Főmenü megnyitása

Nátrium

kémiai elem, rendszáma 11, vegyjele Na

A nátrium (nyelvújításkori magyar nevén szikeny) a periódusos rendszer egy kémiai eleme, vegyjele Na, rendszáma 11. Elemi állapotban ezüstös színű, lágy, jól nyújtható, igen reakcióképes könnyűfém. Az I. főcsoportba, az alkálifémek közé tartozik és a többi csoportbeli elemhez hasonlóan egyetlen elektron található a vegyértékhéján, melyet könnyedén lead pozitív töltésű kationt alkotva. Egyetlen stabil izotópja a 23Na. 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. A földkéreg hatodik leggyakoribb eleme, számos ásványban megtalálható, például földpátokban, szodalitben, vagy a kősóban. Égetéskor a lángot sárgára festi. Elemi nátriumot először 1807-ben Humphry Davy állított elő nátrium-hidroxid elektrolízisével.

11 neonnátriummagnézium
Li

Na

K
   
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   
[Ne] 3s1
11
Na
Általános
Név, vegyjel, rendszám nátrium, Na, 11
Elemi sorozat alkálifémek
Csoport, periódus, mező 1, 3, s
Megjelenés ezüstfehér
Natrium.jpg
Atomtömeg 22,98976928(2) g/mol[1]
Elektronszerkezet [Ne] 3s1
Elektronok héjanként 2, 8, 1
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot szilárd
Sűrűség (szobahőm.) 0,968 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on 0,927 g/cm³
Olvadáspont 370,87 K
(97,72 °C, 207,9 °F)
Forráspont 1156 K
(883 °C, 1621 °F)
Olvadáshő 2,60 kJ/mol
Párolgáshő 97,42 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (25 °C) 28,230 J/(mol·K)
Gőznyomás
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T/K 554 617 697 802 946 1153
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet köbös tércentrált
Oxidációs szám 1
(erősen bázikus oxid)
Elektronegativitás 0,93 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 495,8 kJ/mol
2.: 4562 kJ/mol
3.: 6910,3 kJ/mol
Atomsugár 180 pm
Atomsugár (számított) 190 pm
Kovalens sugár 154 pm
Van der Waals-sugár 227 pm
Egyebek
Mágnesség paramágneses
Fajlagos ellenállás (20 °C) 47,7 nΩ·m
Hőmérséklet-vezetési tényező (300 K) 142 W/(m·K)
Hőtágulási együttható (25 °C) 71 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd) (20 °C) 3200 m/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
Fő cikk: A nátrium izotópjai
Izotóp t.e. felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t.
22Na mest. 2,602 év β+ 0,546 22Ne
ε - 22Ne
γ 1,2745 -
23Na 100% Na stabil 12 neutronnal
Hivatkozások

Tartalomjegyzék

TörténeteSzerkesztés

 
A fémnátrium friss vágási felülete

A nátrium egyik vegyületét, a szódát (Na2CO3) már régóta ismerték a kémikusok. Humphry Davy 1808-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 elnevezése Klaprothtól származik, aki az egyiptomi-mezopotámiai eredetű nátron (neter = szóda) szóból képezte.

TulajdonságaiSzerkesztés

 
A nátrium lángfestése

A nátrium puha (késsel vágható), könnyű, ezüstfehér színű, nagyon reakcióképes fém, jó elektromos vezető. Ennek a reakcióképességnek köszönhetően a természetben elemi állapotban nem, csak vegyületeiben fordul elő. Az elemi nátrium a Bunsen-égő lángjába tartva a lángot sárgára színezi. A vízbe dobott nátrium, a víz tetején gyorsan keringve, heves hidrogéngáz (H2) képződéssel járó reakció során (mely az exoterm reakció során fejlődő hőtől meggyullad) maró tulajdonságú nátrium-hidroxiddá alakul. A kísérlet elvégzésénél ez a heves „úszkálás” látható, ami egyébként az első csoport elemeire jellemző (a hidrogént kivéve ).

A legtöbb anyagnak a légkörinél nagyobb nyomáson magasabb az olvadáspontja, mint normál légnyomás esetén. Ez azzal magyarázható, hogy az őket alkotó atomok közelebb 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 külső elektronhéján található elektron a 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 szilárd halmazállapotú nátrium kristályos tulajdonságokat mutat, a folyékony halmazállapotú szokatlan tulajdonságokkal rendelkezik: szupravezetővé válik.[forrás?]

Előfordulása, előállítása, vegyületeiSzerkesztés

A nátrium a csillagok egyik gyakori alkotóeleme. A csillagok emissziós színképeinek elemzésekor szinte 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).

A 19. század végén a szóda és szén 1100 °C-on történő hevítésével állították elő.

 
Nátrium-karbonát reakciója szénnel, elemi nátrium képződése és szén-monoxid fejlődése közben. /oda-vissza lejátszódó 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: lásd A nátrium vegyületei

FelhasználásaSzerkesztés

  • katalizátorként az észterek előállításánál
  • ötvözetek fizikai szerkezetének tökéletesítéséhez
  • szappangyártáshoz
  • világítástechnikában: nátriumgőzlámpa
  • fémolvadékok tisztításához
  • hőelvezető folyadékként nukleáris erőművekben, és csúcsteljesítményű belsőégésű motorokban
  • redukálószer más könnyen oxidálódó fémek előállítására (alumínium (Al))

Élettani tulajdonságaiSzerkesztés

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 úgynevezett ozmotikus nyomás fenntartásában fontos szerepet játszik. Ugyanilyen elengedhetetlen az idegrendszeri ingerületek átvitelénél is.

IzotópjaiSzerkesztés

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

A két legjelentősebb kozmogén radioaktív izotópja:

22Na, felezési ideje 2,602 év
24Na, felezési ideje 15 óra

Az erős neutronsugárzás (például nukleáris baleset esetén) a vérplazmában előforduló 23Na-ot 24Na izotóppá alakítja.

 

A 24Na izotóp koncentrációjából megállapítható az elszenvedett sugárzás mértéke.

ÓvintézkedésekSzerkesztés

Ahogy más alkálifémek, úgy a nátrium is elemi formában erősen gyúlékony és kismértékben robbanásveszélyes amikor vízzel érintkezik. Tárolása kémiailag kevéssé reakcióképes folyékony szénhidrogén, például petróleum alatt történik. Ártalmatlanítása metanollal vagy etanollal történik.

JegyzetekSzerkesztés

  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.)

ForrásokSzerkesztés

A Wikimédia Commons tartalmaz Nátrium témájú médiaállományokat.

Kapcsolódó szócikkekSzerkesztés

További információkSzerkesztés