Натрій (Natrium), Na, хімічний елемент I групи періодичної системи Менделєєва; атомний номер 11, атомна маса 22,9898; сріблисто-білий м'який метал, на повітрі що швидко окислюється з поверхні. Природний елемент складається з одного стабільного ізотопу 23 Na.
Історична довідка. Природні з'єднання Н. — куховарська сіль NACI, сода Na 2 Co 3 — відомі з глибокою старовини. Назва «натрій», що походить від араб.(арабський) натрун, греч.(грецький) nitron, спочатку відносилося до природної соди. Вже в 18 ст хіміки знали багато ін. з'єднань Н. Однако сам метал був отриманий лише в 1807 Р. Деві електролізом їдкого натра NAOH. У Великобританії, США, Франції елемент називається Sodium (від ісп.(іспанський) слова soda — сода), в Італії — sodio.
Поширення в природі. Н. — типовий елемент верхньої частини земної кори. Середній вміст його в літосфері 2,5% по масі, в кислих вивержених породах (граніти і ін.) 2,77, в основних (базальти і ін.) 1,94, в ультраосновних (породи мантії) 0,57. Завдяки ізоморфізму Na + і Ca 2+ , обумовленому близькістю їх іонних радіусів, в магматичних породах утворюються натрієво-кальцієві польові шпати (плагиоклази). У біосфері відбувається різка диференціація Н.: осадові породи в середньому збіднені Н. (у глинах і сланцях 0,66%), мало його в більшості грунтів (середнє 0,63%). Загальне число мінералів Н. 222. Na слабо затримується на континентах і приноситься річками в моря і океани, де його середній вміст 1,035% (Na — головний металевий елемент морської води). При випарі в прибережно-морських лагунах, а також в континентальних озерах степів і пустель осідають солі Н., формуючі товщі соленосних порід. Головні мінерали, що є джерелом Н. і його з'єднань, — галіт (кам'яна сіль) NACI, чилійська селітра Nano 3 , тенардіт Na 2 So 4 , мірабіліт Na 2 So 4 ·10H 2 O, трону NAH (Co 3 ) 2 ×2H 2 O. Світовий видобуток Н. оцінюється 1×10 8 т . Na — важливий біоелемент, в живій речовині в середньому міститься 0,02% Na; у тваринах його більше, ніж в рослинах.
Фізичні і хімічні властивості. При звичайній температурі Н. кристалізується в кубічних гратах, а = 4,28 . Атомний радіус 1,86, іонний радіус Na + 0,92 . Щільність 0,968 г / см 3 (19,7 °С), t пл 97,83 °С, t кіп 882,9 °С; питома теплоємність (20 °С) 1,23×10 3 дж /( кг ×К) або 0,295 кал /( г × град ); коефіцієнт теплопровідності 1,32×10 2 Вт /( м×К ) або 0,317 кал /( см × сік × град ); температурний коефіцієнт лінійного розширення (20 °С) 7,1×10 -5 питомий електричний опір (0 °С) 4,3·0 -8 ом × м-код (4,3·0 -6 ом × см ). Н. парамагнітен, питома магнітна сприйнятливість + 9,2×10 -6 ; вельми пластичний і м'який (легко ріжеться ножем).
Нормальний електродний потенціал Н. 2,74 в ; електродний потенціал в розплаві — 2,4 ст Пари Н. забарвлюють полум'я в характерний яскраво-жовтий колір. Конфігурація зовнішніх електронів атома 3s 1 ; у всіх відомих з'єднаннях Н. одновалентний. Його хімічна активність дуже висока. При безпосередній взаємодії з киснем залежно від умов утворюються окисел Na 2 O або перекис Na 2 O 2 — безбарвні кристалічні речовини. З водою Н. утворює гідроокис NAOH і Н 2 ; реакція може супроводитися вибухом. Мінеральні кислоти утворюють з Н. відповідні розчинні у воді солі, проте по відношенню до 98—100%-ній сірчаній кислоті Н. порівняно інертний.
Реакція Н. з воднем починається при 200 °С і приводить до здобуття гідриду NAH — безбарвної гігроскопічної кристалічної речовини. З фтором і хлором Н. взаємодіє безпосередньо вже при звичайній температурі, з бромом — лише при нагріванні; з йодом прямої взаємодії не спостерігається. З сіркою реагує бурхливо, утворюючи натрію сульфід . Взаємодія пари Н. з азотом в полі тихого електричного розряду приводить до утворення нітриду Na 3 N, а з вуглецем при 800—900 °С — до здобуття карбіду Na 2 C 2 .
Н. розчиняється в рідкому аміаку (34,6 г на 100 г Nh 3 при 0 °С) з утворенням аміачних комплексів. При пропусканні газоподібного аміаку через розплавлений Н. при 300—350 °С утворюється натрійамін Nanh 2 — безбарвна кристалічна речовина, легко розкладане водою. Відоме велике число натрійорганічеських з'єднань, які по хімічних властивостях вельми схожі з літійорганічеськимі з'єднаннями, але перевершують їх по реакційній здатності. Застосовують натрійорганічеськие з'єднання в органічному синтезі як алкилірующие агенти.
Н. входить до складу багатьох практично важливих сплавів. Сплави Na — До, що містять 40—90% До (по масі) при температурі близько 25 °С, — сріблисто-білі рідини що відрізняються високою хімічною активністю, займисті на повітрі. Електропровідність і теплопровідність рідких сплавів Na — До нижче відповідних величин для Na і К. Амальгами Н. легко виходять при введенні металевого Н. у ртуть; при вмісті понад 2,5% Na (по масі) при звичайній температурі є вже твердими речовинами.
Здобуття і вживання. Основний промисловий метод здобуття Н. — електроліз розплаву куховарської солі NACI, що містить добавки KCI, NAF, Cacl 2 і ін., які знижують температуру плавлення солі до 575—585 °С. Електроліз чистого NACI привів би до великих втрат Н. від випару, т.к. температури плавлення NACI (801 °С) і кипіння Na (882,9 °С) дуже близькі. Електроліз проводять в електролізерах з діафрагмою, катоди виготовляють із заліза або міді, аноди — з графіту. Одночасно з Н. отримують хлор . Зберігся і старий спосіб здобуття Н. — електроліз розплавленого їдкого натра NAOH, який значно дорожче NACI, проте електролітично розкладається при нижчій температурі (320—330 °С).
Н. і його сплави широко застосовуються як теплоносії для процесів, що вимагають рівномірного обігріву в інтервалі 450—650 °С — в клапанах авіаційних двигунів і особливо в ядерних енергетичних установках. У останньому випадку рідко-металевими теплоносіями служать сплави Na — До (обидва елементи мають малі перетини поглинання теплових нейтронів, для Na 0,49 барн ); ці сплави відрізняються високими температурами кипіння і коефіцієнтами теплопередачі і не взаємодіють з конструкційними матеріалами при високих температурах, що розвиваються в енергетичних ядерних реакторах. З'єднання Napb (10% Na по масі) застосовується у виробництві тетраетілсвінца—наїболєє ефективного антидетонатора . У сплаві на основі свинцю (0,73% Ca, 0,58% Na і 0,04% Li), вживаному для виготовлення осьових підшипників же.-д.(железнодорожний) вагонів, Н. є зміцнюючою добавкою. У металургії Н. служить активним відновником при здобутті деяких рідких металів (Ti, Zr, Ta) методами металлотермії; у органічному синтезі — в реакціях відновлення, конденсації, полімеризації і ін. Про вживання з'єднань Н. див.(дивися) Натрію бромід, Натрію гідроокис,Натрію сульфат,Натрію хлорид,Натрієва селітра,Сода і ін.
Унаслідок великої хімічної активності Н. поводження з ним вимагає обережності. Особливо небезпечне попадання на Н. води, яке може привести до пожежі і вибуху. Очі мають бути захищені окулярами, руки — товстими гумовими рукавичками; зіткнення Н. з вологою шкірою або одягом може викликати важкі опіки.
Ст Е. Плющев.
Натрій в організмі. Н. — один з основних елементів, що беруть участь в мінеральному обміні тварин і людини. Міститься головним чином в позаклітинних рідинах (у еритроцитах людини близько 10 ммоль / кг , в сироватці крові 143 ммоль / кг ); бере участь в підтримці осмотичного тиску і кислотно-лужної рівноваги, в проведенні нервових імпульсів (див. Мембранна теорія збудження ). Добова потреба людини в хлористому натрії вагається від 2 до 10 г і залежить від кількості цієї солі, що втрачається з потім. Концентрація іонів Н. у організмі регулюється в основному гормоном кори надниркових — Альдостероном . Не дивлячись на відносно високий вміст Н. у тканинах рослин (близько 0,01% на сиру масу), його роль в житті рослин вивчена недостатньо. В галофітов (види, що виростають на сильно засолених грунтах) Н. створює високий осмотичний тиск в клітинному соку і тим самим сприяє витяганню води з грунту. Див. також Водно-сольовий обмін .
І. Ф. Грібовськая.
В медицині з препаратів Н. найчастіше застосовують натрію сульфат, хлорид NACI (при крововтратах, втратах рідини, блювоті і т.п.), борат Na 2 B 4 O 7 ×10H 2 O (як антисептичний засіб), гідрокарбонат Nahco 3 (як відхаркувальний засіб, а також для промивань і полоскань при ринітах, ларингіті і ін.), тіосульфат Na 2 S 2 O 3 ×5H 2 O (протизапальний, десенсибілізуючий і протитоксичний засіб) і цитрат Na 3 C 6 H 5 O 7 ×5 1 / 2 H 2 O (препарат з групи антикоагулянтів ).
Штучно отримані радіоактивні ізотопи 22 Na (період напіврозпаду T 1/2 = 2,64 р.) і 24 Na ( T 1/2 = 15 ч ) застосовують для визначення швидкості кровотоку в окремих ділянках кровоносної системи при серцево-судинних і легеневих захворюваннях, облітеруючому ендартеріїте і ін. Радіоактивні розчини солей Н. (наприклад, 24 NACI) використовують також для визначення судинної проникності, вивчення загального вмісту обмінного Н. у організмі, водно-сольового обміну, всмоктування з кишечника, процесів нервової діяльності і в деяких ін. експериментальних дослідженнях.
М. Д. Дорфман.
Літ.: Ситтіг М., Натрій, його виробництво, властивості і вживання, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1961; Ullmanns Encykiopädie der technihen Chemie, 3 Aufl., Bd 12, Münch. — B., 1960: Реформатський І. А., Натрій, в кн.: Коротка хімічна енциклопедія, т. 3, М., 1964; Ріпан Р., Четяну І., Неорганічна хімія, т. 1, пер.(переведення) з рум.(румунський), М., 1971; Проссер Л., Браун Ф., Порівняльна фізіологія тварин, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1967.
