Odpre glavni meni

Natrij (latinsko natrium) je kemični element, ki ima simbol Na in atomsko število 11. Je mehka, voskasta, srebrna reaktivna kovina, ki spada v skupino alkalijskih kovin in ga je v izobilju v naravnih spojinah (posebno halitih). Je izjemno reaktiven in gori z rumenim plamenom, na zraku oksidira. Z vodo reagira burno, zaradi česar ga je treba hraniti v petroleju. Ima samo en stabilen izotop, 23Na. Natrij se na Zemlji ne pojavlja v elementarni obliki, saj na zraku hitro oksidira v natrijev oksid (Na2O) in je nasploh zelo reaktiven. Natrij se v veliki koncentraciji nahaja tudi v morju, predvsem zaradi v njem raztopljenih soli, ki ga vsebujejo (NaCl). Natrijev ion je sestavni del mnogih mineralov. Natrij je bistveni element tako za živalsko in človeško življenje, kot tudi za nekatere rastlinske vrste.

Natrij,  11Na
Na (Sodium).jpg
Sodium Spectra.jpg
Spekter natrija
Splošno
Ime, znaknatrij, Na
Izgovarjavanátrij
Videzsrebrno belo kovinski
Natrij v periodnem sistemu
Vodik (diatomic nonmetal)
Helij (noble gas)
Litij (alkali metal)
Berilij (alkaline earth metal)
Bor (metalloid)
Ogljik (polyatomic nonmetal)
Dušik (diatomic nonmetal)
Kisik (diatomic nonmetal)
Fluor (diatomic nonmetal)
Neon (noble gas)
Natrij (alkali metal)
Magnezij (alkaline earth metal)
Aluminij (post-transition metal)
Silicij (metalloid)
Fosfor (polyatomic nonmetal)
Žveplo (polyatomic nonmetal)
Klor (diatomic nonmetal)
Argon (noble gas)
Kalij (alkali metal)
Kalcij (alkaline earth metal)
Skandij (transition metal)
Titan (transition metal)
Vanadij (transition metal)
Krom (transition metal)
Mangan (transition metal)
Železo (transition metal)
Kobalt (transition metal)
Nikelj (transition metal)
Baker (transition metal)
Cink (transition metal)
Galij (post-transition metal)
Germanij (metalloid)
Arzen (metalloid)
Selen (polyatomic nonmetal)
Brom (diatomic nonmetal)
Kripton (noble gas)
Rubidij (alkali metal)
Stroncij (alkaline earth metal)
Itrij (transition metal)
Cirkonij (transition metal)
Niobij (transition metal)
Molibden (transition metal)
Tehnicij (transition metal)
Rutenij (transition metal)
Rodij (transition metal)
Paladij (transition metal)
Srebro (transition metal)
Kadmij (transition metal)
Indij (post-transition metal)
Kositer (post-transition metal)
Antimon (metalloid)
Telur (metalloid)
Jod (diatomic nonmetal)
Ksenon (noble gas)
Cezij (alkali metal)
Barij (alkaline earth metal)
Lantan (lanthanide)
Cerij (lanthanide)
Prazeodim (lanthanide)
Neodim (lanthanide)
Prometij (lanthanide)
Samarij (lanthanide)
Evropij (lanthanide)
Gadolinij (lanthanide)
Terbij (lanthanide)
Disprozij (lanthanide)
Holmij (lanthanide)
Erbij (lanthanide)
Tulij (lanthanide)
Iterbij (lanthanide)
Lutecij (lanthanide)
Hafnij (transition metal)
Tantal (transition metal)
Volfram (transition metal)
Renij (transition metal)
Osmij (transition metal)
Iridij (transition metal)
Platina (transition metal)
Zlato (transition metal)
Živo srebro (transition metal)
Talij (post-transition metal)
Svinec (post-transition metal)
Bizmut (post-transition metal)
Polonij (post-transition metal)
Astat (metalloid)
Radon (noble gas)
Francij (alkali metal)
Radij (alkaline earth metal)
Aktinij (actinide)
Torij (actinide)
Protaktinij (actinide)
Uran (actinide)
Neptunij (actinide)
Plutonij (actinide)
Americij (actinide)
Kirij (actinide)
Berkelij (actinide)
Kalifornij (actinide)
Ajnštajnij (actinide)
Fermij (actinide)
Mendelevij (actinide)
Nobelij (actinide)
Lavrencij (actinide)
Raderfordij (transition metal)
Dubnij (transition metal)
Seaborgij (transition metal)
Borij (transition metal)
Hasij (transition metal)
Majtenrij (unknown chemical properties)
Darmštatij (unknown chemical properties)
Rengenij (unknown chemical properties)
Kopernicij (transition metal)
Ununtrij (unknown chemical properties)
Flerovij (post-transition metal)
Ununpentij (unknown chemical properties)
Livermorij (unknown chemical properties)
Ununseptij (unknown chemical properties)
Ununoctij (unknown chemical properties)
Li

Na

K
neonnatrijmagnezij
Vrstno število11
Standardna atomska teža (±) (Ar)22.98976928(2)[1]
Kategorija elementa  alkalijska kovina
Skupina, blokskupina 1 (alkalijske kovine), s-blok
Periodaperioda 3
Razporeditev elektronov[Ne] 3s1
po lupini2, 8, 1
Fizikalne lastnosti
Faza snovitrdnina
Tališče97,794 °C ​(370,944 K, ​208,029 °F)
Vrelišče882,940 °C ​(1156,090 K, ​1621,292 °F)
Gostota blizu s.t.0,968 g/cm3
v tekočem stanju, pri TT0,927 g/cm3
Kritična točka2573 K, 35 MPa (ekstrapoliran)
Talilna toplota2,60 kJ/mol
Izparilna toplota97,42 kJ/mol
Toplotna kapaciteta28,230 J/(mol·K)
Parni tlak
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
pri T (°C) 281 344 424 529 673 880
Lastnosti atoma
Oksidacijska stanja+1, −1 ​(močno bazični oksid)
ElektronegativnostPaulingova lestvica: 0,93
Ionizacija1.: 495,8 kJ/mol
2.: 4562 kJ/mol
3.: 6910,3 kJ/mol
(več)
Atomski polmerempirično: 186 pm
Kovalentni polmer166±9 pm
Van der Waalsov polmer227 pm
Razno
Kristalna strukturatelesno centrirana kubična (tck)
Body-centered cubic kristalna struktura za natrij
Hitrost zvoka ozka palica3200 m/s (pri 20 °C)
Temperaturni koeficient dolžinskega raztezka71 µm/(m·K) (pri 25 °C)
Toplotna prevodnost142 W/(m·K)
Električna upornost47,7 nΩ·m (pri 20 °C)
Magnetna ureditevparamagnetik[2]
Youngov modul10 GPa
Strižni modul3,3 GPa
Stisljivostni modul6,3 GPa
Mohsova trdota0,5
Trdota po Brinellu0,69 MPa
Številka CAS7440-23-5
Zgodovina
Odkritje in prva izolacijaHumphry Davy (1807)
Najstabilnejši izotopi
Glavni članek: Izotopi natrija
izo NA Razpol. doba DM DE (MeV) DP
22Na sled 2,602 let β+γ 0,5454 22Ne*
1,27453(2)[3] 22Ne
ε→γ 22Ne*
1,27453(2) 22Ne
β+ 1,8200 22Ne
23Na 100% 23Na je stabilen z 12 nevtroni
* = vzbujeno stanje

ZnačilnostiUredi

Pri sobni temperaturi je natrij dovolj mehak, da se ga lahko reže z nožem. Če se ga izpostavi zraku, bo svetel srebrnkat sijaj kovine sčasoma postal temnejši. Natrij ima precej visoko gostoto, celo višjo kot kalij, čeprav gostota alkalijskih kovin narašča po skupini navzdol. Natrij je precej dober prevodnik toplote.

Kemijske značilnostiUredi

Natrij z vodo reagira zelo burno, in sicer eksotermno. Če se v vodo vrže manjše kose natrija, ti poskakujejo na vodni gladini, dokler popolnoma ne zreagirajo v natrijev hidroksid. Večji kosi kovine lahko ob stiku z vodo celo eksplodirajo. Pri reakciji natrija z vodo nastajata zelo jedek natrijev hidroksid in plin vodik.

Kemijske spojineUredi

Natrijeve spojine so zelo pomembne za kemijsko, steklarsko, kovinarsko, papirno, naftno, tekstilno in kozmetično industrijo. Večina trdih mil je navadno sestavljenih iz soli natrija in katere od maščobnih kislin. V industrji so najbolj pomembne naslednje natrijeve spojine: kuhinjska sol (NaCl),natrijev hidroksid (NaOH), natrijev karbonat (Na2CO3), soda bikarbona ali natrijev hidrogenkarbonat (NaHCO3), natrijev nitrat (NaNO3), natrijev heksafluoro aluminat ali kriolit (Na3AlF6) in boraks (Na2B4O7·10H2O). Natrij navadno tvori v vodi topne kristale, kot so sulfati, nitrati, halidi, karboksilati in karbonati. Obstajajo le posamezni primeri natrijevih spojin, ki precipitacirajo iz vodnih raztopin. V naravi obstaja veliko primerov netopnih natrijevih spojin, kot na primer glinenci.

SpektroskopijaUredi

Ko natrij ali natrijeve spojine pridejo v stik z ognjem, postane plamen živo rumene barve.

IzotopiUredi

Znanih je trinajst natrijevih izotopov. Edini stabilen izmed njih je izotop 23Na. Natrij ima tudi dva radioaktivna kozmogena izotopa, ki imata med Na izotopi najdaljšo razpolovno dobo, 23Na ima razpolovno dobo 2,6 leta, 24Na pa 15 ur. Izpostavljanje stabilnih atomov natrija akutnemu nevtronskemu sevanju (npr. jedrske nesreče) povzroči pretvorbo nekaterih stabilnih 23Na izotopov v 24Na izotope. To se dogaja v človeški krvni plazmi. Z merjenjem koncentracije tega izotopa, lahko ugotovimo količino sevanja pri žrtvi.

ZgodovinaUredi

Natrijevi ioni so gradniki kristala natrijevega klorida (NaCl), poznanega tudi kot kuhinjska sol. Sol je pomemben proizvod v človekovih dejavnostih že od nekdaj, kar dokazuje angleška beseda salary (plača, plačilo), ki se nanaša na oblate soli t. i. salarium, ki so jih rimski vojaki včasih dobili skupaj z ostalim plačilom. V srednjeveški Evropi je bil natrij velikokrat uporabljen kot zdravilo za glavobol. Natrijevo kemijsko kratico Na je prvi objavil Jöns Jacob Berzelius v svojem sistemu atomskih simbolov in je okrajšava latinskega imena Natron; Natrium, ki pomeni naravne mineralne snovi, katerih glavna sestavina je natrijev hidrogenkarbonat. Natrijev hidrogenkarbonat je imel v zgodovini in ima še danes pomembno vlogo v industriji in kulinariki, uporablja se kot vzhajalno sredstvo (Je glavna sestavine pecilnih praškov). Čeprav je bil natrij že dolgo poznan v spojinah, ga je šele leta 1807 z elektrolizo v kavstično sodo ali lug (natrijev hidroksid) izoliral sir Humphry Davy.

NahajališčeUredi

Zaradi visoke reaktivnosti se natrij v naravi najde le v spojinah. Natrij predstavlja približno 2,6 % mase Zemljine skorje in je šesti najpogostejši element na Zemlji ter tako najpogostejša alkalijska kovina. Najde se ga v mnogih soleh, od katerih je napogostejša kuhinjska sol (natrijev klorid), ki je v velikih količinah raztopljena v morski vodi, pojavlja pa se tudi v trdni obliki (haliti). Natrij je obilno prisoten tudi v zvezdah, njegova spektralna črta D je med najbolj vidnimi v zvezdni svetlobi.

Komercialna proizvodnjaUredi

Natrij je bil prvič komercialno proizveden leta 1855 s toplotno redukcijo natrijevega karbonata pri 1100 stopinjah celzija, kar je znano kot Devillov postopek. Postopek pridobivanja natrija, ki temelji na redukciji natrijevega hidroksida, so razvili leta 1886. Natrij se danes pridobiva z elektrolizo taline natrijevega klorida po patentiranem postopku iz leta 1924.

Pomen natrija v telesuUredi

Natrij je izjemno pomemben element za vse organizme. Zmanjševanje količine natrija v ledvicah ljudje občutimo kot padanje krvnega pritiska (vrtoglavica, glavobol, zaspanost), posledično se začne izločati renin hormon, ki deluje na več načinov. Ta posredno povzroča nastajanje hormona aldosteron, ki zmanjšuje izločanje natrija v urinu. Ko v telo ponovno pride dovolj natrija (vnos s hrano, pijačo - izotonični napitki), se s tem koncentracija natrija v telesu ponovno poveča, dvigne se tudi krvni pritisk. Telo začne ponovno zadrževati vodo, kar pripomore k obnovi telesne tekočine. Pri dolgotrajnih težjih fizičnih naporih nam lahko začne primanjkovati soli, kar lahko privede do mišičnih krčev.

Natrijevi kationi imajo pomembno vlogo za nevronske funkcije (možgani in živčevje) in pri vplivanju na osmotsko ravnotežje medcelične tekočine. Dovajanje soli v telo je ključnega pomena za pravilen potek kemijskih reakcij v telesu. Volumen zunaj celične tekočine je običajno 15 litrov na 70 kg človeške mase (90 % celotne telesne tekočine vsebuje 50 gramov natrija).

SkliciUredi

  1. Standard Atomic Weights 2013. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights
  2. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Lide, D. R., ur. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th izd.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5. 
  3. Endt, P. M. (1990). "Energy levels of A = 21–44 nuclei (VII)". Nuclear Physics A 521: 1–400. Bibcode:1990NuPhA.521....1E. doi:10.1016/0375-9474(90)90598-G. 

Zunanje povezaveUredi