გამონადენში, წარმოქმნის ძალიან არასტაბილურ ნივთიერებას - ნატრიუმის ნიტრიდს:

6Na + N2 → 2Na3N

ნატრიუმის ნიტრიდი მდგრადია მშრალ ჰაერში, მაგრამ მყისიერად იშლება წყლის ან ალკოჰოლის მიერ ამიაკის წარმოქმნით.

როდესაც ნატრიუმი უშუალოდ ურთიერთქმედებს ჟანგბადთან, პირობებიდან გამომდინარე, წარმოიქმნება Na2O ოქსიდი (როდესაც ნატრიუმი იწვება არასაკმარისი რაოდენობით ჟანგბადში) ან Na2O2 პეროქსიდი (როდესაც ნატრიუმი იწვება ჰაერში ან ჭარბ ჟანგბადში). ნატრიუმის ოქსიდს ავლენს გამოხატული ძირითადი თვისებები; იგი ძალადობრივად რეაგირებს წყალთან და წარმოქმნის NaOH ჰიდროქსიდს, ძლიერ ბაზას:

Na2O + H2O → 2NaOH

ნატრიუმის ჰიდროქსიდი წყალში უაღრესად ხსნადი ტუტეა (108 გ NaOH იხსნება 100 გ წყალში 20 °C ტემპერატურაზე) მყარი თეთრი ჰიგიროსკოპული კრისტალების სახით, არღვევს კანს, ქსოვილებს, ქაღალდს და სხვა ორგანულ ნივთიერებებს. წყალში გახსნისას გამოყოფს დიდი რაოდენობით სითბოს. ჰაერში ნატრიუმის ჰიდროქსიდი აქტიურად შთანთქავს ნახშირორჟანგს და გადაიქცევა ნატრიუმის კარბონატად:

2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O

ამ მიზეზით, ნატრიუმის ჰიდროქსიდი უნდა ინახებოდეს ჰერმეტულ კონტეინერებში. მრეწველობაში NaOH მიიღება NaCl ან Na2CO3 წყალხსნარების ელექტროლიზით, იონური გაცვლის მემბრანების და დიაფრაგმების გამოყენებით:

2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2

ნატრიუმის პეროქსიდი არის ღია ყვითელი ფხვნილი, რომელიც დნება დაშლის გარეშე, Na2O2 არის ძალიან ძლიერი ჟანგვის აგენტი. ორგანული ნივთიერებების უმეტესობა აალდება მასთან შეხებისას. როდესაც Na2O2 რეაგირებს ნახშირორჟანგთან, ჟანგბადი გამოიყოფა:

2Na2O2 + 2CO2 → 2Na2CO3 + O2

მეტალის ნატრიუმი, ისევე როგორც მისი ოქსიდები, აქტიურად ურთიერთქმედებს წყალთან, წარმოქმნის ჰიდროქსიდს NaOH და ათავისუფლებს წყალბადს; დიდი კონტაქტის ზედაპირით, რეაქცია ფეთქებად მიმდინარეობს. ნატრიუმი რეაგირებს ალკოჰოლებთან ბევრად უფრო მშვიდად, ვიდრე წყალთან, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ნატრიუმის ალკოქსიდი. ამრიგად, ეთანოლთან რეაქციაში ნატრიუმი იძლევა ნატრიუმის ეთანოლატს C2H5ONa:

2Na + 2C2H5OH → 2C2H5ONa + H2

ნატრიუმი იხსნება თითქმის ყველა მჟავაში დიდი რაოდენობით მარილების წარმოქმნით:

2Nа + 2НCl → 2NаСl + Н2

2Na + 2H2SO4 → SO2 + Na2SO4 + 2H2O

ფტორისა და ქლორის ატმოსფეროში ნატრიუმი სპონტანურად აალდება, გაცხელებისას რეაგირებს ბრომთან და უშუალოდ არ ურთიერთქმედებს იოდთან. ნაღმტყორცნებში დაფქვისას ის მძაფრად რეაგირებს გოგირდთან, წარმოქმნის ცვალებადი შემადგენლობის სულფიდებს. ნატრიუმის სულფიდი Na2S მიიღება ნატრიუმის სულფატის ნახშირბადის შემცირებით. ნატრიუმის ძალიან გავრცელებული ნაერთი გოგირდთან და ჟანგბადთან არის ეგრეთ წოდებული გლაუბერის მარილი Na2SO4∙10H2O. გოგირდის გარდა, ის აქტიურად რეაგირებს სელენთან და ტელურუმთან და წარმოქმნის ნაერთების ქალკოგენიდებს Na2X, NaX, NaX2, Na2X5.

ნატრიუმი იხსნება თხევად ამიაკში (34,6 გ 100 გ NH3-ზე 0 °C-ზე) ამიაკის კომპლექსების წარმოქმნით (ცისფერი ხსნარი მეტალის გამტარობით). როდესაც ამიაკი აორთქლდება, თავდაპირველი ლითონი რჩება; ხსნარის გრძელვადიანი შენახვისას, იგი თანდათან უფერულდება ლითონის რეაქციის გამო ამიაკთან და წარმოიქმნება ამიდი NaNH2 ან იმიდი Na2NH და წყალბადის გამოყოფა. როდესაც აირისებრი ამიაკი 300-350 °C ტემპერატურაზე გამდნარ ნატრიუმში გადადის, წარმოიქმნება ნატრიუმის ამინი NaNH2 - უფერო კრისტალური ნივთიერება, რომელიც ადვილად იშლება წყლის მიერ.

800-900 °C ტემპერატურაზე ნატრიუმის გაზი ნახშირბადთან ერთად აყალიბებს კარბიდს (აცეტილენიდს) Na2C2. ნატრიუმი აყალიბებს ინკლუზიურ ნაერთებს გრაფიტით.

ნატრიუმი აყალიბებს მეტათაშორის ნაერთებს - ვერცხლთან, ოქროსთან, კალასთან, ტყვიასთან, ბისმუტთან, ცეზიუმთან, კალიუმთან და სხვა ლითონებთან. არ ქმნის ნაერთებს ბარიუმთან, სტრონციუმთან, მაგნიუმთან, ლითიუმთან, თუთიასთან და ალუმინთან. ვერცხლისწყლით ნატრიუმი აყალიბებს ამალგამებს - NaHg2, NaHg4, NaHg8, NaHg, Na3Hg2, Na5Hg2, Na3Hg შემადგენლობის მეტალურ ნაერთებს. მნიშვნელოვანია თხევადი ამალგამები (შეიცავს 2,5%-ზე ნაკლებ ნატრიუმს წონით), მიღებული ნატრიუმის თანდათანობით შეყვანით ვერცხლისწყალში, რომელიც მდებარეობს ნავთის ან მინერალური ზეთის ფენის ქვეშ.

ცნობილია ნატრიუმის ორგანული ნაერთების დიდი რაოდენობა, რომლებიც ქიმიური თვისებებით მსგავსია ორგანოოლითიუმის ნაერთებთან, მაგრამ აღემატება მათ რეაქტიულობით.