Nátrium

A nátrium a periódusos rendszer egy kémiai eleme. Vegyjele Na, rendszáma 11. Az I. főcsoportba, az alkálifémek közé tartozik. Elemi állapotban ezüstös színű, lágy, jól nyújtható könnyűfém. Égetéskor a lángot sárgára festi. Reakcióképessége nagy, a vízzel rendkívül heves reakcióba lép, a levegő oxigénjével érintkezve gyorsan oxidálódik, ezért inert (zárt) körülmények között kell tárolni.

[szerkesztés] Története

A nátrium egyik vegyületét a szódát (Na₂CO₃) már régóta ismerték a kémikusok. Humphry Davy 1808-ban jelentette be, hogy a szódából nyert kausztikus szódát (NaOH) elektrolízise során sikerült elemi nátriumot előállítania. Az angolok mind a mai napig Davy elnevezését használják, a szóda angol megfelelőjéből képzett sodium-ot. A nátrium elnevezése Klaprothtól származik, aki az egyiptomi-mezopotámiai eredetű nátron (neter = szóda) szóból képezte.

[szerkesztés] Jellemzői

A nátrium puha (késsel vágható), könnyű, ezüstfehér színű, nagyon reakcióképes fém. Ennek a reakcióképességnek köszönhetően a természetben, elemi állapotban nem, csak vegyületeiben fordul elő. Az elemi nátrium a Bunsen égő lángjába tartva a lángot sárgára színezi. A vízbe dobott nátrium, a víz tetején úszva, heves hidrogéngáz (H₂) képződéssel járó reakció során (mely az exoterm reakció során fejlődő hőtől meggyullad) maró tulajdonságú nátrium-hidroxiddá alakul.

A legtöbb anyag a légkörinél nagyobb nyomáson magasabb olvadásponttal rendelkezik, mint normál légnyomás esetén. Ez azzal magyarázható, hogy az őket alkotó atomok közelebb kerülnek egymáshoz, és kevesebb helyük marad a mozgáshoz. A nátriumnál ettől eltérő jelenség figyelhető meg. 30 GPa nyomásnál (a légköri nyomás 300000 szerese) a nátrium olvadáspontja csökkenni kezd. 100 GPa nyomásnál pedig már szobahőmérsékleten megolvad. E szokatlan viselkedés egyik lehetséges magyarázata a következő: A nátrium atom külső elektronhéján található elektron a nagy nyomás hatására a lezárt héjakon található többi elektron közelébe kerül. Ez olyan kölcsönhatásokat vált ki, melyek normál körülmények között nem játszódnak le. Amíg nagy nyomás alatt a szilárd halmazállapotú nátrium kristályos tulajdonságokat mutat, a folyékony halmazállapotú szokatlan tulajdonságokkal rendelkezik: szupravezetővé válik.

[szerkesztés] Előfordulása, előállítása, vegyületei

A nátrium gyakori alkotóeleme a csillagoknak. A csillagok emissziós színképeinek elemzésekor szinte mindig megtalálható a nátrium által kibocsátott D színkép vonal.

A Föld tömegének mintegy 2,6%-át adja, és így a 4. leggyakrabban előforduló elem (az alkálifémek közül pedig az első). Legközönségesebb vegyülete a konyhasó, ami a tengerekben hozzávetőleg 3%-os koncentrációban található. Nagytömegű előfordulás található a sóbányákban (pl. Máramarossziget környékén, vagy a lengyelországi Wieliczkában).

A XIX. század végén a szóda és szén 1100 °C-on történő hevítésével állították elő.

$\mathrm{Na_2CO_3 (lq) + 2 C (s) \Leftrightarrow 2Na (g) + 3CO (g)}\,\!$

Nátrium-karbonát reakciója szénnel, elemi Nátrium képződése és szén-monoxid fejlődése közben. /oda-vissza lejátszódó folyamat/

Manapság nátrium-klorid (NaCl) olvadékának elektrolízisével állítják elő. A nátrium-kloridot kalcium-kloriddal (CaCl₂) keverik össze, így a keverék olvadáspontja lényegesen alacsonyabb lesz a tiszta nátrium-kloridénál (700 °C alatt). A katódon kiválik a tiszta elemi nátrium. Ez az eljárás jóval olcsóbb, mint a nátrium-hidroxid elektrolízise.

Gyakoribb vegyületei:

lásd: A nátrium vegyületei

A nátrium egy olyan anyag, amely vasból, és higrogénből tevődik össze.

[szerkesztés] Felhasználása

katalizátorként az észterek előállításánál
ötvözetek fizikai szerkezetének tökéletesítéséhez
szappangyártáshoz
világítástechnikában: nátriumgőzlámpa
fémolvadékok tisztításához
hőelvezető folyadékként nukleáris erőművekben, és csúcsteljesítményű belsőégésű motorokban
redukálószer más könnyen oxidálódó fémek előállítására (alumínium (Al))

[szerkesztés] Élettani tulajdonságai

Az emberi szervezetben körülbelül 80-100 gramm nátrium található. Nagyobb része oldott állapotban van, kisebb részét pedig a csontok, kötőszövetek raktározzák. A nátrium – szorosan összefüggve a káliummal (K) – az úgynevezett ozmotikus nyomás fenntartásában fontos szerepet játszik. Ugyanilyen elengedhetetlen az idegrendszeri ingerületek átvitelénél is. A nátrium túladagolása (a fokozott sófogyasztás) az arra érzékenyeknél magas vérnyomás betegséget idézhet elő.

[szerkesztés] Izotópjai

13 izotópja ismert. Ezek közül csak a 23-as tömegszámú stabil.

Két izotópja radioaktív:

$\mathrm{{}^{22}Na}\,\!$ , felezési ideje 2,602 év

$\mathrm{{}^{24}Na}\,\!$ , felezési ideje 15 óra

Az erős neutronsugárzás (pl. nukleáris baleset esetén) a vérplazmában előforduló ²³Na-ot ²⁴Na izotóppá alakítja.

${23 \atop 11}\mathrm{Na}+{1 \atop 0}\mathrm{n}\quad\rightarrow\quad{24 \atop 11}\mathrm{Na}\quad +...\quad\mathrm{MeV}$

A ²⁴Na izotóp koncentrációjából megállapítható az elszenvedett sugárzás mértéke.

[szerkesztés] Óvintézkedések

Ahogy más alkálifémek, úgy a nátrium is elemi formában erősen gyúlékony és kismértékben robbanásveszélyes amikor vízzel érintkezik. Tárolása kémiailag kevéssé reakcióképes folyékony szénhidrogén, például petróleum alatt történik.