Алгоэвристическая программа на тему Натрий

История и происхождение названия. Опасность натрия.

Натрий (а точнее, его соединения) использовался с давних времён. Например, сода (натрон), встречается в природе в водах натронных озёр в Египте. Природную соду древние египтяне

использовали для бальзамирования, отбеливания холста, при варке пищи, изготовлении красок и глазурей. Плиний Старший пишет, что в дельте Нила соду (в ней была достаточная доля примесей) выделяли из речной воды. Она поступала в продажу в виде крупных кусков, из-за примеси угля окрашенных в серый или даже чёрный цвет.

Название «натрий» происходит от латинского слова natrium (ср. др. -греч. νίτρον), которое было заимствовано изсреднеегипетского языка (nṯr), где оно означало среди прочего: «сода», «едкий натр».

Аббревиатура «Na» и слово natrium были впервые использованы академиком, основателем шведского общества врачей Йенсом Якобсом Берцелиусом (Jöns Jakob Berzelius, 1779-1848) для обозначения природных минеральных солей, в состав которых входила сода. Ранее элемент именовался содием (лат. sodium). Название sodium, возможно, восходит к арабскому слову suda, означающему «головная боль», так как сода применялась в то время в качестве лекарства от головной боли^.

Взрыв металлического натрия при соприкосновении с водой или галогенорганическими соединениями может нанести серьёзные травмы и ожоги.

Попытка взять кусочек металлического натрия голыми руками может привести к его воспламенению (иногда взрыву) из-за влажности кожи и образованию тяжелейших ожогов натрием и образующейся щелочью.

Горение натрия создает аэрозоль оксида, пероксида и гидроксида натрия, обладающего разъедающим действием.

1.Натрий - это элемент_____________группы.

2.Относительная атомная масса натрия равна ________.

3.Натрий имеет порядковый номер _________.

4.Заряд ядра в атоме натрия равен _______________.

5.Натрий - это элемент____________периода.

6.Натрий относится к семейству _________________.

7.Электронная формула натрия _________________________.

8.Графическая формула натрия _______________________________.

Нахождение в природе. Получение натрия.

Содержание натрия в земной коре 2,64% по массе. В гидросфере натрий содержится в виде растворимых солей в кол-ве около 2,9% (при общей концентрации солей в морской воде 3,5-3,7%); содержание натрия в морской воде 1,5^.10¹⁶ т. Наличие натрия установлено в атмосфере Солнца и межзвездном пространстве. В природе натрий находится только в виде солей. Важнейшие минералы-галит (каменная соль) NaCl, мирабилит (глауберова соль) Na₂SO₄•10 Н₂О, тенардит Na,SO₄, чилийская селитра NaNO₃, криолит Na₃[AlF₆], трона NaHCO₃•Na₂CO₃•2Н₂О, бура (тинкал) Na₂B₄O₇•10Н₂О, а также природные силикаты, например альбит Na[AlSi₃O₈], нефелин Na [AlSiO₄], содержащие помимо натрия и другие элементы. Соединения натрия входят в состав живых организмов, гл. обр. в виде NaCl.

Так, напр., в плазме крови человека содержание ионов натрия 0,32% по массе, в костях-0,6%, в мышечных тканях-0,6-1,5%. Для восполнения естественной убыли натрия из организма человек ежедневно должен употреблять с пищей 4-5 г NaCl.

Металлический натрий встречается как примесь, окрашивающая каменную соль в синий цвет. Данную окраску соль приобретает под действием радиации.

Первым способом получения натрия стала реакция восстановления карбоната натрия углем при нагревании тесной смеси этих веществ в железной ёмкости до 1000 °C:

Затем появился другой способ получения натрия - электролиз расплава едкого натра или хлорида натрия. В настоящее время электролиз - основной способ получения натрия.

Натрий также можно получить циркониетермическим методом, а также термическим разложением азида натрия.

Заполните логическую схему. «Нахождения Натрия»

Напишите реакцию получения натрия методом электролиза

________________________________________________________________________

Физические свойства. Изотопы натрия.

Натрий - серебристо-белый металл в тонких слоях с фиолетовым оттенком, пластичен, даже мягок (легко режется ножом), свежий срез натрия блестит. Величины электропроводности и теплопроводности натрия достаточно высоки, плотность равна 0,96842 г/см³ (при 19,7 °C), температура плавления 97,86 °C, температура кипения 883,15 °C.

Под давлением становится прозрачным и красным, как рубин.

При комнатной температуре натрий образует кристаллы в кубической сингонии, пространственная группа I m3m, параметры ячейки a = 0,42820 нм, Z = 2. При температуре -268°С (5 К) натрий переходит в гексагональную фазу, пространственная группа P 6₃/mmc, параметры ячейки a = 0,3767 нм, c = 0,6154 нм, Z = 2.

Свойства атома

Имя, символ, номер

Натрий/Natrium (Na), 11

Атомная масса
(молярная масса)

22,989768 а. е. м. (г/моль)

Электронная конфигурация

[Ne] 3s¹

Радиус атома

190 пм

. Выше - 222 °С устойчива модификация с кубич. решеткой (а = 0,4291 нм, z = 2, пространств. группа ImЗт); при -222 °С она переходит в гексагoн. форму (а = 0,3767 нм, с = 0,6154 нм, z = 2, пространств. группа Р6₃/ттс). Т.пл. 97,86 °С, т. кип. 883,15 °С; плотн. 0,96842 г/ В настоящее время известно 15 изотопов и 2 ядерных изомера натрия. Единственный стабильный изотоп 23Na. У большинства изотопов период полураспада меньше одной минуты. Имеются также 2 радиоактивных изотопа с большим периодом полураспада. Это излучающий позитроны 22Na с периодом полураспада 2.6027 года, его используют в качестве источника позитронов и в научных исследованиях. 24Na с периодом полураспада 15 часов используется в медицине для диагностики и для лечения некоторых форм лейкемии.см³ (19,7°С)

-Перечислите как можно больше физических свойств натрия

-Какой изотоп натрия самый стабильный?

Химические свойства натрия.

Щелочной металл, на воздухе легко окисляется. Для защиты от кислорода воздуха металлический натрий хранят под слоем керосина.

При горении на воздухе или в кислороде образуется пероксид натрия:

С водой натрий реагирует очень бурно, реакция идёт с выделением водорода, который может самовоспламениться или взорваться, куски металла всплывают на поверхность и могут расплавиться:

Как и все щелочные металлы, натрий является сильным восстановителем и энергично взаимодействуют со многими неметаллами (за исключением азота, иода, углерода, благородных газов):

Натрий более активный чем литий. С азотом реагирует крайне плохо в тлеющем разряде, образуя очень неустойчивое вещество - нитрид натрия (в противоположность нитриду лития):

С разбавленными кислотами взаимодействует как обычный металл:

С концентрированными окисляющими кислотами выделяются продукты восстановления:

Растворяется в жидком аммиаке, образуя синий раствор:

С газообразным аммиаком взаимодействует при нагревании

С ртутью образует амальгаму натрия, которая используется как более мягкий восстановитель вместо чистого металла. При сплавлении с калием даёт жидкий сплав.

Алкилгалогениды с избытком металла могут давать натрийорганические соединения - высокоактивные соединения, которые обычно самовоспламеняются на воздухе и взрываются с водой.

Допиши уравнения реакций и расставь коэффициенты:

Na + O₂

Na + H₂O

Na + Cl₂

Na + HCl

Na + HNO₃

Na + NH₃

- Как вы думаете, чем обусловлена высокая химическая активность натрия?

-Напишите уравнения реакций по схеме:

Na NaOH NaCl

Применение натрия

Металлический натрий широко используется в препаративной химии и промышленности как сильный восстановитель, в том числе в металлургии. Натрий используется в производстве весьма энергоёмких натриево-серных аккумуляторов. Его также применяют в выпускных клапанах грузовиков как теплоотвод. Изредка металлический натрий применяется в качестве материала для электрических проводов, предназначенных для очень больших токов.

В сплаве с калием, а также с рубидием и цезием используется в качестве высокоэффективного теплоносителя. В частности, сплав состава натрий 12 %, калий 47 %, цезий 41 % имеет рекордно низкую температуру плавления −78 °C и был предложен в качестве рабочего тела ионных ракетных двигателей и теплоносителя для атомных энергоустановок.

Натрий также используется в газоразрядных лампах высокого и низкого давления (НЛВД и НЛНД). Лампы НЛВД типа ДНаТ (Дуговая Натриевая Трубчатая) очень широко применяются в уличном освещении. Они дают ярко-жёлтый свет. Срок службы ламп ДНаТ составляет 12-24 тысяч часов. Поэтому газоразрядные лампы типа ДНаТ незаменимы для городского, архитектурного и промышленного освещения. Также существуют лампы ДНаС, ДНаМТ (Дуговая Натриевая Матовая), ДНаЗ (Дуговая Натриевая Зеркальная) и ДНаТБР (Дуговая Натриевая Трубчатая Без Ртути).

Металлический натрий применяется в качественном анализе органического вещества. Сплав натрия и исследуемого вещества нейтрализуют этанолом, добавляют несколько миллилитров дистиллированной воды и делят на 3 части, проба Ж. Лассеня (1843), направлена на определение азота, серы и галогенов (проба Бейльштейна)

Хлорид натрия (поваренная соль) - древнейшее применяемое вкусовое и консервирующее средство.

Азид натрия (NaN3) применяется в качестве азотирующего средства в металлургии и при получении азида свинца.

Цианид натрия (NaCN) применяется при гидрометаллургическом способе выщелачивания золота из горных пород, а также при нитроцементации стали и в гальванотехнике (серебрение, золочение).

Хлорат натрия (NaClO3) применяется для уничтожения нежелательной растительности на железнодорожном полотне.

-Перечислите, где применяется натрий?

- Какая сфера применения натрия является более важной?

-

Биологическая роль натрия

В организме натрий находится большей частью снаружи клеток (примерно в 15 раз больше чем в цитоплазме). Эту разницу поддерживает натрий-калиевый насос, который откачивает попавший внутрь клетки натрий.

Совместно с калием натрий выполняет следующие функции:

Создание условий для возникновения мембранного потенциала и мышечных сокращений.

Поддержание осмотической концентрации крови.

Поддержание кислотно-щелочного баланса.

Нормализация водного баланса.

Обеспечение мембранного транспорта.

Активация многих энзимов.

Рекомендуемая доза натрия составляет для детей от 600 до 1700 миллиграммов, для взрослых от 1200 до 2300 миллиграммов в день. В виде поваренной соли это составляет от 3 до 6 граммов в день.

Натрий содержится практически во всех продуктах, хотя большую его часть организм получает из поваренной соли. Усвоение в основном происходит в желудке и тонкой кишке. Витамин Д улучшает усвоение натрия, однако, чрезмерно соленая пища и пища богатая белками препятствуют нормальному всасыванию. Количество поступившего с едой натрия показывает содержание натрия в моче. Для богатой натрием пищи характерна ускоренная экскреция.

Дефицит натрия у питающегося сбалансированной пищей человека не встречается, однако, некоторые проблемы могут возникнуть при вегетарианских диетах и голодании. Временный дефицит может быть вызван использованием мочегонных препаратов, поносом, обильным потением или избыточным употреблением воды. Симптомами нехватки натрия являются потеря веса, рвота, образование газов в желудочно-кишечном тракте, и нарушение усвоения аминокислот и моносахаридов. Продолжительный дефицит вызывает мышечные судороги и невралгию.

Переизбыток натрия вызывает отек ног и лица, а также повышенное выделение калия с мочой. Максимальное количество соли, которое может быть переработано почками составляет примерно 20-30 граммов, большее количество уже опасно для жизни.

К чему приводит дефицит или переизбыток натрия

Где содержится:

Обобщающее задание:

1)С водой полностью прореагировал кусочек натрия массой 9.2 г. Из раствора выделили при выпаривании 12 г. Гидроксида натрия. Какова массовая доля(%) выхода продукта реакции от теоретически возможного.

2) Заполни таблицу

Что я знал

Что я узнал

3) подготовьте рекламу к одному из соединений натрия.