Соединения натрия

Атомы натрия имеют 11 электронов, что на один больше, чем в стабильной конфигурации благородного газа неона . В результате натрий обычно образует ионные соединения с участием Na ⁺ катион. ^{[ 1 ]} Натрий является химически активным щелочным металлом и гораздо более стабилен в ионных соединениях . Он также может образовывать интерметаллические соединения и натрийорганические соединения. Соединения натрия часто растворимы в воде.

Металлический натрий

Металлический натрий обычно менее активен, чем калий , и более активен, чем литий . ^{[ 2 ]} Металлический натрий обладает высокой восстановительной способностью со стандартным потенциалом восстановления Na. ⁺/На пару составляет −2,71 В, ^{[ 3 ]} хотя калий и литий имеют еще более отрицательный потенциал. ^{[ 4 ]} Тепловые, жидкостные, химические и ядерные свойства расплавленного металлического натрия сделали его одним из основных теплоносителей для быстрого реактора-размножителя . Такие ядерные реакторы рассматриваются как решающий шаг на пути к производству чистой энергии. ^{[ 5 ]}

Соли и оксиды

Соединения натрия имеют огромное коммерческое значение, играя особенно важную роль в отраслях производства стекла , бумаги , мыла и текстиля . ^{[ 6 ]} Наиболее важными соединениями натрия являются поваренная соль (NaCl ) , кальцинированная сода ( _Na2CO3 . ₎ , пищевая сода NaHCO3 ) _и , каустическая сода (NaOH), нитрат натрия (NaNO3 ) ₍ , ди- тринатрий фосфаты , тиосульфат натрия (Na ₂ S ₂ O ₃ ·5H ₂ O) и бура (Na ₂ B ₄ O ₇ ·10H ₂ О). ^{[ 7 ]} В соединениях натрий обычно ионно связан с водой и анионами и рассматривается как жесткая кислота Льюиса . ^{[ 8 ]}

Большинство мыл представляют собой натриевые соли жирных кислот . Натриевое мыло имеет более высокую температуру плавления (и кажется «тверже»), чем калиевое мыло. ^{[ 7 ]} Натрийсодержащие смешанные оксиды являются перспективными катализаторами. ^{[ 9 ]} и фотокатализаторы. ^{[ 10 ]} Фотохимически интеркалированный ион натрия усиливает фотоэлектрокалитическую активность WO ₃ . ^{[ 11 ]}

Как и все щелочные металлы реагирует , натрий экзотермически с водой. В результате реакции образуется каустическая сода ( гидроксид натрия ) и горючий газообразный водород . При сгорании на воздухе образуется в основном перекись натрия с небольшим количеством оксида натрия . ^{[ 12 ]}

Водные растворы

Натрий имеет тенденцию образовывать водорастворимые соединения, такие как галогениды , сульфаты , нитраты , карбоксилаты и карбонаты . Основными водными частицами являются аквакомплексы [Na(H ₂ O) _n ] ⁺, где n = 4–8; с n = 6, указанным на основе данных рентгеновской дифракции и компьютерного моделирования. ^{[ 13 ]}

Прямое осаждение солей натрия из водных растворов встречается редко, поскольку соли натрия обычно имеют высокое сродство к воде. Исключением является висмутат натрия (NaBiO ₃ ). ^{[ 14 ]} Из-за высокой растворимости его соединений соли натрия обычно выделяют в виде твердых веществ путем выпаривания или осаждения органическим антирастворителем, например этанолом ; например, в этаноле растворяется только 0,35 г/л хлорида натрия. ^{[ 15 ]} Краун-эфиры , такие как 15-краун-5 , могут использоваться в качестве катализатора межфазного переноса . ^{[ 16 ]}

Содержание натрия в пробах определяют методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии или потенциометрически с использованием ионоселективных электродов. ^{[ 17 ]}

Электриды и натрии

Как и другие щелочные металлы , натрий растворяется в аммиаке и некоторых аминах, образуя насыщенно окрашенные растворы; испарение этих растворов оставляет блестящую пленку металлического натрия. Растворы содержат координационный комплекс (Na(NH ₃ ) ₆ ) ⁺, с положительным зарядом, уравновешенным электронами в виде анионов ; криптанды позволяют изолировать эти комплексы в виде кристаллических твердых веществ. Натрий образует комплексы с краун-эфирами, криптандами и другими лигандами. ^{[ 18 ]}

Например, 15-краун-5 имеет высокое сродство к натрию, поскольку размер полости 15-краун-5 составляет 1,7–2,2 Å, что достаточно для размещения иона натрия (1,9 Å). ^{[ 19 ]}^{[ 20 ]} Криптанды, как краун-эфиры и другие ионофоры , также обладают высоким сродством к иону натрия; производные щелочи Na ⁻ доступны ^{[ 21 ]} добавлением криптандов к растворам натрия в аммиаке путем диспропорционирования . ^{[ 22 ]}

Натрийорганические соединения

Строение комплекса натрия (Na ⁺, показан желтым цветом) и антибиотик монензин -А.

Получено множество натрийорганических соединений. Из-за высокой полярности связей C-Na они ведут себя как источники карбанионов (солей с органическими анионами ). Некоторые хорошо известные производные включают циклопентадиенид натрия (NaC ₅ H ₅ ) и тритил натрия ((C ₆ H ₅ ) ₃ CNa). ^{[ 23 ]} Нафталин натрия , Na ⁺[C ₁₀H ₈•] ⁻, сильный восстановитель, образуется при смешивании Na и нафталина в эфирных растворах. ^{[ 24 ]}

Интерметаллические соединения

Натрий образует сплавы со многими металлами, такими как калий, кальций , свинец , а также элементами 11 и 12 групп . Натрий и калий образуют _KNa2 и NaK . является жидким NaK состоит на 40–90% из калия и при температуре окружающей среды . Это отличный проводник тепла и электричества. Натриево-кальциевые сплавы являются побочными продуктами электролитического производства натрия из бинарной смеси солей NaCl-CaCl ₂ и тройной смеси NaCl-CaCl ₂ -BaCl ₂ . Кальций лишь частично смешивается с натрием, и 1-2% его растворенных в натрии, полученном из указанных смесей, можно осадить путем охлаждения до 120°С и фильтрования. ^{[ 25 ]}

В жидком состоянии натрий полностью смешивается со свинцом. Существует несколько способов изготовления натрий-свинцовых сплавов. Один из них заключается в их расплавлении, а другой — в электролитическом осаждении натрия на катодах из расплавленного свинца. NaPb ₃ , NaPb, Na ₉ Pb ₄ , Na ₅ Pb ₂ и Na ₁₅ Pb ₄ являются одними из известных натрий-свинцовых сплавов. Натрий также образует сплавы с золотом (NaAu ₂ ) и серебром (NaAg ₂ ). Известно, что металлы 12 группы ( цинк , кадмий и ртуть ) образуют сплавы с натрием. NaZn ₁₃ и NaCd ₂ представляют собой сплавы цинка и кадмия. Натрий и ртуть образуют NaHg, NaHg ₄ , NaHg ₂ , Na ₃ Hg ₂ и Na ₃ Hg. ^{[ 26 ]}

См. также

Ссылки

^ Лори Райан; Роджер Норрис (31 июля 2014 г.). Учебник по химии Cambridge International AS и A Level (иллюстрированное издание). Издательство Кембриджского университета, 2014. с. 36. ISBN 978-1-107-63845-7 .
^ Де Леон, Н. «Реакционная способность щелочных металлов» . Северо-Западный университет Индианы . Архивировано из оригинала 16 октября 2018 года . Проверено 7 декабря 2007 г.
^ Аткинс, Питер В.; де Паула, Хулио (2002). Физическая химия (7-е изд.). У. Х. Фриман. ISBN 978-0-7167-3539-7 . ОСЛК 3345182 .
^ Дэвис, Джулиан А. (1996). Синтетическая координационная химия: принципы и практика . Всемирная научная. п. 293. ИСБН 978-981-02-2084-6 . OCLC 717012347 .
^ «Реакторы на быстрых нейтронах | FBR — Всемирная ядерная ассоциация» . World-nuclear.org . Проверено 4 октября 2022 г.
^ Альфред Клемм, Габриэле Хартманн, Людвиг Ланге, «Натрий и его сплавы» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, 2005, Wiley-VCH, Вайнхайм. два : 10.1002/14356007.a24_277
^ Перейти обратно: ^а ^б Холлеман, Арнольд Ф.; Виберг, Эгон; Виберг, Нильс (1985). Учебник неорганической химии (на немецком языке) (91–100 изд.). Вальтер де Грюйтер. стр. 931–943. ISBN 978-3-11-007511-3 .
^ Коуэн, Джеймс А. (1997). Неорганическая биохимия: Введение . Вайли-ВЧ. п. 7. ISBN 978-0-471-18895-7 . OCLC 34515430 .
^ Ким, Хиён; Ли, Сухён; Чан, Соён; Ю, Джи Хэн; Ю, Чон Сок; О, Чанвон (5 сентября 2021 г.). «Влияние легкого легирования азотом на каталитические характеристики NaW/Mn/SiO2 при окислительном связывании метана» . Прикладной катализ Б: Экология . 292 : 120161. doi : 10.1016/j.apcatb.2021.120161 . ISSN 0926-3373 .
^ Пракседес, Фабиано Р.; Нобре, Маркос А.Л.; Пун, По С.; Матос, Хуан; Ланфреди, Сильвания (5 декабря 2021 г.). «Наноструктурированные полые сферы KxNa1-xNbO3 как потенциальные материалы для фотокаталитической очистки загрязненной воды» . Прикладной катализ Б: Экология . 298 : 120502. doi : 10.1016/j.apcatb.2021.120502 . ISSN 0926-3373 . Архивировано из оригинала 8 января 2022 года . Проверено 8 января 2022 г.
^ Шкода, М.; Тшцинский, К.; Трыковский, Г.; Лапинский, М.; Лисовска-Олексиак, А. (5 декабря 2021 г.). «Влияние катионов щелочных металлов на фотоактивность кристаллического и расслоенного аморфного WO3 – явление фотоинтеркаляции» . Прикладной катализ Б: Экология . 298 : 120527. doi : 10.1016/j.apcatb.2021.120527 . ISSN 0926-3373 .
^ Гринвуд и Эрншоу, с. 84
^ Линкольн, Сан-Франциско; Риченс, Д.Т.; Сайкс, AG (2004). «Металлические Аква Ионы». Комплексная координационная химия II . п. 515. дои : 10.1016/B0-08-043748-6/01055-0 . ISBN 978-0-08-043748-4 .
^ Дин, Джон Ори; Ланге, Норберт Адольф (1998). Справочник Ланге по химии . МакГроу-Хилл. ISBN 978-0-07-016384-3 .
^ Берджесс, Дж. (1978). Ионы металлов в растворе . Нью-Йорк: Эллис Хорвуд. ISBN 978-0-85312-027-8 .
^ Старкс, Чарльз М.; Лиотта, Чарльз Л.; Халперн, Марк (1994). Фазовый катализ: основы, применение и промышленные перспективы . Чепмен и Холл. п. 162. ИСБН 978-0-412-04071-9 . ОСЛК 28027599 .
^ Леви, Великобритания (1981). «Определение натрия ионселективными электродами» . Клиническая химия . 27 (8): 1435–1438. дои : 10.1093/клинчем/27.8.1435 . ПМИД 7273405 . Архивировано из оригинала 5 февраля 2016 года . Проверено 26 ноября 2011 г.
^ Айвор Л. Симмонс, изд. (6 декабря 2012 г.). Применение новейших методов анализа . Springer Science & Business Media, 2012. с. 160. ИСБН 978-1-4684-3318-0 .
^ Сюй Хоу, изд. (22 июня 2016 г.). Проектирование, изготовление, свойства и применение умных и современных материалов (иллюстрированное издание). CRC Press, 2016. с. 175. ИСБН 978-1-4987-2249-0 .
^ Никос Хаджихристидис; Акира Хирао, ред. (2015). Анионная полимеризация: принципы, практика, сила, последствия и применение (иллюстрированное издание). Спрингер. п. 349. ИСБН 978-4-431-54186-8 .
^ Дай, Дж.Л.; Серасо, Дж. М.; Мэй Лок Так; Барнетт, БЛ; Техан, Ф.Дж. (1974). «Кристаллическая соль аниона натрия (Na ⁻)». J. Am. Chem. Soc. 96 (2): 608–609. doi : 10.1021/ja00809a060 .
^ Холлеман, А.Ф.; Виберг, Э.; Виберг, Н. (2001). Неорганическая химия . Академическая пресса. ISBN 978-0-12-352651-9 . OCLC 48056955 .
^ Ренфроу, ВБ младший; Хаузер, ЧР (1943). «Трифенилметилнатрий» . Органические синтезы ; Сборник томов , т. 2, с. 607 .
^ Гринвуд и Эрншоу, с. 111
^ Пол Эшворт; Джанет Четланд (31 декабря 1991 г.). Брайан, Пирсон (ред.). Специальные химикаты: инновации в промышленном синтезе и применении (иллюстрированное изд.). Лондон: Elsevier Applied Science. стр. 259–278. ISBN 978-1-85166-646-1 . Архивировано из оригинала 16 декабря 2021 года . Проверено 27 июля 2021 г.
^ Хабаши, Фатхи (21 ноября 2008 г.). Сплавы: получение, свойства, применение . Джон Вили и сыновья, 2008. стр. 278–280. ISBN 978-3-527-61192-8 .

[1] Лори Райан; Роджер Норрис (31 июля 2014 г.). Учебник по химии Cambridge International AS и A Level (иллюстрированное издание). Издательство Кембриджского университета, 2014. с. 36. ISBN 978-1-107-63845-7 .

[2] Де Леон, Н. «Реакционная способность щелочных металлов» . Северо-Западный университет Индианы . Архивировано из оригинала 16 октября 2018 года . Проверено 7 декабря 2007 г.

[3] Аткинс, Питер В.; де Паула, Хулио (2002). Физическая химия (7-е изд.). У. Х. Фриман. ISBN 978-0-7167-3539-7 . ОСЛК 3345182 .

[4] Дэвис, Джулиан А. (1996). Синтетическая координационная химия: принципы и практика . Всемирная научная. п. 293. ИСБН 978-981-02-2084-6 . OCLC 717012347 .

[5] «Реакторы на быстрых нейтронах | FBR — Всемирная ядерная ассоциация» . World-nuclear.org . Проверено 4 октября 2022 г.

[Ullmann-6] Альфред Клемм, Габриэле Хартманн, Людвиг Ланге, «Натрий и его сплавы» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, 2005, Wiley-VCH, Вайнхайм. два : 10.1002/14356007.a24_277

[Holl-7] Перейти обратно: ^а ^б Холлеман, Арнольд Ф.; Виберг, Эгон; Виберг, Нильс (1985). Учебник неорганической химии (на немецком языке) (91–100 изд.). Вальтер де Грюйтер. стр. 931–943. ISBN 978-3-11-007511-3 .

[8] Коуэн, Джеймс А. (1997). Неорганическая биохимия: Введение . Вайли-ВЧ. п. 7. ISBN 978-0-471-18895-7 . OCLC 34515430 .

[9] Ким, Хиён; Ли, Сухён; Чан, Соён; Ю, Джи Хэн; Ю, Чон Сок; О, Чанвон (5 сентября 2021 г.). «Влияние легкого легирования азотом на каталитические характеристики NaW/Mn/SiO2 при окислительном связывании метана» . Прикладной катализ Б: Экология . 292 : 120161. doi : 10.1016/j.apcatb.2021.120161 . ISSN 0926-3373 .

[10] Пракседес, Фабиано Р.; Нобре, Маркос А.Л.; Пун, По С.; Матос, Хуан; Ланфреди, Сильвания (5 декабря 2021 г.). «Наноструктурированные полые сферы KxNa1-xNbO3 как потенциальные материалы для фотокаталитической очистки загрязненной воды» . Прикладной катализ Б: Экология . 298 : 120502. doi : 10.1016/j.apcatb.2021.120502 . ISSN 0926-3373 . Архивировано из оригинала 8 января 2022 года . Проверено 8 января 2022 г.

[11] Шкода, М.; Тшцинский, К.; Трыковский, Г.; Лапинский, М.; Лисовска-Олексиак, А. (5 декабря 2021 г.). «Влияние катионов щелочных металлов на фотоактивность кристаллического и расслоенного аморфного WO3 – явление фотоинтеркаляции» . Прикладной катализ Б: Экология . 298 : 120527. doi : 10.1016/j.apcatb.2021.120527 . ISSN 0926-3373 .

[Greenwood84-12] Гринвуд и Эрншоу, с. 84

[Lincoln-13] Линкольн, Сан-Франциско; Риченс, Д.Т.; Сайкс, AG (2004). «Металлические Аква Ионы». Комплексная координационная химия II . п. 515. дои : 10.1016/B0-08-043748-6/01055-0 . ISBN 978-0-08-043748-4 .

[14] Дин, Джон Ори; Ланге, Норберт Адольф (1998). Справочник Ланге по химии . МакГроу-Хилл. ISBN 978-0-07-016384-3 .

[15] Берджесс, Дж. (1978). Ионы металлов в растворе . Нью-Йорк: Эллис Хорвуд. ISBN 978-0-85312-027-8 .

[16] Старкс, Чарльз М.; Лиотта, Чарльз Л.; Халперн, Марк (1994). Фазовый катализ: основы, применение и промышленные перспективы . Чепмен и Холл. п. 162. ИСБН 978-0-412-04071-9 . ОСЛК 28027599 .

[17] Леви, Великобритания (1981). «Определение натрия ионселективными электродами» . Клиническая химия . 27 (8): 1435–1438. дои : 10.1093/клинчем/27.8.1435 . ПМИД 7273405 . Архивировано из оригинала 5 февраля 2016 года . Проверено 26 ноября 2011 г.

[18] Айвор Л. Симмонс, изд. (6 декабря 2012 г.). Применение новейших методов анализа . Springer Science & Business Media, 2012. с. 160. ИСБН 978-1-4684-3318-0 .

[19] Сюй Хоу, изд. (22 июня 2016 г.). Проектирование, изготовление, свойства и применение умных и современных материалов (иллюстрированное издание). CRC Press, 2016. с. 175. ИСБН 978-1-4987-2249-0 .

[20] Никос Хаджихристидис; Акира Хирао, ред. (2015). Анионная полимеризация: принципы, практика, сила, последствия и применение (иллюстрированное издание). Спрингер. п. 349. ИСБН 978-4-431-54186-8 .

[21] Дай, Дж.Л.; Серасо, Дж. М.; Мэй Лок Так; Барнетт, БЛ; Техан, Ф.Дж. (1974). «Кристаллическая соль аниона натрия (Na ⁻)». J. Am. Chem. Soc. 96 (2): 608–609. doi : 10.1021/ja00809a060 .

[22] Холлеман, А.Ф.; Виберг, Э.; Виберг, Н. (2001). Неорганическая химия . Академическая пресса. ISBN 978-0-12-352651-9 . OCLC 48056955 .

[23] Ренфроу, ВБ младший; Хаузер, ЧР (1943). «Трифенилметилнатрий» . Органические синтезы ; Сборник томов , т. 2, с. 607 .

[24] Гринвуд и Эрншоу, с. 111

[pearson1991-25] Пол Эшворт; Джанет Четланд (31 декабря 1991 г.). Брайан, Пирсон (ред.). Специальные химикаты: инновации в промышленном синтезе и применении (иллюстрированное изд.). Лондон: Elsevier Applied Science. стр. 259–278. ISBN 978-1-85166-646-1 . Архивировано из оригинала 16 декабря 2021 года . Проверено 27 июля 2021 г.

[26] Хабаши, Фатхи (21 ноября 2008 г.). Сплавы: получение, свойства, применение . Джон Вили и сыновья, 2008. стр. 278–280. ISBN 978-3-527-61192-8 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ 23 ]

[ 24 ]

[ 25 ]

[ 26 ]