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.

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.