Nátrium – Tulajdonságok és alkalmazások

Kémiai képlet

Na

Foglalkozott témák

Háttér
alapvető információk
Főbb tudnivalók Tulajdonságok
Előfordulása
Izotópok
Nátrium előállítása
Egészségügyi vonatkozások
Alkalmazások

Háttér

A nátrium-karbonát vagy szóda (Na2CO3) volt a legnépszerűbb nátriumvegyület az ókorban. A szódát az egyiptomiak natron néven emlegették, később a rómaiak is hasonló nevet használtak rá, natriumot, ami megmagyarázza a Na kémiai szimbólumának eredetét.

A szóda eredete az arab Suda szóból ered, ami fejfájást jelent, mivel a szódát néha fejfájás gyógyítására használták. A latinban a suda szóból sodanum lett, és így alakult ki a nátrium elnevezés.

Az 1800-as évek elején Davy felfedezte, hogyan lehet az aktív elemeket kivonni vegyületeikből. 1807-ben nátriumot állított elő marónátron (NaOH) elektrolízisével.

Alapinformációk

A nátriummal kapcsolatos alapvető információkat az 1. táblázat tartalmazza.

1. táblázat. A nátrium alapvető tulajdonságai

Legfontosabb tulajdonságok

A nátrium legfontosabb tulajdonságai a következők:

• Erősen reaktív, vízzel robbanásszerűen reagál
• Ezüstfehér, viaszos megjelenésű fém
• Puha, fényes, fényes felületű, azonban a nátrium a levegő oxigénjével reagálva a nátrium-oxid (Na2O) film képződése miatt tompává válik
• A nátrium sűrűsége valamivel kisebb, mint a vízé
• Az elektromosság jó vezetője
• Szobahőmérsékleten reagál az oxigénnel
• Fűtéskor, nagyon gyorsan ég, ragyogó aranysárga lánggal ég
• Savakkal reagálva hidrogéngázt termel
• Higanyban oldódik, nátrium-amalgámot képezve

Előfordulás

A nátrium szabad elemként nem található meg a természetben. Különösen vízzel és oxigénnel nagyon aktív, ezért mindig valamilyen vegyület részeként fordul elő. A Földön a leggyakoribb nátriumforrás a halit.

A halit csaknem tiszta nátrium-klorid (NaCl), és kősóként is ismert. A halit megtalálható földalatti lelőhelyeken, amelyek akkor keletkeztek, amikor az ősi óceánok elpárologtak, és nátrium-kloridot hagytak maguk után, valamint száraz tómedrekben, amelyek nagy lelőhelyei az USA-ban, az Egyesült Királyságban, Franciaországban, Németországban, Kínában és Indiában találhatók.

Izotópok

A nátrium-23 a nátrium egyetlen természetesen előforduló izotópja.

Bár a nátriumnak hat radioaktív izotópja létezik, csak kettőnek van kereskedelmi jelentősége. Ezeket az alábbiakban ismertetjük:

• A nátrium-22 és a nátrium-24 a nátrium két radioaktív izotópja, amelyeket orvosi alkalmazásokban használnak. A nátrium 24-et elektrolit-nyomjelzőként használják, hogy kövessék a nátrium útját egy személy szervezetében, hogy lássák, hogy a felvételi szintje a normális tartományon belül van-e, míg a nátrium 22-t a nukleáris medicina képalkotásában használják a pozitronemissziós tomográfiában.
• A -24 nátrium nem orvosi alkalmazásokban is felhasználható. Például ipari csővezetékek szivárgásvizsgálatára használják. A nátriumsugárzás korlátozott áthatoló ereje miatt a detektorok csak a szivárgási pontokon képesek kimutatni a radioaktív nátriumot. A nátrium 24 rövid, mindössze 15 órás felezési ideje miatt is alkalmas erre az alkalmazásra.

Nátrium előállítása

A nátriumfém előállítása nátrium-klorid és kalcium-klorid (CaCl2) keverékének elektrolízisével történik a Down-folyamat segítségével. A kalcium-karbonátot azért adják hozzá, hogy a keverék olvadáspontját kb. 600°C-ra csökkentsék.

Amikor elektromos áramot vezetnek át az olvadt keveréken, a NaCl bomlik, a nátriumot a katód vonzza. Alacsony sűrűsége miatt a felszínre emelkedik, és lecsapolható. Bár kalcium is keletkezik, az nem keveredik a nátriummal, mivel sokkal nagyobb a sűrűsége (2,54 g/cc).

Egészségügyi szempontok

A nátriumnak számos fontos funkciója van az ember, az állatok és a növények számára. Az emberben a nátrium szabályozza a sejtekben lévő folyadék mennyiségét. A nátrium hiánya vagy feleslege azt eredményezheti, hogy a sejtek vizet nyernek vagy veszítenek. Ezen változások bármelyikének bekövetkezése megakadályozhatja a sejteket normális funkcióik ellátásában.

A nátrium számos vegyülete rákkeltőként és toxinként veszélyes az állatokban és a növényekben. Ugyanakkor számos nátriumból készült vegyület nélkül nem lehet élni.

Alkalmazások

A nátrium alkalmazásai közé tartozik:

• Az atomerőművekben alkalmanként hőcserélő közegként használják. A folyékony nátriumot a reaktormagot körülvevő csövekbe zárják. A keletkező hőt a nátrium elnyeli, és a csöveken keresztül egy hőcserélőbe kényszeríti, amelyet villamos energia előállítására lehet felhasználni.
• A nátriumot fémek, például titán előállítására használják. A nátriumot titán-tetrakloriddal (TiCl4) reakcióba hozzák, így titán keletkezik.
• A nátriumot katalizátorként használják mesterséges gumi előállítására.
• Az elektromos áram és a nátriumgőz együttesen sárgás izzást eredményez. Ezt az elvet használják nátriumgőzlámpák készítésére.
  • A nagynyomású nátriumgőzlámpákban higanyt használnak, amely a fény természetes színvisszaadását biztosítja
  • A kisnyomású nátriumgőzlámpákban kis mennyiségű nátriumot használnak a neon mellett, így a fény egyszerre fényes és gazdaságos

.