Νάτριο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Νάτριο
ΝάτριοΜαγνήσιο
Λίθιο

'Na'

Κάλιο
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif

Electron shell 011 Sodium (el).svg
Κατανομή ηλεκτρονίων ανά στιβάδα στο Νάτριο

Na (Sodium).jpg
Νάτριο

Ιστορία
Ταυτότητα του στοιχείου
Όνομα, σύμβολο Νάτριο (Na)
Ατομικός αριθμός (Ζ) 11
Κατηγορία μέταλλα
ομάδα, περίοδος,
τομέας
1 ,3, s
Σχετική ατομική
μάζα (Ar)
22,99
Ηλεκτρονική
διαμόρφωση
[ Ne] 3s1
Αριθμός CAS 7440-23-5
Ατομικές ιδιότητες
Ατομική ακτίνα 186 pm
Ηλεκτραρνητικότητα 0,93
Κυριότεροι αριθμοί
οξείδωσης
+1
Ενέργειες ιονισμού 1η: 495,8 kJ·mol−1
2η: 4562 kJ·mol−1
3η: 6910,3 kJ·mol−1
Φυσικά χαρακτηριστικά
Σημείο τήξης 97,72°C (370,87 K)
Σημείο βρασμού 883°C (1156 K)
Πυκνότητα 0,968 g·cm−3
Ειδική θερμοχωρητικότητα 2,60 kJ·mol−1
Μαγνητική συμπεριφορά Παραμαγνητικό
Σκληρότητα Mohs 0,5
Σκληρότητα Brinell 0,69 MPa
Μέτρο ελαστικότητας
(Young's modulus)
10 GPa
Ταχύτητα του ήχου (20 °C) 3200 m/s
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm)
εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

Το νάτριο είναι το χημικό στοιχείο με σύμβολο Na (από τη λατινική λέξη natrium, ενώ στα αγγλικά είναι sodium) και ατομικό αριθμό 11. Το χημικά καθαρό νάτριο, στις «συνηθισμένες συνθήκες», δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C και υπό πίεση 1 atm, είναι μαλακό, αργυρόλευκο και πολύ δραστικό στερεό μέταλλο. Είναι μέλος των αλκαλιμετάλλων. Το μοναδικό σταθερό του ισότοπο είναι το 23Na. Στη φύση δεν υπάρχει ως ελεύθερο (στοιχειακό) μέταλλο, οπότε όταν χρειάζεται στη στοιχειακή του μορφή, πρέπει να παραχθεί από τις χημικές ενώσεις του. Για πρώτη φορά απομονώθηκε από τον Χάμφρυ Ντέιβυ (Humphry Davy) το 1807, που το παρήγαγε με ηλεκτρόλυση τήγματος υδροξειδίου του νατρίου (NaOH). Το νάτριο είναι το 6ο πιο άφθονο χημικό στοιχείο στη λιθόσφαιρα της Γης, και μετέχει σε πολλά ορυκτά, όπως οι άστριοι, ο σοδαλίτης και ο αλίτης. Πολλά άλατα του νατρίου είναι εξαιρετικά διαλυτά στο νερό, και το νάτριό τους διαβρώνεται από τη δράση του νερού, ώστε μαζί με το χλώριο, δηλαδή ως χλωριούχο νάτριο (NaCl), να είναι τα πιο συνηθισμένα διαλυμένα στοιχεία (κατά βάρος) στους ωκεανούς της Γης.

Πολλές χημικές ενώσεις του νατρίου είναι χρήσιμες, όπως το υδροξείδιο του νατρίου για σαπωνοποίηση, το χλωριούχο νάτριο ως αποπαγωτικό μέσο και ως θρεπτικό υλικό. Το νάτριο είναι ένα ζωτικής σημασίας στοιχείο για όλα τα ζώα και για κάποια φυτά της Γης. Στα ζώα, τα ιόντα νατρίου χρησιμοποιούνται ενάντια στα ιόντα καλίου για τις αντλίες νατρίου-καλίου στις κυτταρικές μεμβράνες, επιτρέποντας τη μεταβίβαση σε νευρικές ωθήσεις, όταν το φορτίο διαχέεται. Η επακόλουθη ανάγκη των ζώων για νάτριο το ταξινομεί ως ένα διαιτιτικό ανόργανο μακρομέταλλο.

Χαρακτηριστικά[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Φυσικά[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Μια θετική φλογοανίχνευση για το νάτριο έχει ένα έντονο κίτρινο χρώμα.
Φάσμα εκπομπής για το νάτριο, δείχνοντας τη χαρακτηριστική D γραμμή.

Το χημικά καθαρό νάτριο, στις «συνηθισμένες συνθήκες», δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C και υπό πίεση 1 atm, είναι μαλακό μέταλλο, μάλιστα τόσο μαλακό, ώστε μπορεί να κοπεί εύκολα με ένα μαχαίρι, και είναι ένας καλός αγωγός του ηλεκτρισμού. Αν το μεταλλικό νάτριο είναι πρόσφατα μόλις εκτεθιμένο, τότε είναι λαμπρό αργυρόλευκο μέταλλο, αλλά η γυαλάδα του θαμπώνει γρήγορα, επειδή σχηματίζει ένα λευκό στρώμα από υδροξείδιο του νατρίου και ανθρακικό νάτριο (Na2CO3). Το επιφανειακό χρώμα που αποκτάται υπό την επίδραση της ατμόσφαιρας αλλάζει υπό υψηλότερες πιέσεις. Πιο συγκεκριμένα, σε πίεση 1,5 Μbar το επιφανειακό χρώμα αλλάζει σε μαύρο, μετά, υπό πίεση 1,9 Μbar το επιφανειακό χρώμα αλλάζει σε κόκκινο διαφανές και τελικά, στα 3 Μbar το επιφανειακό χρώμα αλλάζει σε καθαρό διαυγές. Όλες αυτές οι αλλοτροπικές μορφές είναι μονωτές και ηλεκτρίδια[1].

Όταν το (στοιχειακό) νάτριο ή οι ενώσεις του τεθούν μέσα σε μια φλόγα, τη χρωματίζουν κίτρινη[2], επειδή το διεγερμένο 3s ηλεκτρόνιο του νατρίου εκπέμπει φωτόνιο όταν «πέφτει» από το 3p τροχιακό πίσω στο 3s. Το μήκος κύματος για το φωτόνιο που αντιστοιχεί στη «γραμμή D» είναι 589,3 nm. Οι αλληλεπιδράσεις περιστροφής - τροχιάς περιφοράς διασπούν στην πραγματικότητα τη γραμμή D στα δύο (2). Υπέρλεπτες δομές διασπούν λεπτομερειακά τη γραμμή D σε ακόμη πιο πολλές γραμμές[3].

Χημικά[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Όταν το νάτριο είναι πρόσφατα κομμένο, το κόψιμο έχει αργυρόλευκο χρώμα, ως μεταλλικό (στοιχειακό) νάτριο. Αλλά με την έκθεσή του στον ατμοσφαιρικό αέρα η επιφάνεια κοπής σκουραίνει, αρχικά, και μετά σχηματίζει ένα λευκό επίστρωμα από υδροξείδιο του νατρίου και ανθρακικό νάτριο.

Το νάτριο είναι, γενικά, λιγότερο δραστικό από το κάλιο και περισσότερο δραστικό από το λίθιο[4]. Όπως και όλα τα υπόλοιπα αλκαλιμέταλλα, το νάτριο αντιδρά εξώθερμα με το νερό, με αποτέλεσμα η θερμότητα που απελευθερώνεται συχνά να είναι αρκετή ώστε να λειώσουν σχετικά μεγάλλα κομμάτια μεταλλικού νατρίου ή και να αναφλεγεί το παραγώμενο υδρογόνο. Παράλληλα παράγεται και υδροξείδιο του νατρίου:

\mathrm{Na + H_2O \xrightarrow{} NaOH + H_2 \uparrow}

Όταν το νάτριο καίγεται σε ξηρή ατμόσφαιρα παράγει κυρίως υπεροξείδιο του νατρίου, καθώς και κάποια ποσότητα οξειδίου του νατρίου:

\mathrm{2Na + O_2 \xrightarrow{} Na_2O_2}
\mathrm{4Na + O_2 \xrightarrow{} 2Na_2O}

Σε αέρα που περιέχει υγρασία το προϊόν της οξείδωσης του νατρίου είναι υδροξείδιο του νατρίου[5]. Το μεταλλικό νάτριο είναι ένα ισχυρό αναγωγικό μέσο, αφού για την αναγωγή των κατιόντων νατρίου απαιτείται διαφορά δυναμικού -2,71 V[6]. Ωστόσο για την παραγωγή του μεταλλικού νατρίου από τις ενώσεις του χρησιμοποιείται μια σημαντική ποσότητα ενέργειας[5]. Επιπλέον, το κάλιο και το λίθιο έχουν ακόμη μεγαλύτερα (σε απόλυτη τιμή) δυναμικά αναγωγής[7].

Ισότοπα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κύριο άρθρο: Ισότοπα του νατρίου

20 ισότοπα του νατρίου είναι γνωστά, αλλά μόνο το 23Na είναι σταθερό. Δύο ραδιενεργά, κοσμογονικά ισότοπα είναι υποπροϊόντα βομβαρδισμού από κοσμική ακτινοβολία: το 22Na με ημιζωή 2,6 χρόνων και το 24Na με ημιζωή 15 ωρών· τα υπόλοιπα ισότοπα έχουν διάρκεια ημιζωής λιγότερη από ένα λεπτό [8]. Δυο πυρηνικά ισομερή έχουν ανακαλυφθεί, το μακροβιότερο 24mNa έχει ημιζωή περί τα 20,2 μs. Τυχαία ακτινοβόλιση με νετρόνια, όπως για παράδειγμα σε περίπτωση κρίσιμου πυρηνικού ατυχήματος, μετατρέπει κάποια σταθερά άτομα 23Na, διαλυμένα στο ανθρώπινο αίμα, σε 24Na, οπότε με τη μέτρηση της συγκέντρωσης 24Na στο αίμα είναι δυνατός ο υπολογισμός της δόσης ακτινοβολίας νετρονίων που δέκτηκε ένα θύμα[9].

Φυσική παρουσία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το 23Na παράγεται κατά τη διεργασία πυρηνικής σύντηξης δύο πυρηνων άνθρακα στα άστρα. Για την πραγματοποίηση τέτοιας αντίδρασης απαιείται θερμοκρασία άνω των 600 MK και το άστρο πρέπει να έχει μάζα τουλάχιστον όσο τρεις (3) ηλιακές[10]. Ο φλοιός της Γης περιέχει 2,6% κατά βάρος νάτριο, οπότε το στοιχείο αυτό είναι το 6ο σε κατά βάρος αφθονία στον πλανήτη μας[11]. Εξαιτίας της μεγάλης δραστικότητάς του, ποτέ δε βρέθηκε στη μορφή του καθαρού στοιχείου. Βρέθηκε, όμως, σε πολλά διαφορετικά ορυκτά, κάποια από τα οποία είναι ευδιάλυτα, όπως ο αλίτης και το νάτρον, ενώ άλλα είναι λιγότερο διαλυτά, όπως ο αμφίβολος και ο ζεολίτης. Η δυσδιαλυτότητα ορισμένων νατριούχων ορυκτών, όπως ο κρυόλιθος και κάποιοι από τους άστριους, οφείλεται από την παρουσία σε αυτά πολυμερικών ανιόντων, που στην περίπτωση των αστρίων είναι πολυπυριτικά. Στο διαστρικό μεσο το νάτριο ταυτοποιείται από τη φασματική γραμμή D. Παρόλο που έχει υψηλή θερμοκρασία βρασμού, η αφθονία του επέτρεψε την ανίχνευσή του στην ατμόσφαιρα του Ερμή από το διαστημικό βολιστήρα Mariner 10[12].

Χημικές ενώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Δομή χλωριούχου νατρίου (NaCl), που δείχνει οκταεδρική χωροθέτηση γύρω από τα κέντρα Na+ και Cl-. Αυτό το δίκτυο καταστρέφεται με τη διάλυση του άλατος σε νερό και επανασχηματίζεται μετά από την εξάτμιση (του νερού).
Δυο ισοδύναμες απεικονήσεις της χημικής δομής του στεατικού νατρίου, ενός τυπικού σάπωνα.

Αρκετές χημικές ενώσεις του νατρίου έχουν σημαντική εμπορική σημασία, όντας ιδιαίτερα κεντρικής σημασίας για βιομηχανίες που παράγουν γυαλί, χαρτί, σαπούνια και υφάσματα[13]. Οι σημαντικότερες από τις χημικές ενώσεις του νατρίου συμπεριλαμβάνουν το μαγειρικό αλάτι (NaCl), η σόδα στάχτης (Na2CO3), η μαγειρική σόδα (NaHCO3), η καυστική σόδα (NaOH), το νιτρικό νάτριο (NaNO3), το όξινο φωσφορικό νάτριο (Na2HPO4), το φωσφορικό νάτριο (Na3PO4), το θειοθειικό νάτριο (Na2S2O3·5H2O) και ο βόρακας (Na2B4O7·10H2O)[14]. Στις ενώσεις του, το νάτριο, συνήθως βρίσκεται ιονικά συνδεμένο με ανιόντα ή με και με μόρια νερού (οι ένυδρες ενώσεις), και θεωρείται ως σκληρό οξύ κατά Λιούις (hard Lewis acid)[15]. Επίσης, οι περισσότεροι σάπωνες είναι άλατα λιπαρών οξέων με νάτριο. Οι σάπωνες νατρίου είναι σκληρότεροι (και με υψηλότερες θερμοκρασίες τήξης) σε σύγκριση με τους σάπωνες καλίου[14]. Το χλωριούχο νάτριο χρησιμοποιείται σε αντιπαγωτικά και αποπαγωτικά μέσα, αλλά και ως συντηριτικό τροφίμων. Το όξινο ανθρακικό νάτριο χρησιμοποιείται στη μαγειρική. Το νάτριο προστίθεται σε πολλά σημαντικά φάρμακα για να βελτιώσει τη βιοδιαθεσιμότητά τους, παρόλο που σε πολλές περιπτώσεις το κάλιο είναι καλύτερο ιόν, αλλά το νάτριο είναι οικονομικότερο και έχει χαμηλότερο ατομικό βάρος[16]. Το υδρίδιο του νατρίου (NaH) χρησιμοποιείται ως βάση σε διάφορες αντιδράσεις, όπως η αλδολική αντίδραση στην οργανική χημεία, και ως αναγωγικό μέσο στην ανόργανη χημεία[17].

Υδατοδιαλυτές ενώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το νάτριο τείνει να σχηματίζει υδατοδιαλυτές ενώσεις, όπως τα αλογονίδια, τα θειικά, τα νιτρικά, τα καρβοξυλικά και τα ανθρακικά άλατά του. Τα κύρια νατριούχα υδατικά χημικά είδη είναι τα υδροσύμπλοκα του νατρίου [Na(H2O)n]+, όπου n = 4-6[18]. Η υψηλή χημική συγγένεια του νατρίου για οξυγονούχους συναρμοτές είναι η βάση για τους αιθέρες - στέμματα, για τα μακρολιδικά αντιβιοτικά, όπου η αλληλεπίδραση με τα μεταφορικά Na+ του μολυσμένου οργανισμού είναι λειτουργικά συγγενική, αλλά πιο σύνθετη.

Παρατηρήσεις, υποσημειώσεις και αναφορές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Gatti, M.; Tokatly, I.; Rubio, A. (2010). "Sodium: A Charge-Transfer Insulator at High Pressures". Physical Review Letters 104 (21): 216–404. arXiv:1003.0540. Bibcode:2010PhRvL.104u6404G. doi:10.1103/PhysRevLett.104.216404.
  2. Schumann, Walter (5 August 2008). Minerals of the World (2nd ed.). Sterling. p. 28. ISBN 978-1-4027-5339-8. OCLC 637302667.
  3. Citron, M. L.; Gabel, C.; Stroud, C.; Stroud, C. (1977). "Experimental Study of Power Broadening in a Two-Level Atom". Physical Review A 16 (4): 1507. Bibcode:1977PhRvA..16.1507C. doi:10.1103/PhysRevA.16.1507.
  4. De Leon, N. "Reactivity of Alkali Metals". Indiana University Northwest. Retrieved 2007-12-07.
  5. 5,0 5,1 Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.
  6. Atkins, Peter W.; de Paula, Julio (2002). Physical Chemistry (7th ed.). W. H. Freeman. ISBN 978-0-7167-3539-7. OCLC 3345182.
  7. Davies, Julian A. (1996). Synthetic Coordination Chemistry: Principles and Practice. World Scientific. p. 293. ISBN 978-981-02-2084-6. OCLC 717012347.
  8. Audi, Georges; Bersillon, O.; Blachot, J.; Wapstra, A.H. (2003). «The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties». Πυρηνική φυσική Α 729: 3–128. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Bibcode2003NuPhA.729....3A. 
  9. Sanders, F. W.; Auxier, J. A. (1962). "Neutron Activation of Sodium in Anthropomorphous Phantoms". HealthPhysics 8 (4): 371–379. doi:10.1097/00004032-196208000-00005. PMID 14496815.

  10. Denisenkov, P. A.; Ivanov, V. V. (1987). "Sodium Synthesis in Hydrogen Burning Stars". Soviet Astronomy Letters 13: 214. Bibcode:1987SvAL...13..214D.
  11. Lide, D. R., ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
  12. Tjrhonsen, Dietrick E. (17 August 1985). "Sodium found in Mercury's atmosphere". BNET. Retrieved 2008-09-18.
  13. Alfred Klemm, Gabriele Hartmann, Ludwig Lange, "Sodium and Sodium Alloys" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2005, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a24_277
  14. 14,0 14,1 Holleman, Arnold F.; Wiberg, Egon; Wiberg, Nils (1985). "Natrium". Lehrbuch der Anorganischen Chemie (in German) (91–100 ed.). Walter de Gruyter. pp. 931–943. ISBN 3-11-007511-3.
  15. Cowan, James A. (1997). Inorganic Biochemistry: An Introduction. Wiley-VCH. p. 7. ISBN 978-0-471-18895-7. OCLC 34515430.
  16. Remington, Joseph P. (2006). Beringer, Paul, ed. Remington: The Science and Practice of Pharmacy (21st ed.). Lippincott Williams & Wilkins. pp. 365–366. ISBN 978-0-7817-4673-1. OCLC 60679584.
  17. Wiberg, Egon; Wiberg, Nils; Holleman, A. F. (2001). Inorganic Chemistry. Academic Press. pp. 1103–1104. ISBN 978-0-12-352651-9. OCLC 48056955.
  18. "Comprehensive Coordination Chemistry II". 2004. p. 515. doi:10.1016/B0-08-043748-6/01055-0. ISBN 978-0-08-043748-4. |chapter= ignored (help)

Εξωτερικοί σύνδεσμοι[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Commons logo
Τα Wikimedia Commons έχουν πολυμέσα σχετικά με το θέμα
Wiktionary logo
Το Βικιλεξικό έχει λήμμα που έχει σχέση με το λήμμα:


 LP  Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το αντίστοιχο λήμμα της Live-Pedia. (ιστορικό).

Η εισαγωγή του κειμένου της Livepedia στη Βικιπαίδεια έγινε πριν την 1η Νοεμβρίου 2008, συνεπώς ισχύει η διπλή αδειοδότηση υπό την άδεια CC-BY-SA 3.0 και την GFDL.

Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Sodium της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).