Sodík

Sodík
←  Neon | Hořčík  →
jedenáct Li ↑ Na ↓ K 11 Na
Vzhled jednoduché látky
Čerstvě řezaný sodík
Vlastnosti atomu
Jméno, symbol, číslo	Sodík/Natrium (Na), 11
Skupina , období , blok	1 (zastaralé 1), 3, s-prvek
atomová hmotnost ( molární hmotnost )	22,98976928 ± 2,0E-8 amu [1] [2]  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronická konfigurace	[Ne] 3s 1 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1
Poloměr atomu	190 hodin
Chemické vlastnosti
kovalentní poloměr	154  hodin
Poloměr iontů	97 (+1e)  odpoledne
Elektronegativita	0,93 (Paulingova stupnice)
Elektrodový potenciál	-2,71 V
Oxidační stavy	−1 [3] , 0, +1
Ionizační energie (první elektron)	495,6 (5,14)  kJ / mol  ( eV )
Termodynamické vlastnosti jednoduché látky
Hustota (v n.a. )	0,971 g/cm³
Teplota tání	370,96 K; 97,81 °C
Teplota varu	1156,1 K; 882,95 °C
Oud. teplo tání	2,64 kJ/mol
Oud. výparné teplo	97,9 kJ/mol
Molární tepelná kapacita	28,23 [4]  J/(K mol)
Molární objem	23,7  cm³ / mol
Krystalová mřížka jednoduché látky
Příhradová konstrukce	Krychlové tělo uprostřed
Parametry mřížky	4,2820  Á
Debyeho teplota	150 tisíc  _
Další vlastnosti
Tepelná vodivost	(300 K) 142,0 W/(m K)
Číslo CAS	7440-23-5
Emisní spektrum

Sodík ( chemická značka  - Na , z lat.  Na trium ) - chemický prvek 1. skupiny (podle zastaralé klasifikace  - hlavní podskupina první skupiny, IA), třetí období periodického systému chemických prvků D. I. Mendělejev . Atomové číslo  je 11.

Sodík je ve formě jednoduché látky velmi lehký (0,971 g/cm 3 ), měkký, reaktivní [5] stříbrnobílý alkalický kov . Na vnější energetické úrovni má sodík jeden elektron, který snadno daruje a mění se na kladně nabitý kationt Na + .

Jediným stabilním přirozeným izotopem sodíku je 23 Na.

V přírodě se nevyskytuje ve volné formě, ale lze jej získat z různých sloučenin. Sodík je šestým nejhojnějším prvkem v zemské kůře : nachází se v mnoha minerálech , včetně živců , sodalitu a „kamenné soli“ ( halit , chlorid sodný ).

Historie a původ jména

Sloučeniny sodíku jsou známé a používané již od starověku. Ve starořeckém překladu Bible  - Septuaginta  - je slovo νίτρον [6] (v latinském překladu - Vulgáta  - odpovídá slovu nitroet ) uváděno jako název látky, jako je soda nebo potaš , které, smíchaný s olejem, sloužil jako prací prostředek [7] ( Jer.  2:22 ). V Tanakh , slovo νίτρον odpovídá heb. ברית ‏‎ - "mýdlo" a נתר  - "louh" (tekuté mýdlo) [8] . Soda (natron) se přirozeně vyskytuje ve vodách sodových jezer v Egyptě . Staří Egypťané používali přírodní sodu k balzamování, bělení plátna, vaření jídel, výrobě barev a glazur . Plinius starší píše, že v deltě Nilu byla z říční vody izolována soda (obsahovala dostatečný podíl nečistot). Do prodeje se dostal v podobě velkých kusů, kvůli příměsi uhlí, zbarven do šeda nebo i do černa [9] .

Název „sodík“ pochází z latinského slova natrium (srov . jiné řecké νίτρον ), které bylo přejato ze středoegyptského jazyka ( nṯr ), kde mimo jiné znamenalo: „soda“, „louh sodný“ [10] .

Zkratku „Na“ a slovo natrium poprvé použil akademik, zakladatel Švédské společnosti lékařů Jöns Jakob Berzelius k označení přírodních minerálních solí, mezi které patřila i soda [11] . Dříve (a stále v angličtině, francouzštině a řadě dalších jazyků) se tento prvek nazýval sodík ( lat.  sodík ) - tento název sodík možná pochází z arabského slova suda , což znamená "bolesti hlavy", protože soda se v té době používala. jako lék na bolest hlavy [12] .

Kovový sodík poprvé získal anglický chemik Humphry Davy elektrolýzou taveniny hydroxidu sodného . Davy o tom informoval 19. listopadu 1807 v Baker Lecture [13] (v rukopisu přednášky Davy uvedl, že objevil draslík 6. října 1807 a sodík několik dní po draslíku [14] ).

Být v přírodě

Čistota sodíku v zemské kůře je 25 kg/t. Obsah v mořské vodě ve formě sloučenin je 10,5 g/l [15] . Atomy kovu sodíku vstupují jako nečistota, která zbarvuje kamennou sůl modře. Sůl získává tuto barvu působením záření.

Fyzikální vlastnosti

Sodík je stříbřitě bílý kov, v tenkých vrstvách s fialovým nádechem, plastický, až měkký (snadno řezaný nožem), svěží řez sodíku se leskne.

Elektrická a tepelná vodivost sodíku je poměrně vysoká, hustota je 0,96842 g / cm³ (při 19,7 ° C ), bod tání 97,86 ° C , bod varu 883,15 ° C.

Při pokojové teplotě sodík tvoří kubické krystaly , prostorová skupina I m 3 m , parametry buňky  a = 0,42820 nm , Z = 2 .

Při teplotě -268 ° C (5 K) přechází sodík do hexagonální fáze , prostorová skupina P 6 3 / mmc , parametry buňky a \u003d 0,3767 nm , c \u003d 0,6154 nm , Z \u003d 2 .

Chemické vlastnosti

Alkalický kov, který na vzduchu snadno oxiduje na oxid sodný . K ochraně před vzdušným kyslíkem je kovový sodík uložen pod vrstvou petroleje nebo minerálního oleje.

Při spalování na vzduchu nebo v kyslíku vzniká peroxid sodný :

Kromě toho existuje ozonid sodný .

Sodík velmi prudce reaguje s vodou, kousek sodíku umístěný ve vodě plave, vlivem uvolněného tepla taje a mění se v bílou kouli, která se rychle pohybuje různými směry po hladině vody [16] , reakce pokračuje vývojem vodíku , který se může vznítit. Reakční rovnice:

Jako všechny alkalické kovy je sodík silné redukční činidlo a intenzivně interaguje s mnoha nekovy (kromě dusíku , jódu , uhlíku , vzácných plynů):

Sodík je aktivnější než lithium . V doutnavém výboji reaguje extrémně špatně s dusíkem a vytváří velmi nestabilní látku - nitrid sodný (na rozdíl od snadno se tvořícího nitridu lithia):

Reaguje se zředěnými kyselinami jako normální kov:

S koncentrovanými oxidačními kyselinami se uvolňují redukční produkty:

Rozpouští se v kapalném amoniaku za vzniku modrého roztoku:

Při zahřívání interaguje s plynným amoniakem:

Se rtutí tvoří sodíkový amalgám, který se používá jako mírnější redukční činidlo místo čistého kovu. Při tavení s draslíkem poskytuje kapalnou slitinu.

Alkylhalogenidy s přebytkem kovu mohou poskytovat organosodné sloučeniny - vysoce aktivní sloučeniny, které se na vzduchu obvykle samovolně vznítí a s vodou explodují. Při nedostatku kovu dochází k Wurtzově reakci .

Reaguje s alkoholy, fenoly, karboxylovými kyselinami za vzniku solí.

Rozpouští se v korunových etherech v přítomnosti organických rozpouštědel, přičemž vzniká elektrid nebo alkálie (v druhém případě má sodík neobvyklý oxidační stav -1 [3] ).

Získání

První průmyslovou metodou pro získání sodíku byla reakce redukce uhličitanu sodného uhlím zahřátím těsné směsi těchto látek v železné nádobě na 1000 °C ( Devilleova metoda ) [17] :

Místo uhlí lze použít karbid vápníku , hliník , křemík , ferrosilicium , aluminium silico [18] [19] .

S příchodem elektroenergetiky se stal praktičtější další způsob získávání sodíku - elektrolýza taveniny hydroxidu sodného nebo chloridu sodného :

V současné době je elektrolýza hlavní metodou výroby sodíku.

Sodík lze také získat tepelnou metodou zirkonia nebo tepelným rozkladem azidu sodného .

Aplikace

Kovový sodík je široce používán jako silné redukční činidlo v preparativní chemii a průmyslu, včetně metalurgie. Používá se k sušení organických rozpouštědel, jako je ether . Sodík se používá při výrobě vysoce energeticky náročných sodíkovo-sírových baterií . Používá se také ve výfukových ventilech motorů nákladních automobilů jako chladič kapaliny. Příležitostně se kovový sodík používá jako materiál pro elektrické dráty určené pro velmi vysoké proudy.

Ve slitině s draslíkem, rubidiem a cesiem se používá jako vysoce účinné chladivo. Konkrétně slitina o složení sodík 12 %, draslík 47 %, cesium 41 % má rekordně nízkou teplotu tání −78 °C a byla navržena jako pracovní kapalina pro motory iontových raket a jako chladivo pro jaderné elektrárny.

Sodík se také používá jako chladivo tekutého kovu v některých rychlých neutronových jaderných reaktorech . Nyní jsou v provozu dva energetické reaktory se sodíkem - BN-600 a BN-800 . Kromě toho je v provozu výzkumný reaktor BOR-60 . Víceúčelový výzkumný reaktor je ve výstavbě .

Sodík se také používá ve vysokotlakých a nízkotlakých výbojkách (HLD a HLD). Lampy NLVD typu DNaT (Arc Sodium Tubular) jsou velmi široce používány v pouličním osvětlení. Vydávají jasně žluté světlo. Životnost výbojek HPS je 12-24 tisíc hodin. Plynové výbojky typu DNaT jsou proto nepostradatelné pro městské, architektonické a průmyslové osvětlení. Dále existují výbojky DNaS, DNaMT (Arc Sodium Matte), DNaZ (Arc Sodium Mirror) a DNaTBR (Arc Sodium Tubular Without Mercury).

Kovový sodík se používá při kvalitativní analýze organických látek. Slitina sodíku a testované látky se neutralizuje ethanolem , přidá se několik mililitrů destilované vody a rozdělí se na 3 části, test J. Lassena (1843), je zaměřen na stanovení dusíku, síry a halogenů ( Beilsteinův test ) .

Využití sloučenin sodíku v průmyslu

Sloučeniny sodíku se aktivně používají v průmyslu:

• Chlorid sodný (NaCl) ( běžná sůl ) je nejstarší používaná příchuť a konzervační látka.

• Azid sodný (NaN 3 ) se používá jako nitridační činidlo v metalurgii a při výrobě azidu olovnatého .

• Kyanid sodný (NaCN) se používá při hydrometalurgickém způsobu loužení zlata z hornin, dále při nitrokarburizaci oceli a při galvanickém pokovování (stříbro, zlacení).

• Chlorečnan sodný (NaClO 3 ) se používá k ničení nežádoucí vegetace na železničních tratích.

• Bromid sodný (NaBr) je široce používán v lékařství (jako sedativum a antikonvulzivum) [20] .

Izotopy sodíku

Od roku 2012 je známo 20 izotopů s hmotnostními čísly od 18 do 37 a 2 jaderné izomery sodíku. Jediným stabilním izotopem je 23 Na. Většina izotopů má poločas rozpadu kratší než jedna minuta, pouze jeden radioaktivní izotop, 22 Na, má poločas rozpadu delší než rok. 22 Na podléhá pozitronovému rozpadu s poločasem rozpadu 2,6027 let a je využíván jako zdroj pozitronů a ve vědeckém výzkumu. 24 Na s poločasem rozpadu 15 hodin v β - rozpadovém kanálu se používá v lékařství pro diagnostiku a léčbu určitých forem leukémie .

Biologická role

Sodík patří mezi makroprvky [21] a je součástí všech živých organismů. U vyšších organismů se sodík nachází převážně v mezibuněčné tekutině buněk (asi 15x více než v cytoplazmě buňky ). Rozdíl v koncentracích podporuje sodno-draselná pumpa zabudovaná v buněčných membránách , která pumpuje sodíkové ionty z cytoplazmy do mezibuněčné tekutiny.

Spolu s draslíkem plní sodík následující funkce:

• Vytvoření podmínek pro vznik membránového potenciálu a svalových kontrakcí.
• Udržování osmotické koncentrace krve.
• Udržování acidobazické rovnováhy .
• Normalizace vodní bilance.
• Zajištění membránového transportu.
• Aktivace mnoha enzymů .

Pro dospělé je podle American Heart Association minimální požadovaná dávka nižší než 500 miligramů, doporučená dávka je až 1500 miligramů denně (s výjimkou pacientů s některými nemocemi a profesemi, které vyžadují zvýšené množství sodíku). Ve formě kuchyňské soli obsahuje 3/4 čajové lžičky 1725 miligramů sodíku [22] . Podle jiných by zdraví dospělí měli omezit příjem sodíku na 2300 miligramů a lidé s vysokým krevním tlakem a řadou dalších nemocí na 1500 a méně.

Sodík se nachází téměř ve všech potravinách v různém množství, i když většinu z něj tělo přijímá z kuchyňské soli , včetně konzerv, polotovarů, omáček, uzenin atd. Doplňky stravy, jako je glutaman sodný, slouží také jako zdroj sodík , jedlá soda (hydrogenuhličitan sodný), dusitan sodný, sacharinát sodný a benzoát sodný [23] . Absorpce probíhá především v žaludku a tenkém střevě . Vitamin D zlepšuje vstřebávání sodíku, ale nadměrně slaná jídla a potraviny bohaté na bílkoviny narušují normální vstřebávání. Množství sodíku přijaté s jídlem udává množství sodíku v moči . Potraviny bohaté na sodík se vyznačují zrychleným vylučováním .

Nedostatek sodíku u člověka, který se vyváženě stravuje, se nevyskytuje, nicméně při půstu mohou nastat určité problémy. Dočasný nedostatek může být způsoben užíváním diuretik , průjmem , nadměrným pocením nebo nadměrným příjmem vody .

Příznaky nedostatku sodíku jsou ztráta hmotnosti, zvracení , plynatost v gastrointestinálním traktu a zhoršené vstřebávání aminokyselin a monosacharidů . Dlouhodobý nedostatek způsobuje svalové křeče a neuralgii .

Nadbytek sodíku způsobuje u některých lidí otoky nohou a obličeje, zvýšené vylučování draslíku močí , vysoký krevní tlak a hromadění tekutin [23] . Maximální množství soli, které mohou ledviny zpracovat, je přibližně 20-30 gramů, větší množství je již životu nebezpečné.

Bezpečnostní opatření

čtyři 3 2W

NFPA 704 pro kovový sodík

Čistý kovový sodík je hořlavý. Na vzduchu má tendenci se samovolně vznítit. Obzvláště nebezpečný je kontakt s vodou a mokrými povrchy, protože sodík velmi aktivně reaguje s vodou, často s explozí, za vzniku žíravé zásady ( NaOH ). V laboratořích se malé množství sodíku (cca do 1 kg) skladuje v uzavřených skleněných nádobách pod vrstvou petroleje, nafty, benzínu nebo vazelínového oleje tak, aby tekutá vrstva pokryla celý kov. Nádoba se sodíkem by měla být uložena v kovové ohnivzdorné skříni (sejfu). Sodík se odebírá pinzetou nebo kleštěmi, odřízne se skalpelem (sodík je plastický a snadno se řeže nožem) na suchém povrchu (ve skleněném kelímku); potřebné množství a zbytek se okamžitě vrátí do nádoby pod vrstvou petroleje a odříznutý kus se buď vloží do petroleje, nebo se ihned zavede do reakce. Než začnete pracovat se sodíkem, musíte být poučeni o ochraně práce. Nováčci, kteří pracují se sodíkem, by tak měli dělat pod dohledem personálu, který má s takovou prací zkušenosti. Obvykle se v laboratorních podmínkách pro reakce používá sodík v množství nepřesahujícím několik desítek gramů. Pro demonstrační pokusy, například ve škole v hodinách chemie, by se neměl brát více než jeden gram sodíku. Po práci s kovovým sodíkem se veškeré nádobí a zbytky sodíku zalijí neředěným lihem a vzniklý roztok se zneutralizuje roztokem slabé kyseliny. Zvláštní pozornost by měla být věnována zajištění toho, aby všechny zbytky sodíku a odřezky byly zcela neutralizovány před jejich vyhozením, protože sodík v odpadcích může způsobit požár a v kanalizační kanalizaci výbuch a selhání potrubí. Veškeré práce se sodíkem, stejně jako s alkáliemi a alkalickými kovy obecně, by měly být prováděny s brýlemi nebo ochrannou maskou. Nedoporučuje se držet sodík doma a dělat s ním nějaké experimenty.

Vznícení a dokonce exploze kovového sodíku při kontaktu s vodou a mnoha organickými sloučeninami může způsobit vážné zranění a popáleniny . Pokus zvednout kus kovového sodíku holýma rukama může způsobit jeho vznícení (někdy explozi) kvůli vlhkosti pokožky a způsobit vážné popáleniny od sodíku a výsledné alkálie. Spalováním sodíku vzniká aerosol oxidu, peroxidu a hydroxidu sodného, ​​který působí žíravě. Některé reakce sodíku probíhají velmi prudce (například se sírou , bromem ).

Poznámky

1. ↑ Meija J. , Coplen T. B. , Berglund M., Brand W. A., Bièvre P. D., Gröning M., Holden N. E., Irrgeher J., Loss R. D., Walczyk T. et al. Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)  (English) // Pure and Applied Chemistry - IUPAC , 2016. - Vol. 88, Iss. 3. - ISSN 0033-4545 ; 1365-3075 ; 0074-3925 – doi:10.1515/PAC-2015-0305
2. ↑ Meija J. a kol. Atomové hmotnosti prvků 2013 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2016. - Sv. 88 , č. 3 . - str. 265-291 . - doi : 10.1515/pac-2015-0305 .
3. ↑ 1 2 Greenwood NN, Earnshaw A. Chemie prvků  . — 2. vyd. - Butterworth-Heinemann , 1997. - ISBN 0-08-037941-9 .
4. ↑ Alikberova L. Yu Sodium // Chemická encyklopedie  : v 5 svazcích / Ch. vyd. I. L. Knunyants . - M . : Velká ruská encyklopedie , 1992. - T. 3: Měď - Polymer. - S. 178-179. — 639 s. - 48 000 výtisků.  — ISBN 5-85270-039-8 .
5. ↑ Sodík
6. ↑ Symfonie forem řeckého slovníku
7. ↑ Dvoreckého starověký řecko-ruský slovník (nepřístupný odkaz) . Získáno 24. října 2018. Archivováno z originálu 30. března 2016. (neurčitý) 
8. ↑ Biblická symfonie s hebrejským a řeckým slovníkem
9. ↑ Alekseev M. T. , Kolotov S. S. , Mendělejev D. I. Sodium // Encyklopedický slovník Brockhause a Efrona  : v 86 svazcích (82 svazcích a 4 dodatečné). - Petrohrad. , 1890-1907.
10. ↑ Petrovský N. S. Egyptský jazyk. Úvod do hieroglyfů, slovní zásoba a nástin gramatiky středoegyptského jazyka. L., 1958. - S. 83.
11. ↑ Thomas Thomson, Annals of Philosophy
12. ↑ Chemické prvky Newton D.E. ISBN 0-7876-2847-6 .
13. ↑ Davy, H. Bakerian Lecture, o některých nových jevech chemických změn produkovaných elektřinou, zejména o rozkladu pevných alkálií a výstavě nových látek, které tvoří jejich základy; a o obecné povaze alkalických těles  (anglicky)  // Philosophical Transactions of the Royal Society  : journal. - 1808. - Sv. 98 . - str. 1-44 .
14. ↑ Davy, John. Sebraná díla sira  Humphryho Davyho (neopr.) . - London: Smith, Elder, and Company , 1839. - T. I. - S. 109.
15. ↑ Riley JP, Skirrow G. Chemická oceánografie. sv. 1, 1965.
16. ↑ Interakce sodíku s vodou  – video zkušenost ve Sjednocené sbírce digitálních vzdělávacích zdrojů
17. ↑ Mendělejev D. Základy chemie, 7. vyd., Petrohrad, 1903. - S. 386.
18. ↑ Alabyshev A.F., Grachev K.D., Zaretsky S.A., Lantratov M.F. Sodík a draslík (získání, vlastnosti, aplikace), L .: Stav. n.-t. Nakladatelství Chem. lit., 1959, str. 255.
19. ↑ Morachevsky A. G., Shesterkin I. A., Busse-Machukas V. B. a další. Sodík. Vlastnosti, výroba, aplikace (Za redakce A. G. Morachevského), Petrohrad: Chemie, 1992, s. 186. ISBN 5-7245-0760-9
20. ↑ Aplikace sloučenin sodíku v průmyslu
21. ↑ Biologická role sodíku
22. ↑ Kolik sodíku bych měl denně sníst? (nedostupný odkaz) . Získáno 20. července 2016. Archivováno z originálu 28. září 2016. (neurčitý) 
23. ↑ 1 2 Sodík ve stravě

Literatura

• Alekseev M. T. , Kolotov S. S. , Mendeleev D. I. Sodium // Encyklopedický slovník Brockhaus a Efron  : v 86 svazcích (82 svazcích a 4 další). - Petrohrad. , 1890-1907.

Odkazy

• Sodík na Webelements
• Periodická tabulka videí: sodík
• Sodík v populární knihovně chemických prvků

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Velká Katalánština Skvělý norský Velký Rus Brockhaus a Efron okolo světa Malý Brockhaus a Efron Nový Britannica (online) Brockhaus Treccani Universalis Granátové jablko
V bibliografických katalozích BNF : 11980515x GND : 4171239-0 J9U : 987007553566405171 LCCN : sh85124249 NDL : 00568053 NKC : ph323347