Введение
Химические элементы, содержащие натрий Атомы натрия имеют 11 электронов, на один больше, чем у стабильной конфигурации благородного газа неона. В результате натрий обычно образует ионные соединения с участием катионов Na+. Натрий является реактивным щелочным металлом и гораздо более стабилен в ионных соединениях. Он также может образовывать межметаллические соединения и соединения натриево-органические. Соединения натрия часто растворимы в воде.
Sodium atoms have 11 electrons, one more than the stable configuration of the noble gas neon. As a result, sodium usually forms ionic compounds involving the Na+ cation. Sodium is a reactive alkali metal and is much more stable in ionic compounds. It can also form intermetallic compounds and organosodium compounds. Sodium compounds are often soluble in water.
Натрий металлический
Металлический натрий, как правило, менее реактивен, чем калий и более реактивен, чем литий. Натрий металлический сильно редуктивен, при этом стандартный потенциал редукции для пары Na+/Na составляет -2,71 вольт, хотя калий и литий имеют еще более отрицательные потенциалы. Термические, жидкостные, химические и ядерные свойства расплавленного натриевого металла сделали его одним из основных охлаждающих средств для быстрого размножающегося реактора. Такие ядерные реакторы рассматриваются как важный шаг для производства чистой энергии.
Соли и оксиды
Соединения натрия имеют огромное коммерческое значение, особенно в отраслях производства стекла, бумаги, мыла и текстиля. Наиболее важными соединениями натрия являются поваренная соль (NaCl), содовая пепел (Na2CO3), пищевая сода (NaHCO3), каустическая сода (NaOH), нитрат натрия (NaNO3), ди- и три-натриевые фосфаты, тиосульфат натрия (Na2S2O3·5H2O) и боракс (Na2B4O7·10H2O). Большинство мылов - это натриевые соли жирных кислот. Натриевые мыла имеют более высокую температуру плавления (и кажутся "жестче") чем калийные мыла. Содержащие натрий смешанные оксиды являются перспективными катализаторами и фотокатализаторами. Фотохимически интеркалированный ион натрия усиливает фотоэлектрокаталитическую активность WO3. Как и все щелочные металлы, натрий экзотермически реагирует с водой. В результате реакции образуется каустическая сода (гидроксид натрия) и горючий водород. При сжигании в воздухе образуется в основном перекись натрия с некоторой долей оксида натрия.
Водные растворы
Натрий имеет тенденцию к образованию водорастворимых соединений, таких как галиды, сульфаты, нитраты, карбоксилаты и карбонаты. Основными водными видами являются аквакомплексы [Na(H2O) n]+, где n = 48; с n = 6 показано по данным рентгеновской дифракции и компьютерным симуляциям. Прямая осаждение солей натрия из водных растворов встречается редко, потому что соли натрия обычно имеют высокое сродство к воде. Исключением является бисмутат натрия (NaBiO3). Из-за высокой растворимости соединений натрия соли обычно изолируются в твердом виде путем испарения или осаждения органическим антирастворителем, таким как этанол; например, только 0,35 г/л хлорида натрия растворяется в этаноле. Коронные эфиры, такие как 15 кроны 5, могут использоваться в качестве катализатора фазового переноса. Содержание натрия в образцах определяется спектрофотометрией атомного поглощения или потенциометрией с использованием ионно-селективных электродов.
Электриды и содиды
Как и другие щелочные металлы, натрий растворяется в аммиаке и некоторых аминах, давая глубоко окрашенные растворы; испарение этих растворов оставляет блестящую пленку металлического натрия. Растворы содержат координационный комплекс (Na ((NH3) 6) +, при этом положительный заряд уравновешивается электронами в виде анионов; криптонанды позволяют изолировать эти комплексы в виде кристаллических твердых тел. Натрий образует комплексы с короновыми эфирами, криптондами и другими лигандами. Например, 15 кроны 5 имеет высокое сродство к натрию, потому что размер полости 15 кроны 5 составляет 1,72,2 Å, что достаточно для вписывания иона натрия (1,9 Å). Криптоны, как и короновые эфиры и другие ионофоры, также имеют высокое сродство к иону натрия; производные алкалида Na− получаются путем добавления криптонов к растворам натрия в аммиаке через диспропорционализацию.
Соединения натриево-органические
Было получено много соединений натриево-органических соединений. Из-за высокой полярности связей C Na они ведут себя как источники карбанионов (солей с органическими анионами). Некоторые известные производные включают циклопентадиенид натрия (NaC5H5) и тритил натрия ((C6H5) 3CNa). Натриевый нафталин, Na+[C10H8•]−, сильный редуктор, образуется при смешивании Na и нафталина в эфирных растворах.
Межметалловые соединения
Натрий образует сплавы со многими металлами, такими как калий, кальций, свинец и элементы группы 11 и 12. Натрий и калий образуют KNa2 и NaK. NaK представляет собой 4090% калия и является жидким при температуре окружающей среды. Он является отличным тепло- и электрическим проводником. Натрико-кальциевые сплавы являются побочными продуктами электролитического производства натрия из бинарной солевой смеси NaCl CaCl2 и тринарной смеси NaCl CaCl2 BaCl2. Кальций смешивается с натрием лишь частично, а 12% его, растворенных в натрие, полученном из указанных смесей, могут быть осаждены путем охлаждения до 120 °C и фильтрации. В жидком состоянии натрий полностью смешивается с свинцом. Существует несколько методов изготовления сплавов натриевого свинца. Первый - это их плавление вместе, а второй - электролитное осаждение натрия на расплавленные свинцовые катоды. NaPb3, NaPb, Na9Pb4, Na5Pb2 и Na15Pb4 являются некоторыми из известных сплавов натрия и свинца. Натрий также образует сплавы с золотом (NaAu2) и серебром (NaAg2). Известно, что металлы группы 12 (цинк, кадмий и ртуть) образуют сплавы с натрием. NaZn13 и NaCd2 - сплавы цинка и кадмия. Натрий и ртуть образуют NaHg, NaHg4, NaHg2, Na3Hg2 и Na3Hg.