ნატრიუმი

თავისუფალი ქართულენოვანი ენციკლოპედია ვიკიპედიიდან
გადასვლა: ნავიგაცია, ძიება
ნატრიუმი / Natrium (Na)
ელემენტის რიგითი ნომერი 11
მარტივი ნივთიერების გამოსახულება მოვერცხლისფრო-თეთრი
ლითონი.
ატომის თვისებები
ატომური მასა
(მოლური მასა)
22,989768 მ. ა. ე. (/მოლი)
ატომის რადიუსი 190 პმ
იონიზაციის ენერგია
(პირველი ელექტრონი)
495.6(5.14) კჯ/მოლი (ევ)
ელექტრონული კონფიგურაცია [Ne] 3s1
ქიმიური თვისებები
კოვალენტური რადიუსი 154 პმ
იონური რადიუსი 97(+1e) პმ
ელექტროუარყოფითობა
(პოლინგის თანახმად)
0,92
ელექტროდული პოტენციალი 2,71
ჟანგვის ხარისხი 1
მარტივი ნივთიერებების თერმოდინამიკური თვისებები
ნივთიერების სიმკვრივე 0,971 /სმ³
ხვედრითი თბოტევადობა 28,23 /(·მოლი)
თბოგამტარობა 142 ვტ/(·კ)
დნობის ტემპერატურა 370,96
დნობის სითბო 2,64 კჯ/მოლი
დუღილის ტემპერატურა 1156.1
აორთქლების სითბო 97.9 კჯ/მოლი
მოლური მოცულობა 23.7 სმ³/მოლი
მარტივი ნივთიერების კრისტალური მესერი
მესრის სტრუქტურა კუბური მოცულობაცენტრირებული
მესრის პერიოდი 4,230A Å
შეფარდება n/
დებაის ტემპერატურა 150


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 დეივისს 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[რედაქტირება]

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.

მეტალური ნატრიუმის მიღება[რედაქტირება]

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[რედაქტირება]

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[რედაქტირება]

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

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.

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
C2H5OH+Na―>C2H5ON+1/2H2

ნატრიუმის ჰალოგენიდები[რედაქტირება]

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

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

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.

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.

FeI2•2FeI3+4Na2CO2―>8NaI+Fe3O4+4CO2 ნატრიუმის იოდიდი გამჭვირვალე 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

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]

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[რედაქტირება]

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

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[რედაქტირება]

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[რედაქტირება]

  • 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.

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.

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

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

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.

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[რედაქტირება]

  • 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.