Nátrium

Gőznyomás
11	neon←nátrium→magnézium
Általános
Név,vegyjel,rendszám	nátrium, Na, 11
Latin megnevezés	natrium
Elemi sorozat	alkálifémek
Csoport,periódus,mező	1,3,s
Megjelenés	ezüstfehér;
Atomtömeg	22,98976928(2)g/mol
Elektronszerkezet	[Ne] 3s1
Elektronokhéjanként	2, 8, 1
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot	szilárd
Sűrűség(szobahőm.)	0,968 g/cm³
Sűrűség(folyadék) azo.p.-on	0,927 g/cm³
Olvadáspont	370,87K; (97,72 °C,207,9 °F)
Forráspont	1156K; (883 °C,1621 °F)
Olvadáshő	2,60kJ/mol
Párolgáshő	97,42kJ/mol
Molárishőkapacitás	(25 °C) 28,230 J/(mol·K)
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet	köbös tércentrált
Oxidációs szám	1; (erősen bázikus oxid)
Elektronegativitás	0,93 (Pauling-skála)
Ionizációs energia	1.: 495,8kJ/mol
	2.: 4562 kJ/mol
	3.: 6910,3 kJ/mol
Atomsugár	180pm
Atomsugár(számított)	190pm
Kovalens sugár	154pm
Van der Waals-sugár	227pm
Egyebek
Mágnesség	paramágneses
Fajlagos ellenállás	(20 °C) 47,7 nΩ·m
Hővezetési tényező	(300 K) 142W/(m·K)
Hőtágulási együttható	(25 °C) 71 µm/(m·K)
Hangsebesség(vékony rúd)	(20 °C) 3200m/s
Young-modulus	10 GPa
Nyírási modulus	3,3 GPa
Kompressziós modulus	6,3 GPa
Mohs-keménység	0,5
Brinell-keménység	0,69 HB
CAS-szám	7440-23-5
Fontosabb izotópok
Hivatkozások

Anátrium(nyelvújításkori magyar nevénszikeny) aperiódusos rendszeregykémiai eleme,vegyjeleNa,rendszáma11. Elemi állapotban ezüstös színű, lágy, jól nyújtható, igen reakcióképes könnyűfém. Az I. főcsoportba, azalkálifémekközé tartozik és a többi csoportbeli elemhez hasonlóan egyetlen elektron található a vegyértékhéján, melyet könnyedén lead pozitív töltésűkationtalkotva. Egyetlen stabilizotópjaa²³Na. Reakcióképessége nagy, a vízzel rendkívül heves reakcióba lép, a levegő oxigénjével érintkezve gyorsan oxidálódik, ezért inert körülmények között kell tárolni. Nagy reakciókészsége miatt a természetben nem fordul elő elemi állapotban, csak vegyületeiben. Aföldkéreghatodik leggyakoribb eleme, számos ásványban megtalálható, példáulföldpátokban,szodalitben,vagy akősóban.Égetéskor a lángot sárgára festi. Elemi nátriumot először 1807-benHumphry Davyállított előnátrium-hidroxidelektrolízisével.

Története

A nátrium egyik vegyületét, aszódát(Na₂CO₃) már régóta ismerték a vegyészek.Humphry Davy1808-ban jelentette be, hogy a szódából nyert marónátron (NaOH) elektrolízise során sikerült elemi nátriumot előállítania. Az angolok mind a mai napig Davy elnevezését használják, amely a szóda angol megfelelőjéből képzett sodium. A nátrium elnevezéseKlaprothtólszármazik, aki az egyiptomi-mezopotámiai eredetű nátron (neter = szóda) szóból képezte.

Tulajdonságai

A nátrium késsel vágható, puha, könnyű, vágási felületén ezüstfehér színű nagyon reakcióképesfém,jó elektromos vezető. Reakciókészségének köszönhetően a természetben elemi állapotban nem, csakvegyületeibenfordul elő. Az elemi nátrium és vegyületei aBunsen-égőlángjába tartva a lángot sárgára színezi. A vízbe dobott nátrium, a víz tetején gyorsan keringve, heves hidrogéngáz (H₂) képződéssel járó reakció során (mely azexoterm reakciósorán fejlődő hőtől meggyullad) maró tulajdonságú nátrium-hidroxiddá alakul. A kísérlet elvégzésénél ez a heves „úszkálás” látható, ami egyébként az első csoport elemeire jellemző (ahidrogéntkivéve ).

A legtöbb anyagnak a légkörinél nagyobbnyomásonmagasabb azolvadáspontja,mint normállégnyomásesetén. Ez azzal magyarázható, hogy az őket alkotóatomokközelebb kerülnek egymáshoz, és kevesebb helyük marad a mozgáshoz. A nátriumnál ettől eltérő jelenség figyelhető meg. 30 GPa nyomásnál (a légköri nyomás 300 000-szerese) a nátrium olvadáspontja csökkenni kezd. 100 GPa nyomásnál pedig már szobahőmérsékleten megolvad.

E szokatlan viselkedés egyik lehetséges magyarázata a következő: a nátrium atom külsőelektronhéjántalálhatóelektrona nagy nyomás hatására a lezárt héjakon található többi elektron közelébe kerül. Ez olyan kölcsönhatásokat vált ki, melyek normál körülmények között nem játszódnak le. Amíg nagy nyomás alatt a szilárdhalmazállapotúnátrium kristályos tulajdonságokat mutat, a folyékony halmazállapotú szokatlan tulajdonságokkal rendelkezik:szupravezetővéválik.^[forrás?]

Előfordulása, előállítása, vegyületei

A nátrium a csillagok egyik gyakori alkotóeleme. A csillagok emissziósszínképeinek elemzésekorszinte mindig megtalálható a nátrium által kibocsátott D színképvonal.

A Föld tömegének mintegy 2,6%-át adja, és így a 6. leggyakrabban előforduló elem (az alkálifémek közül pedig az első). Legközönségesebb vegyülete a konyhasó, ami a tengerekben hozzávetőleg 3%-os koncentrációban található. Nagy mennyiségben található a sóbányákban (például Máramarossziget környékén, vagy a lengyelországi Wieliczkában).

A19. századvégén a szóda és szén 1100 °C-on történő hevítésével állították elő.

\mathrm {Na_{2}CO_{3}(l)+2\ C(s)\rightleftharpoons 2\ Na(g)+3\ CO(g)} \,\!

Nátrium-karbonátreakciójaszénnel,elemi nátrium képződése ésszén-monoxidfejlődése közben./egyensúlyi folyamat/

Manapság nátrium-klorid (NaCl) olvadékának elektrolízisével állítják elő. A nátrium-kloridot kalcium-kloriddal (CaCl₂) keverik össze, így a keverék olvadáspontja lényegesen alacsonyabb lesz a tiszta nátrium-kloridénál (700 °C alatt). A katódon kiválik a tiszta elemi nátrium. Ez az eljárás jóval olcsóbb, mint a nátrium-hidroxid elektrolízise.

Gyakoribb vegyületei: lásdA nátrium vegyületei

Felhasználása

szappangyártáshoz
világítástechnikában: nátriumgőzlámpa
fémolvadékok tisztításához
hőelvezető folyadékként nukleáris erőművekben, és csúcsteljesítményű belsőégésű motorokban
redukálószer más könnyen oxidálódó fémek előállítására (alumínium (Al))

Élettani tulajdonságai

Az emberi szervezetben körülbelül 80-100 gramm nátrium található. Nagyobb része oldott állapotban van, kisebb részét pedig a csontok, kötőszövetek raktározzák. A nátrium – szorosan összefüggve a káliummal (K) – az úgynevezettozmotikus nyomásfenntartásában fontos szerepet játszik. Ugyanilyen elengedhetetlen az idegrendszeri ingerületek átvitelénél is.

Izotópjai

Bővebben:A nátrium izotópjai

20 izotópja ismert. Ezek közül csak a 23-as tömegszámú stabil.

A két legjelentősebb kozmogénradioaktívizotópja:

²²Na, felezési ideje 2,602 év

²⁴Na, felezési ideje 15 óra

Az erősneutronsugárzás(például nukleárisbalesetesetén) avérplazmábanelőforduló²³Na-ot²⁴Na izotóppá alakítja.

\mathrm {_{11}^{23}Na+_{0}^{1}n\rightarrow \ _{11}^{24}Na+...\ MeV}

A²⁴Na izotóp koncentrációjából megállapítható az elszenvedett sugárzás mértéke.

Óvintézkedések

Ahogy más alkálifémek, úgy a nátrium is elemi formábanerősen gyúlékony és kismértékben robbanásveszélyesamikor vízzel érintkezik. Tárolása kémiailag kevéssé reakcióképes folyékonyszénhidrogén,példáulpetróleumalatt történik. Ártalmatlanításametanollalvagyetanollaltörténik.

Jegyzetek

↑Current Table of Standard Atomic Weights in Order of Atomic Number.Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights – Commission II.I of the International Union of Pure and Applied Chemistry, 2013. (Hozzáférés: 2013. október 13.)

Források

AWikimédia CommonstartalmazNátriumtémájú médiaállományokat.

www.webelements.com
A kémia története (Dr. Balázs Lóránt, Nemzeti Tankönyvkiadó)

Kapcsolódó szócikkek

Nátriumvegyületek összegképletének listája

További információk

a magyar Wikipédia nátriumot tartalmazó vegyületeinek listájabelső laponéskülső keresővel

Kémiaportál • összefoglaló, színes tartalomajánló lap

[1] Current Table of Standard Atomic Weights in Order of Atomic Number.Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights – Commission II.I of the International Union of Pure and Applied Chemistry, 2013. (Hozzáférés: 2013. október 13.)

[1]