Na	11
22,989768
[Ne] 3s1
ნატრიუმი

ნატრიუმი

ნატრიუმი (ლათ. Natrium). ქიმიური ელემენტი, თეთრი ფერის რბილი ტუტე ლითონი. ატომური ნიმერი Z=11, ატომ. მასა - 22,9898 დაჟანგვის რიცხვი - 1, მუხლი (+) ნატრიუმი მესამე პერიოდის პირველი ელემენტია.

ნატრიუმის ატომის სქემა

მისი ელქტრონული სტრუქტურა 1s² 2s² 2P6 3s

2s 2P 3s 3s

1s| ↑↓ | ↑↓↑↓↑↓ | ↑ | 1s| ↑↓↑↓↑↓↑↓ |

Na | ↑↓ | Na+| ↑↓ |

მეტალური ნატრიუმი პირველად მიღებულ იქნა ჰემფრი დევისს მიერ 1807 წ. ნატრიუმის ჰიდროქსიდის გამლღვალი მასის ელექტროლიზით. მისი სახელწოდება წარმოქმნილია არაბული სიტყვეის "ნატრონ"-იდან და ბერძნული სიტყვიდან "ნიტრონ"-იდან, რაც სოდას ნიშნავს.

ბუნებაში გავრცელება

ნატრიუმი როგორც აქტიური ლითონი ბუნებაში თავისუფალი სახით არ გვხვდება, იგი ნაერთების სახითაა ბუნებაში. ნატრიუმის ნაერთები მრავლად არის გავრცელებული ბუნებაში. ნატრიუმის შემცველობა დედამიწაზე შეადგენს 2,64 წონით %-ს.

• ნატრიუმის ქლორიდი NaCl - ამ ნაერთის სახით არის მეტწილად ნატრიუმი გავრცელებული ბუნებაში. ნატრიუმის ქლორიდს, რომელსაც მადნის სახით ვხვდებით ბუნებაში, ქვამარილი ეწოდება. ქვამარილის დიდი მარაგი მოიპოვება რუსეთში, პოლონეთსა და გერმანიაში, ინდოეთსა და ბევრ სხვა ქვეყანაში.
• კრიოლიტი Na₃AlF₆, რომელიც შეიცავლს 32,8% ნატრიუმს მინარევის სახით, შეიძლება შეიცავდეს რკინას. დიდი რაოდენობით მოიპოვება გრელანდიაში, რუსეთში და სხვა ქვეყნებში.
• ნატრიუმის ნიტრატი, ჩილის გვარჯილა NaNO₃ გვხვდება თეთრი რომბული კრისტალების სახით.
• ნატრიუმის კარბონატი Na₂CO₃•NaHCO₃•2H₂O გვხვდება ზოგიერთ ტბებში.
• ტენარდიტი Na₂SO₄ მოიპოვება რუსეთსა და კანადაში.
• მირაბილიტი Na₂SO₄•10H₂O მოიპოვება რუსეთში, აშშ, მექსიკაში და სხვა ქვეყნებში.
• ბორაქსი Na₂SO₄•10H₂O მოიპოვება რუსეთში, აშშ.

მეტალური ნატრიუმის მიღება

მეტალურ ნატრიუმს ღებულობენ ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ან ნატრიუმის ქლორიდის გამლღვალი მასის ელექტროლიზით. განვიხილოთ ნატრიუმის მიღება გამლღვალი ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ელექტროლიზით. ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ელექტროლიზი მიმდინარეობს შემდეგი სქემით:

2NaOH<―>2Na++2OH-

კათოდზე: 2Na†+2e―>2Na ანოდზე: 2OH‾-2e―>H₂O+1/2O2 კათოდზე ნატრიუმთან ერთად ადგილი აქვს თავისუფალი წყალბადის გამოყოფას:

2HOH<―>2H†+2OH‾

კათოდზე: 2H†+2e―>2H―> H₂ ნატრიუმის ჰიდროქსიდიდან ნატრიუმის ელექტროლიზით მიღების ელექტროლიზორის სქემა წარმოადგენს რკინის ჭურჭელს. კათოდად გამოყენებულია გრაფიტის ან რკინის ღეროები, ანოდად გამოყენებულია ნიკელი ან რკინის ცილინდრი. კათოდის გარემო ანოდის გარემოსაგან გამოყოფილია ცილინდრის ფორმის ბადით. მის ზედა ნაწილში გროვდება მეტალური ნატრიუმი. ელექტროლიზს ატარებენ 320°C- ზე. მეტალური ნატრიუმი შეიძლება მივიღოთ იმავე ხელსაწყოს გამოყენებით ნატრიუმის ქლორიდის გამლღვალი მასის ელექტროლიზით, მხოლოდ კათოდად იყენებენ სპილენძის ღეროს. მეტალური ნატრიუმი ინახება ჰაერთან შეხების გარეშე, მეტწილად ნავთში. მეტალური ნატრიუმი შეიძლება მივიღოთ აგრეთვე ჟანგვა-აღდგენის რეაქციით. მაგალითად, ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ან ნატრიუმის კარბონატის ნახშირით აღდგენისას წყალბადის გარემოში, ან კიდევ ვაკუმში.

2NaOH+C―>2Na+CO+H₂O

Na₂CO₃+2C―>2Na+3CO

2Na₂CO₃+3Fe―>4Na+Fe₃O₄+2CO

აღდგენა მიმდინარეობს მაღალ ტემპერატურაზე რკინის რეტორტაში, ნატრიუმის ორთქლის კონდენსაციას ახდენენ პეტროლეინის ეთერში გატარებით. მიღებული ტექნიკური ნატრიუმის გასუფთავებას ახდენენ ვაკუუმში ან ინერტული გაზის ატმოსფეროში გადადენით.

ნატრიუმის ფიზიკური თვისებები

ნატრიუმი ბრჭყვიალა ვერცხლისფერი, რბილი ლითონია. ადვილად იჭრება დანით, პარამაგნიტურია, მსუბუქია, d=0,971გ/სმ³ წელვადი, დნობის დაბალი ტემპერატურის, tდნ=97.7°C, tდუღ=883°C. კარგად ატარებს ელექტროდენს, აქვს მოცულობაცენტრირებული კუბური მესერი.

ქიმიური თვისებები

• თხევად ამიაკში გახსნისას იძლევა ამიდს: NH2Na.

ცნობილია ნატრიუმის შენადნობები ზოგიერთ მეტალთან, როგორიცაა: ვერცხლისწყალი, ტყვია, კალა, ალუმინი და ყველა ტუტე ლითონთან.

• ნატრიუმის ინტერმეტალურ ნაერთებს ვერცხლისწყალთან ამალგამა ეწოდება. (NaHg₃, NaHg₄, NaHg, Na₂Hg Na₃Hg₂ Na₅Hg₂). ისინი ფართოდ გამოიყენებიან ორგანულ ქიმიაში, როგორც აღმდგენლები, ამალგამაში შემავალი ნატრიუმი ადვილად ჩაენაცვლება წყალბადს წყალში და სპირტებში.

მეტალური ნატრიუმი აქტიური მეტალია ჟანგბადი, წყალბადი, ჰალოგენების, გოგირდის, სელენის, ტელურის, ფოსფორის, დარიშხანის და სხვა ელემენტების მიმართ და ადვილად შედის რეაქციაში.

ნატრიუმის ემისიური ანალიზით განსაზღვრა ალის ყვითელი ფერით სპექტრის ნატრიუმის D-ხაზებით, დუბლეტი 588,9950 და 589,5924 ნმ.

• ჰაერზე ნატრიუმი ადვილად შედის ჟანგბადთან რეაქციაში და მისი ზედაპირი იფარება ოქსიდის თხელი ფენით, მასთან ერთად წარმოიქმნება ჰიდროქსიდი და ნატრიუმის კარბონატი (Na₂O+CO₂―>Na₂CO₃).

ნატრიუმი, განსხვავებით კალიუმისა და რუბიდიუმისაგან, ჰაერზე გახურებით ისე ლღვება, რომ არ განიცდის აალებას. ჟანგბადში გახურებისას წარმოიქმნება ნატრიუმის ოქსიდი და პეროქსიდი -Na₂O, Na₂O₂. ჰაერზე გახურებისას დუღილის ტემპერატურამდე (883°C) ნატრიუმი იწვის ყვითელი ალის წარმოქმნით, ნატრიუმის ეს თვისება საფუძვლად უდევს ნატრიუმის ემისიურ ანალიზს.

• ნატრიუმი, როგორც აქტიური მეტალი ენერგიულად შედის წყალთან რეაქციაში:

2Na+2H₂O―>2NaOH+H₂

• ნატრიუმი რეაქციაში შედის აგრეთვე ეთილის სპირტთან ნატრიუმის ეთილატის წარმოქმნითა და წყალბადის გამოყოფით:

C₂H₅OH+Na―>C₂H₅ON+1/2H₂

ნატრიუმის ჰალოგენიდები

NaHaI მიიღება ნატრიუმისა და ჰალოგენების უშუალოდ ურთიერთ მოქმედებით,ჩანაცვლების,მიმოცვლის რეაქციებით და სხვა.

• ნატრიუმის ფტორიდი

Na+1/2F2―>NaF 2Na+2HF―>2NaF+H2 ცნობილი ნატრიუმის მჟავა NaHF2 ფტორიდი მიიღება: NaF+HF―>NaHF2 იმავე ხერხით მიიღება ნატრიუმის სხვა ჰალოიდნაერთები.

• ნატრიუმის ქლორიდი NaCl - ქვამარილი ფართოდ გავრცელებულია ბუნებაში,იგი გვხვდება როგორც მყარი სახით, ისე ხსნარის სახით.

Na+1/2Cl2 <—NaCl 2Na+2HCl=2NaCl+H2 ხსნარიდან ნატრიუმის ქლორიდი შეიძლება გამოვყოთ, როგორც ხსნარის აორთქლებით, ისე მასში HCl გატარებით, წყლის და ჭარბი რაოდენობის HCl გამოცილებისათვის, მას ალღობენ პლატინის ტიგელში. ნატრიუმის ქლორიდი იონური მესერის მქონე კრისტალური ნივთიერეებაა, რომელიც წარმოქმნის გვერდცენტრირებულ კუბურ კრისტალებს.

• ნატრიუმის ბრომიდი NaBr მიიღება იმავე გზით, როგორც ქლორიდი

Na+1/2Br2―>NaBr FeBr2+Na2CO3―>2NaBr+FeCO3 ნატრიუმის ბრომიდი წარმოადგენს გამჭვირვალე კუბური ფორმის კრისტალებს, d=3,205 გრ/სმ3, t ლღ =755°C. t ლღ = 1392°C, კარგად იხსნება წყალში, ორგანულ გამხსნელეში -- ძნელად.

• ნატრიუმის იოდიდის NaI ღებულობენ Fe3J3- ზე თბილი ნატრიუმის კარბონატის ხსნარის მოქმედებით:

FeI2•2FeI3+4Na2CO2―>8NaI+Fe3O4+4CO2 ნატრიუმის იოდიდი გამჭირვალე უფერო კუბური ფორმის კრისტალებია d=3,667გრ/სმ³, tლღ=654°C, tდნ=1304°C, იხსნება წყალსა და სპირტში, ცნობილია აგრეთვე ნატრიუმის პოლიიოდიდები - NaI2, NaI3.

• ნატრიუმის ჰიპოქლორიტი. (ქვექლოროვანი მჟავას ნატრიუმის მარილი) NaOCl მიიღება სხვა მარილებთან ერთად, ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ცივ განზავებულ ხსნარში ქლორის გატარებით და აგრეთვე ქვექლოროვანი მჟავას ნატრიუმის კარბონატზე მოქმედებით:

2NaOH+Cl2―>NaCl+NaOCl+H2O

• ნატრიუმის ქლორიდისა და ნატრიუმის ჰიპოქლორიტის მარილების ხსნართა ნარევს ჟაველის წყალი ეწოდება.
• ნატრიუმის ქლორატი NaClO3 მიიღება გაზური ქლორის ცხელი ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარში ან კარბონატის ხსნარსი გატარებით, ან კიდევ NaCl-ის ხსნარის ელექტროლიზით:

6NaOH+3Cl2―>NaClO3+5NaCl+3H2O ნატრიუმის ქლორატი უფერო კუბური ფორმის კრისტალური ნივთიერებაა d=2,45გ/სმ³, ლღვება 261 გრადუსზე, კარგად იხსნება წყალში, სპირტში და სხვა გამხსნელებში

ნატრიუმის არაორგანული ნაერთები [რედაქტირება]

• ნატრიუმის ჰიდრიდი NaH მიიღება 360 - 400°-მდე გახურებისას ნატრიუმის ზედაპირზე წყალბადის გატარებით:

Na+1/2H₂―>NaH+14,4 კკალ/მ ან

Na₂O+2H₂―>2NaH+ H₂O რეაქცია მიმდინარეობს 200°C-ზე. ნატრიუმის ჰიდრიდი, რომელშიც წყალბადი დამუხტულია უარყოფითად უფრო კუბური კრისტალებია. NaCl-დის კრისტალური მესრით (Na-H r=2,44A, d=1,38გ/სმ³

NaH წყალში განიცდის ჰიდროლიზს ნატრიუმის ტუტისა და წყალბადის გამოყოფით, ურთიერთქმედებს სპირტთან და ამიაკთან:

2NaH+2H₂O―>2NaOH+2H₂

ნატრიუმის ოქსიდი

• ნატრიუმის ოქსიდი Na2O ღებულობენ მეტალური ნატრიუმის ჰაერზე გაცხელებით, ნატრიუმის ნიტრატის, ნიტრატის ან ზეჟანგვის მეტალურ ნატრიუმთან გაცხელებით:

NaNO₃+5Na―>3Na₂+1/2N₂ Na₂O თეთრი ფერის კუბური კრისტალებია, d=2,27გ/სმ³ გადადენის t=1275°C.

• ნატრიუმის პეროქსიდი Na₂O₂ ჟანგბადის გარემოში (400°C) ნატრიუმის დაწვისას პეროქსიდი მიიღება:

2Na+O2―>Na2O2+ 119,2 კკალ/მ ნატრიუმის პეროქსიდი გამჭვირვალე-მოყვითალო ფერის მიკროკრისთალური ნივთიერებაა, d=2,8ცგ/სმ³. ნატრიუმის და სხვა მეტალების პეროქსიდები შეიცავენ ჟანგბადის მოლეკულის იონს.

ნატრიუმის ჰიდროქსიდი

• ნატრიუმის ჰიდროქსიდს NaOH ღებულობენ მეტალური ნატრიუმის მისი ოქსიდის წყალთან მოქმედებით:

2Na+2H₂O―>2NaOH+H2 Na₂O+H₂O―>2NaOH ნატრიუმის ჰიდროქსიდი თეთრი ფერის, ძლიერ ჰიდროსკოპიული ნივთიერებაა (d=2,13გ/სმ³, tლღ=318,5°C, tდუღ=1300°C). NaOH-ში ლითიუმის ჰიდროქსიდისაგან განსხვავებით გადაიდენება და ორთქლის მდგომარეობაში გადადის დაუშლელად, ის შლის ქსოვილებს, ტყავს,ქაღალდს და სხვა ორგანულ ნივთიერებებს, კარგად იხსნება წყალში, სპირტში და სხვა.გამხსნელებში.

ნატრიუმის მარილები

• ნატრიუმის სულფიდი Na2S მიიღება ნატრიუმის სულფატის ნახშირთან მაღალ (900°) ტემპერატურაზე გახურებით:

Na2SO4+4C―>Na2S+4CO 500°C ნატრიუმის სულფიდი თეთრი ამორფული ან კრისტალური ნივთიერებაა, მისი სიმკვრივე d=1,86გ/სმ³, tლღ=920°C, ცნობილია, აგრეთვე ნატრიუმის პოლისულფიდის კრისტალოჰიდრატები, როგორიცაა:ცნობილია, აგრეთვე ნატრიუმის პოლისულფიდის კრისტალოჰიდრატები, როგორიცაა: Na2S2•5H2O; Na2S3•8H2O: Na2Sx•nH2O.

• ნატრიუმის ჰიდროსულფიდი (ბისულფიდი NaHS) მიიღება რეაქციებით:

Na+H2S<―NaHS+1/2H2 Na2S+H2O―>NaHS+NaOH ნატრიუმის ბისულფიდი წარმოქმნის თეთრი ფერის კუბურ კრისტალებს, რომლის tლღ=350°C კარგად იხსნება წყალსა და სპირტში.

• ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3•7H2O მიიღება რეაქციით:

Na2CO3+2SO2+H2O―>2NaHSO3+CO2 ჰაერზე Na2SO3•7H2O ადვილად კარგავს კრისტალიზაციურ წყალს და დაჟანგვის შედეგად გადადის სულფატში.

• ნატრიუმის ჰიდროსულფიტი მიიღება NaOH-ზე SO2-ის მოქმედებით, ან ნატრიუმის სულფიტის ჰიდროლიზით:

NaOH+SO2=NaHSO3 Na2SO3+H2O=NaHSO3+NaOH

• ნატრიუმის თიოსულფატი Na2S2O3 მიიღება გოგირდის ფხვნილის Na2SO3 წყალხსნარზე მოქმედებით ან ნატრიუმის სულფიდის SO2-თან მოქმედებით:

Na2SO3+S=Na2S2O3 2Na2S+3SO2=2Na2S2O3+S

• ნატრიუმის სულფატი Na2SO4- ბუნებაში გვხვდება მინერალი ტონარდიტის Na2SO4 მირაბილიტის Na2So4*10H2O, გლაუბერიტის Na2So4*MgSO4*4H2O და სხვა მარილის სახით.

ნატრიუმის სულფატი გამოყენებას პოულობს მედიცინასა და საფეიქრო მრეწველობაში. სოდის, მინის, ულტრამარინის წარმოებაში.

• ნატრიუმის ნიტრიდი Na3N ღებულობენ გახურებული მეტალური ნატრიუმის ზედაპირზე ამიაკის გატარებით. ნატრიუმის ნიტრიდი მუქი მყარი კრისტალური ნივთიერებაა, წყალთან შედის რეაქციაში:

Na3N+3H2O=3NaOH+NaH3

• ნატრიუმის ნიტრიტი NaNO2 (ჩილის გვარჯილა) ღებულობენ აზოტის ოქსიდისა და დიოქსიდის ნარევის ნატრიუმის კარბონატის ან ჰიდროქსიდის ხსნარში გატარებით:

NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2 კუბური კრისტალებია, კარგად იხსნება წყალში, სპირტში და სხვა გამხსნელებში.

• ნატრიუმის ნიტრატი HNO3 შეიდზლება მივიღოთ ნატრიუმის ჰიდროქსიდთან ან კარბონატთან ურთიერთქმედებით:

HNO3+NaOH=NaNO3+H2O ნატრიუმის ნიტრატის წყალხსნარის აორთქლებით მიიღება თეთრი ფერის, რომბოედრული ან ტრიგონალური კრისტალური ნატრიუმის ნიტრატი, რომლის სიმკვრივე d=2,26გ/სმ³, ლღობის ტემპერატურა tლღ=306,8°C, კარგად იხსნება წყალში.

• ნატრიუმის ამიდი NaNH2 მიიღება 350°C ტემპერატურაზე გახურებული ნატრიუნის ზედაპირზე გაზურ მდგომარეობაშიო მყოფი ამიაკის გატარებით:

Na+CH3=NaNHO+1/2H2+20,36 კკალ/მოლი. ნატრიუმის ამიდი მომწვანო ყვითელი მყარი ნივთიერებაა, 210°C ლღობის ტემპერატურით, დუღს 4400°C-ზე, კარგად იხსნება ამიაკში, იხსნება წყლის ან სპირტის მოქმედებით. ნატრიუმის ამიდი ნახშირბადით 800°C-ზე აღდგენით მიიგება: NaNH2+C=NaCN+H2 ნატრიუმის ციანიდი ძირითადად ამ მიზნისათვის პოულობს გამოყენებას.

• ნატრიუმის ფოსფიდი Na3P მიიღება მეტალური ნატრიუმის ელემენტურ ფოსფორთან 400°C-ზე ვაკუუმში გახურებით.

Na3P წითელი მყარი ნივთიერებაა, ადვილად შედის წყალთან რეაქციაში

• ნატრიუმის ფოსფატი Na3PO4 მიიღება ნატრიუმის ჰიდროქსიდისა და ორთოფოსფორმჟავას ურთიერთქმედებით. იმისდა მიხედვით თუ რა სტექიომეტრული თანაფარდობით გვაქვს აღებული ტუტე და მჟავა მიიღება ერთ-ორ-სამჩანაცვლებული ნატრიუმის ფოსფორმჟავა მარილები: NaH2O4, Na2HPOH4 და Na3PO4.

ორთოფოსფორმჟავას მარილების წყალხსნარების აორთქლებით მიიღება თეთრი ფერის უწყლო ან კირსტალოჰიდრატული მარილები.

• ნატრიუმის პიროფოსფატი Na4P2O7 მიიღება ორჩანაცვლებული ნატრიუმის ფოსფატის (Na2HPO4) 232°C-ზე გახურებით:

2Na2HPO4=Na4P2O7+H2O

• ნატრიუმის კარბონატი Na2CO3 (სოდა) ბუნებაში სოდა მოიპოვება ნატრიუმის კარბონატთან ერთად ზოგიერთ ტბაში და მის ტბის წყლის აორთქლებით ღებულობენ. გამოიყოფა Na2CO3*NaHCO3*2H2O ან Na2CO3*2NaHCO3*2H2O-ს სახით.
• ნატრიუმის მეტასილიკატი Na2SiO3 (ხსნადი მინა) მიიღება ნატრიუმის კარბონატისა და სილიციუმის დიოქსიდის მაღალ ტემპერატურაზე (1100°C) შეცხობით:

Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2-24,7 კალ/მოლი Na2SiO3 - უფერო მონოკლინური კრისტალური ნივთიერებაა, რომელიც კარგად იხსნება წყალში, მას ხსნად მინას უწოდებენ, ნატრიუმის მეტასილიკატი გამოიყენება სხვადასხვა სილიკატების მისაღებად, როგორც მინის საგოზი, ფაიფურის მრეწველობაში. ცნობილია, აგრეთვე, ნატრიუმის სხვა ელემენტებთან ნაერთები, როგორიცაა: ნატრიუმის ტეტრაბორატი Na2B4O7, ორგანული ნაერთები და სხვა.

ნატრიუმის გამოყენება

• მეტალური ნატრიუმი ფართოდ გამოიყენება როგორც აღმდგენელი სხვადასხვა მეტალების მისაღებად მათი ჰალოგენებიდან, სულფიდიდან, ოქსიდიდან და სხვა ნაეთებიდან. ის გამოიყენება ზოგიერთი ორგანული ნაერთის გაუწყლოებისათვის. ცნობილია ნატრიუმის შენადნობები რიგ მეტალებთან, როგორებიცაა: NaK, NaPb, NaHg, NaSe, ნატრიუმის ნართები Na₂O₂, Na₂O, NaCN, NaNH₂ გამოიყენება როგორც მონოქრომატული სინათლის წყარო ფოტოელექტრულ ელემენტებში.
• ნატრიუმის პეროქსიდი ფართოდ გამოიყნება ჰაერის გასუფთავებისას და რეგენერაციისათვის,

Na₂O₂

ხელოვნურად სასუნთქავ აპარატებში

Na₂O₂+CO₂―>Na₂CO₃+1/2O₂

• ნატრიუმი-კალიუმის შენადნობი გამოიყენება მაღალი ტემპერატურის გასაზომი თერმომეტრების დასამზადებლად და ურანის ელემენტებში როგორც სითბოს გადამტანი.