Natrium

Natrium is een scheikundig element met symbool Na en atoomnummer 11. Het is een zilverkleurig alkalimetaal. In de Angelsakische en Romaanse landen staat het element bekend als sodium.

Inhoud

1 Ontdekking
2 Toepassingen
3 Opmerkelijke eigenschappen
- 3.1 Demonstratie-experiment
4 Verschijning
5 Isotopen
6 Toxicologie en veiligheid
7 Externe links

[bewerk] Ontdekking

Natrium is al lange tijd bekend als component in allerlei verbindingen. Tijdens de Middeleeuwen werden natriumhoudende verbindingen gebruikt als middel tegen hoofdpijn. Het duurde echter tot 1807 voordat Humphry Davy voor het eerst in staat was om door middel van elektrolyse natrium te isoleren uit natriumhydroxide. De naam Natrium komt oorspronkelijk van het Griekse nítron, wat zoiets als "natuurlijk zout" betekent.

[bewerk] Toepassingen

In zijn metallische vorm is natrium van essentieel belang voor het produceren van esters en organische componenten. Als één van de twee componenten van natriumchloride (keukenzout), is natrium van vitaal belang voor vele levende wezens. Andere toepassingen van natrium zijn:

In legeringen voor versteviging van de structuren
Gekoppeld aan vetzuren vormt het goed in water oplosbare zeep
Zuiveren van gesmolten metalen
Natriumlampen (geven een oranje-geel licht)
Koelmiddel in een kernreactor (broedreactor)

In legeringen met kalium vormt natrium NaK, dat gebruikt wordt om warmte te transporteren in bijvoorbeeld kerncentrales.

[bewerk] Opmerkelijke eigenschappen

Zoals alle andere alkalimetalen is natrium een zacht en licht metaal dat zeer makkelijk reageert met andere elementen. Om deze reden komt natrium niet in ongebonden toestand voor in de natuur. Vanwege de geringe dichtheid drijft natrium in water, waarbij het heftig reageert onder vorming van hydroxide. Als fijn poeder ontbrandt het zelfs direct bij aanraking met water. Om deze reden wordt natrium opgeslagen in olie, afgesloten van lucht en water. Daarom wordt een stukje zuiver natrium normaliter ook niet met de hand vastgepakt (hier bevindt zich namelijk ook vocht).

[bewerk] Demonstratie-experiment

Bij de introductie van het periodiek systeem of de elementen wordt vaak de reactie van natrium met water uitgevoerd. Een stukje vast natriummetaal wordt in een bekerglas met water gedaan. Natrium is lichter dan water - het blijft dus drijven. Het verloop van de demonstratie is afhankelijk van de grootte van het stukje natrium. In alle gevallen verloopt de reactie:

2 Na_(s) + 2 H₂O --> 2 Na⁺_(aq) + 2 OH ^-_(aq) + H_2(g) + warmte

Doordat het gas niet altijd in dezelfde richting ontwijkt gaat het stukje natrium op een dun gaslaagje over het wateroppervlak "schaatsen". De ontstane warmte wordt verdeeld tussen water en resterende hoeveelheid natrium. In het water treedt door de hoge soortelijke warmte nauwelijks een temperatuursverhoging op. In het natrium treedt wel stijging van temperatuur op. Door de isolatie ten opzichte van water is dit een grote stijging. Dit leidt achtereenvolgens tot:

+ 1) smelten van natrium

+ 2) ontsteken van het ook gevormde waterstof

+ 3) koken van natrium

In het tweede stadium kleurt de vlam op dezelfde manier als in de foto hiernaast. Bovendien ontstaat door het verbranden van waterstof extra warmte die het bereiken van het derde stadium bevorderd. In het derde stadium volgt een zeer snelle reactie van de natriumdamp en het resterende natrium met luchtzuurstof: een explosie.

[bewerk] Verschijning

De aardkorst bestaat voor 2,6% uit natrium, voornamelijk als bestanddeel van zouten. Natrium is daarmee het op vier na meest voorkomende element op aarde. Uit spectrumlijnen van veel sterren blijkt natrium daar ook veelvuldig aanwezig te zijn. Naast de verschijning in natriumchloride komt natrium ook veel voor in allerlei mineralen zoals amfibool, cryoliet, haliet en zeoliet. Het wordt op commerciële basis geproduceerd uit elektrolyse van natriumchloride. Vanwege de ruime aanwezigheid en de eenvoudige bewerkingsmethode is natrium het goedkoopste metaal dat er verkrijgbaar is.

[bewerk] Isotopen

Stabielste isotopen
Iso	RA (%)	Halveringstijd	VV	VE (MeV)	VP
²²Na	syn	2,6019 j	EV	2,842	²²Ne
²³Na	100	stabiel met 12 neutronen
²⁴Na	syn	14,9590 u	β	5,516	²⁴Mg

Er zijn in totaal 13 verschillende isotopen van natrium bekend. ²³Na is de enige stabiele daarvan. ²²Na en ²⁴Na zijn de enige nog van nature aanwezige radioactieve isotopen. Alle andere isotopen kunnen alleen op kunstmatige wijze worden verkregen.

[bewerk] Toxicologie en veiligheid

In poedervorm reageert natrium explosief met water. Omdat in de lucht ook water aanwezig is, moet natrium onder olie bewaard worden. Natriumhydroxide is een sterk basische substantie, die krachtig reageert met water en zuren en veel organische verbindingen oplost.