Натрій (natrium) - знаєш як
Натрій (Natrium); ат. вага 22,991. Як вже було зазначено, металевий натрій виходить або електролізом розплавленого їдкого натру, до якого додають близько 12% соди, або електролізом хлористого натрію.
Схема установки для отримання натрію з їдкого натру зображена на рис. 140. Залізний посудину 1, яка вміщує до 200 кг NaOH і Причетні в піч, обігрівається зовні розпеченими газами для підтримки їдкого натру в розплавленому стані. Катодом служить товстий нікелевий або мідний стрижень 2, що проходить крізь дно посудини, анодом - нікелевий циліндр 3. Катод оточений залізною сіткою, що переходить угорі в залізний циліндр 4, закритий кришкою. Призначення сітки - запобігти проникненню виділяється натрію до анода.
У процесі електролізу розплавлений натрій накопичується всередині залізного циліндра, звідки він періодично вичерпується і відливається у форми.
У анода внаслідок розряду гідроксильних іонів виділяється кисень.
Утвориться вода майже повністю випаровується, але все ж деяка частина її розкладається струмом, внаслідок чого у катода одночасно з натрієм виділяється і водень.
Великий інтерес представляє одержання натрію з розплав-ленного хлористого натрію, так як в цьому випадку дорогий їдкий натр замінюється значно дешевшим продуктом - кухонною сіллю.
Ванна для електролізу NaCl (рис. 141) складається з залізного кожуха 1, обкладеного зсередини вогнетривкою цеглою. Графітовий анод 2 оточений нікелевим катодом 3, зовнішні стінки якого вкриті електроізоляційним матеріалом. Під дзвоном 4 знаходиться сітчаста перегородка 5, що охоплює катод. Металевий натрій збирається в кільцевому катодному просторі і по трубі 6 переходить до збірки 7. Хлористий натрій завантажують через отвір в кришці ванни.
Мал. 140. Схема установки для отримання металевого натрію з NaOH: 1 - реакційний посудину; 2 - катод; 3 - анод; 4 - залізний циліндр з сіткою і кришкою
Недоліком способу є необхідність проведення процесу при порівняно високій температурі (610-650 °), що вимагає досить складної апаратури.
У вільному стані натрій є сріблясто-білий метал уд. ваги 0,97, плавиться при 97,7 °. Натрій настільки м'який, що легко ріжеться ножем. Внаслідок легкої окис-ність на повітрі натрій зберігають зазвичай під шаром гасу.
Металевий натрій має досить широке застосування. Він служить в якості вихідного матеріалу при виробництві перекису натрію і аміду натрію, а також використовується при багатьох синтезах органічних сполук. У лабораторіях натрієм часто користуються для видалення останніх слідів вологи з деяких органічних розчинників.
З ртуттю натрій утворює твердий сплав - амальгаму натрію, яка іноді використовується як відновник замість чистого металу.
З киснем натрій утворює два з'єднання: окис натрію Na2 O і перекис натрію Na2 О2.
Окис натрію Na2 O може бути отримана шляхом пропускання над натрієм, нагрітим не вище 180 °, помірної кількості кисню або нагріванням перекису натрію з металевим натрієм:
Окис натрію бурхливо реагує з водою з утворенням гідроксиду натрію і виділенням великої кількості тепла:
Перекис натрію Na2 О2 утворюється при спалюванні натрію на повітрі або в кисні. У заводських умовах перекис натрію готують шляхом нагрівання металевого натрію в плоских алюмінієвих чашках, поміщених в залізну трубу, через яку пропускається струм повітря, звільненого від вуглекислого газу. Отриманий продукт має вигляд жовтуватого порошку і містить близько 93% Na2 О2.
Мал. 141. Схема установки для отримання металевого натрію з NaCl: 1 - залізний кожух; 2 - анод; 3 - катод; 4 - дзвін; 5 - сітчаста перегородка; 6 трубка; 7 - збірник
Перекис натрію має дуже сильними окисними властивостями. Багато органічних речовин при зіткненні з нею займаються.
При обережному розчиненні перекису натрію в холодній воді виходить розчин, що містить їдкий натр і перекис водню. Нагадаємо, що всі перекису розглядаються в даний час як солі дуже слабкої кислоти - перекису водню. Тому взаємодія перекису натрію з водою по суті являє собою гідроліз солі, утвореної слабкою кислотою і сильною основою:
Якщо нагрівати отриманий розчин, то внаслідок розкладу перекису водню з нього виділяється кисень.
При дії на перекис натрію розбавлених кислот також виходить перекис водню.
З огляду на утворення перекису водню при розчиненні Na2 O2 у воді або в розбавлених кислотах перекис натрію широко застосовується для відбілювання тканин, вовни, шовку, соломи, пір'я і т. П.
Важливе значення має реакція взаємодії перекису на трия з вуглекислим газом:
O 2 + 2 - + 2 e - = 2O -
На цій реакції засноване застосування перекису натрію в ізолюючих протигазах, а також в підводних човнах для поглинання видихається людьми вуглекислого газу і одночасного поповнення запасу кисло роду в повітрі.
Гідрат окису натрію NaOH є тверде біле, дуже гігроскопічна речовина, плавиться при 328 °. З огляду на сильного роз'їдає дії на тканини, шкіру, папір і інші органічні речовини він називається також їдким натром ( «натр» стара назва окису натрію).
У воді їдкий натр розчиняється з виділенням великої кількості тепла внаслідок утворення різних гідратів.
Їдкий натр повинен зберігатися в добре закупорених судинах, так як він легко поглинає з повітря вуглекислий газ, поступово перетворюючись на карбонат натрію.
Основним способом отримання їдкого натру є електроліз водного розчину кухонної солі. При пропущенні струму в катода розряджаються
іони водню і одночасно відбувається накопичення гідроксильних іонів, в результаті чого виходить їдкий натр; у анода виділяється хлор. Дуже важливо, щоб продукти електролізу не змогли змішуватися, тому що в противному випадку їдкий натр буде взаємодіяти з хлором з утворенням NaCl і NaClO:
2NaOH + Сl2 = NaCl + NaClO + H2 O
Рис, 142. Схема електролітичної ванни з вертикальною діафрагмою;
1 - діафрагма; 2 - катод; 3 - анодна простір; 4 - катодний простір; 5 аноди
Існує кілька способів перешкодити проникненню хлору в розчин їдкого натру. Частіше за інших застосовується діафрагменнийспособ, при якому анодна і катодного простору відокремлені один від одного перегородкою з азбесту. В електролітичних ваннах, службовців для отримання їдкого натру за цим способом (рис. 142), вертикально встановлена діафрагма 1, щільно прилегла до залізного дірчастому катода 2, відокремлює анодное простір 3 від катодного 4. Анодами служать графітові стрижні 5. У процесі електролізу в анодное простір безперервно надходить розчин хлористого натрію, а з катодного випливає розчин, що містить суміш NaCl
і NaOH. При його випаровуванні викристалізовується хлористий натрій і залишається майже чистий розчин лугу. Останній зливають з NaCl і випарюють до повного видалення всієї води. Отриману луг сплавляють і відливають у форми. Побічними продуктами при отриманні їдкого натру є хлор і водень.
Дещо по-іншому протікає електроліз розчину NaCl, якщо катодом служить металева ртуть. В цьому випадку у катода розряджаються НЕ іони водню, а іони натрію. Вирізняється натрій розчиняється в ртуті, утворюючи рідкий сплав, так звану амальгаму натрію. Гаряча вода легко розкладає амальгаму, причому виходить їдкий натр, виділяється водень і звільняється ртуть. Таким чином, користуючись в якості катода ртуттю, можна отримувати абсолютно чистий їдкий натр, який не містить домішки неразложившихся хлористого натрію.
На рис. 143 показана схема установки для отримання їдкого натру по ртутному способу. Установка складається з двох частин - електролізера 1, де відбувається утворення амальгами натрію,
Мал. 143. Схема установки для отримання їдкого натру по ртутному способу
Крім електролітичного способу отримання їдкого натру. іноді ще застосовується більш старий спосіб - кип'ятіння розчину соди з гашеним вапном:
Після закінчення реакції розчин зливають з осаду вуглекислого кальцію і, випарити воду, сплавляють отриманий їдкий натр.
Їдкий натр є одним з найважливіших продуктів основної хімічної промисловості. Щорічний світовий (без СРСР) вироблення його перевищує 6,5 млн. Т. B продаж він надходить під назвою каустичної соди. Величезні кількості їдкого натру споживає нафтова промисловість, де NaOH застосовується для очищення продуктів переробки нафти, миловарна промисловість, паперова, текстильна, виробництво штучного волокна і ряд інших виробництв.
Виробництво їдкого натру в СРСР в 1955 р склало 563,4 тис. Г, що більше ніж в 10 разів перевищує вироблення їдкого натру в дореволюціоннойУкаіни. У 1959-1965 рр. виробництво їдкого натру намічається збільшити в кілька разів у порівнянні з 1955 р
Солі натрію. Натрій утворює солі з усіма відомими кислотами. Так як найважливіші солі натрію і їх застосування були описані при відповідних кислотах, то тут ми тільки нагадаємо їх.
Всі солі натрію забарвлюють полум'я газового пальника в жовтий колір. Реакція ця дозволяє виявляти присутність найнікчемніших кількостей натрію в досліджуваній речовині.