Natrijum

Natrijum
	tri komada sivog elementa
Opšta svojstva
Ime, simbol	natrijum, Na
Izgled	srebrnastobeo, metalan
U periodnom sistemu
neon ← natrijum → magnezijum	‍
Atomski broj (Z)	11
Grupa, perioda	grupa 1 (alkalni metali), perioda 3
Blok	s-blok
Kategorija	alkalni metal
Rel. at. masa (Ar)	22,98976928(2)
El. konfiguracija
po ljuskama	2, 8, 1
Fizička svojstva
Tačka topljenja	370,944 K (97,794 °‍C, 208,029 °F)
Tačka ključanja	1156,090 K (882,940 °‍C, 1621,292 °F)
Gustina pri s.t.	0,968 g/cm3
tečno st., na t.t.	0,927 g/cm3
Kritična tačka	2573 K, 35 MPa (ekstrapolisano)
Toplota fuzije	2,60 kJ/mol
Toplota isparavanja	97,42 kJ/mol
Mol. topl. kapacitet	28,230 J/(mol·K)
Atomska svojstva
Elektronegativnost	0.93
Energije jonizacije	1: 495,8 kJ/mol ; 2: 4562 kJ/mol ; 3: 6910,3 kJ/mol ; (ostale)
Atomski radijus	186 pm
Kovalentni radijus	166±9 pm
Valsov radijus	227 pm
	Spektralne linije
Ostalo
Kristalna struktura	unutrašnjecentr. kubična (BCC)
Brzina zvuka tanak štap	3200 m/s (na 20 °‍C)
Topl. širenje	71 µm/(m·K) (na 25 °‍C)
Topl. vodljivost	142 W/(m·K)
Električna otpornost	47,7 nΩ·m (na 20 °‍C)
Magnetni raspored	paramagnetičan
Magnetna susceptibilnost (χmol)	+16,0·10−6 cm3/mol (298 K)
Jangov modul	10 GPa
Modul smicanja	3,3 GPa
Modul stišljivosti	6,3 GPa
Mosova tvrdoća	0,5
Brinelova tvrdoća	0,69 MPa
CAS broj	7440-23-5
Istorija
Otkriće i prva izolacija	Hamfri Dejvi (1807)
Glavni izotopi
	reference • Vikipodaci

Natrijum (Na, lat. natrium) element je IA grupe sa atomskim brojem 11. Jedini stabilni izotop mu je ²³Na.^[4] Natrijum je mekan, srebrno-beo, veoma reaktivan metal.

Otkrio ga je engleski hemičar ser Hamfri Dejvi (engl. Sir Humphry Davy) 1807. elektrolizom masne sode (NaOH). Elementarni natrijum ne postoji na Zemlji zato što na vazduhu lako oksidira, a i burno reaguje sa vodom, tako da se mora čuvati u ne-oksidujućim sredinama(tečni ugljovodonici).

Jon natrijuma je rastvorljiv u vodi, te je prisutan u okeanima i svim delovima stagnirajuće vode uglavnom u obliku NaCl (kuhinjska so) Natrijum je element suštinske važnosti za životinje, ljude i neke vrste biljaka, a katjoni natrijuma spadaju među najvažnije unutarćelijske katjone, i neophodni su za održanje ćelijske membrane. Katjoni Na⁺ deluje u suprotnosti sa katjonima kalijuma K⁺ da bi izgradili elektrostatički naboj na ćelijskim membranama i na taj način preneli nervne impulse. Katjoni Na⁺ pripadaju V grupi katjona i boje plamen u intenzivno žutu boju.

Natrijum je reaktivniji od litijuma, ali je manje reaktivan od kalijuma. Mali komad natrijuma će sa vodom reagovati burno: zapaliće se i brzo će se kretati po površini vode, a veliki komad će eksplodirati.

Najvažnija jedinjenja natrijuma su: natrijum-hlorid (NaCl), natrijum-nitrat (čilska šalitra), natrijum-karbonat, natrijum-bikarbonat, ...

Istorija[uredi | uredi izvor]

Natrijum je otkrio engleski hemičar Hamfri Dejvi 1807. godine elektrolizom rastaljenog natrijum-hidroksida (NaOH).

U starom Egiptu i u antičkim vremenima iz slanih jezera se dobijala soda, koju su Egipćani zvali netjerj (neter). Grci su preuzeli ovu reč kao νίτρον nitron, Rimljani kao nitrium, a Arapi kao ناترون natrun.^[5] Jedinjenja natrijuma su, za razliku od elementarnog natrijuma, poznata mnogo duže, a neka od njih su se dobijali i prerađivali iz morske vode, jezera i izvora zemnog plina. Jedno od najvažnijih jedinjenja natrijuma je natrijum hlorid (kuhinjska so), koja se dobija u rudnicima ili isušivanjem morske vode odnosno slanih podzemnih voda. Tokom istorije, kuhinjska so je bila jedan od najvažnijih trgovačkih artikala, na kojem su mnogi istorijski gradovi izgradili svoju vojnu i ekonomsku moć. I danas nazivi brojnih gradova su izvedeni iz reči so, kao što je Tuzla (tur. tuz) ili Salcburg (nem. Salz), te Hale, Bad Hal ili Hal u Tirolu po germanskom nazivu Hall.^[6] Osim soli, i brojna druga prirodna natrijumova jedinjenja poput natrijum karbonata (soda ili natron) su se takođe koristili od davnih vremena.

Dobijanje elementarnog natrijuma prvi put je uspelo engleskom naučniku Hamfri Dejvi u 1807. godine putem elektrolize istopljenog natrijum hidroksida (žive sode) korištenjem Voltinog elektrostatičkog stuba kao izvora struje. Po izveštaju Kraljevskog društva iz Londona od 19. novembra 1807. godine, Dejvi je dobio dva različita metala: u sodi sadržani natrijum koji je on nazvao sodium, naziv koji se i danas koristi za ovaj element u francuskom i engleskom jeziku, te drugi metal koji je on nazvao potassium (kalijum). Bercelijus je 1811. godine umesto sodium predložio današnji naziv natrijum.^[5]

Osobine[uredi | uredi izvor]

Fizičke[uredi | uredi izvor]

Kristalna struktura natrijuma, a = 429 pm^[7]

Natrijum je srebrnasto beli, meki i laki metal. U mnogim fizičkim osobinama, natrijum stoji između litijuma i kalijuma. Tako na primer, tačka topljenja natrijum iznosi 97,82 °C, što je između litijumove (180,54 °C) i kalijumove (63,6 °C).^[8] Slično je i kod tačke ključanja i specifičnog toplotnog kapaciteta. Sa gustinom od 0,968 g · cm⁻³^[8] natrijum spada u elemente sa najmanjom specifičnom težinom. Među elementima koji su u čvrstom stanju na sobnoj temperaturi, samo još litijum i kalijum imaju manju gustinu. Na Mohovoj skali tvrdine, natrijum ima vrednost od 0,5^[9], odnosno tako je mek da se može rezati nožem.

Natrijum se, kao i drugi alkalni metali, kristalizuje u kubnom kristalnom sistemu u kubnoj prostorno centriranoj rešetki sa prostornom grupom $Im{\bar {3}}m$ i dve formulske jedinice po jednoj elementarnoj ćeliji. Ispod temperature od 51 K on prelazi u heksagonalnu gustu kuglastu strukturu sa parametrom rešetke od a = 376 pm i c = 615 pm über.^[7] Natrijumova para se sastoji iz pojedinih atoma metala, ali i dimera u obliku Na₂. Na tački ključanja oko 16%^[8] atoma se nalazi u obliku dimera. Para natrijuma je žute boje, a gledajući kroz nju nazire se i ljubičasta boja.

S kalijumom gradi tečne smese na sobnoj temperaturi u raznim opsezima koncentracija. Fazni dijagram pri 7 °C pokazuje peritektična otopljena jedinjenja Na₂K i eutektičnu tačku na −12,6 °C sa sadržinom kalijuma od 77% po masenom udelu.^[10]

Hemijske[uredi | uredi izvor]

Kao i drugi alkalni metali, natrijum je veoma neplemenit element (elektrodni potencijal: −2,71 V^[8]) i vrlo lako reaguje sa brojnim drugim elementima, a jednim delom i sa jedinjenjima. On najlakše reaguje sa nemetalima, poput hlora i sumpora, vrlo burno, dajući ponekad i intenzivno žuti plamen. Kod posebno burne reakcije sa kiseonikom javlja se jedna posebnost. Natrijum i kiseonik međusobno ne reagiraju bez prisustva vode na sobnoj temperaturi čak i pri zagrevanju. U atmosferi bez prisustva vode ali uz prisustvo kiseonika, natrijum se čak može i topiti a da ne reaguje s kiseonikom. Međutim, ako pri tome dođe u kontakt sa vlagom, vrlo lako se zapali te nastaje natrijum-peroksid^[8]

\mathrm {2\ Na+O_{2}\rightarrow Na_{2}O_{2}}

reakcija natrijuma i kiseonika

Sa vodom natrijum reaguje tako što iz vode istiskuje vodonik te gradi natrijum-hidroksid. U alkoholima natrijum gradi natrijum alkoholate, a iz njih takođe istiskuje vodonik. Zbog velike reakcione toplote, natrijum se u reakcijama često topi. Ako se u reakciji pojavi natrijum koji je u prahu, tako da se poveća reaktivna površina natrijuma, može doći i do eksplozije, a vodonik se može zapaliti. Ukoliko natrijum dođe u kontakt sa jedinjenjima koja u sebi sadrže hlor, kao što su dihlormetan, hloroform i tetrahlormetan, dolazi do stvaranja natrijum-hlorida u brzoj i egzotermnoj reakciji.

\mathrm {2\ Na+2\ H_{2}O\rightarrow 2\ NaOH+H_{2}}

reakcija natrijuma i vode

Natrijum se otapa u tečnom amonijaku daje plavu boju. Boja se javlja zbog oslobođenih elektrona, koje natrijum otpušta u rastvoru. Na taj način, takav rastvor provodi električnu struju i blago je paramagnetičan.

Izotopi[uredi | uredi izvor]

Poznato je ukupno 15 izotopa i dva nuklearna izomera natrijuma počev od ¹⁸Na do ³³Na.^[11] Međutim, od njih samo jedan izotop ²³Na se može naći u prirodi. Stoga je natrijum jedan od 22 hemijska elementa koji imaju samo jedan stabilan izotop. Izotop sa najdužim vremenom poluraspada je ²²Na čije vreme poluraspada iznosi 2,602 godina^[11] a raspada se putem beta raspada i prelazi u ²²Ne i ²⁴Na koji se koristi u nuklearnoj medicini kao trejser. Svi drugi izotopi i nuklearni izomeri imaju vrlo kratka vremena poluraspada u intervalima od nekoliko sekundi ili milisekundi.

Rasprostranjenost[uredi | uredi izvor]

U poznatom svemiru, natrijum je 14. hemijski element po zastupljenosti,^[12] što se približno može uporediti sa rasprostranjenošću kalcijuma i nikla. U emitovanim svetlosnim linijama mnogih svemirskih tela, među njima i Sunca, moguće je detektovati i žute Đlinije natrijuma. Na Zemlji, natrijum je sadržan u Zemljinoj kori u približnom udelu od 2,36%,^[13] što ga stavlja na šesto mesto najrasprostranjenijih elemenata na Zemlji. Međutim, zbog svoje velike reaktivnosti, ne pojavljuje se u elementarnom stanju. Među brojnim jedinjenjima najviše su zastupljene soli natrijuma. Jedan od najvećih izvora natrijumovih soli je morska voda. Jedan litar morske vode prosečno sadrži 11 grama jona natrijuma.^[8]

Česti minerali natrijuma su albit, poznat i kao natronski feldspat sa formulom NaAlSi₃O₈ i oligoklas (Na,Ca)Al(Si,Al)₃O₈. Pored ovih minerala koji su sastavni delovi stena iz grupe feldspata, natrijum se takođe nalazi i u obliku velikih naslaga soli, naročito obične kuhinjske soli. Postoje ogromne zalihe natrijum hlorida (minerala halita, poznatog i kao kamena so). Pored nje, so se dobija i isušivanjem morske vode. One predstavljaju najvažniji izvor natrijuma i njegovih ostalih jedinjenja. Jedan od poznatih rudnika kamene soli na Balkanu nalazi se u Tuzli, a duž obale Jadranskog mora nalaze se brojne solane. Kamene soli ima i u Nemačkoj, gde su poznati rudnici u gradovima Zalcgiter, Bad Rajhenhal, Štade i Bad Fridrihshal. U obliku minerala nalazi se i u obliku alumosilikata NaAlSi₃O₈, čileanske šalitre (NaNO₃), halita (NaCl) i kriolita Na₃AlF₆.

Pored natrijum-hlorida, u prirodi se mogu naći i druge soli natrijuma. Tako na primer jedan od retkih prirodnih natrijumovih minerala je i natrijum nitrat ili natronska šalitra (Čileanska šalitra) NaNO₃. Zbog svoje dobre rastvorljivosti u vodi ona se može naći samo u posebno suvim područjima, kao što je pustinja Atakama u Čileu. Pre nego što je otkriven Haber-Bošov proces, čileanska šalitra je bila osnovna sirovina za proizvodnju veštačkih đubriva i eksploziva. Natrijum karbonat Na₂CO₃ se takođe može naći u velikim količinama u mnogim prirodnim materijalima. Najpoznatiji takav mineral je soda Na₂CO₃ · 10 H₂O. Ona se kopa u industrijskim količinama a najvećim delom se koristi u proizvodnji stakla. Osim ovih, postoje brojni drugi minerali natrijuma. Jedan od poznatijih je kriolit (Na₃[AlF₆]), koji u istopljenom stanju služi, između ostalog, kao rastvarač za aluminijum oksid u procesu proizvodnje aluminijuma. Danas je poznato samo jedno mesto gde se u prirodi može naći kriolit na Grenlandu, tako da se kriolit uglavnom pravi veštački.

Reference[uredi | uredi izvor]

^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305.
^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds Arhivirano na sajtu Wayback Machine (12. januar 2012), in Lide, D. R., ur. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th izd.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. str. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6.
^ ^a ^b Mineralienatlas: Natrium
^ David Stifter: Hallstatt – In eisenzeitlicher Tradition? Arhivirano na sajtu Wayback Machine (21. februar 2014) (PDF;). u: Interpretierte Eisenzeiten. Fallstudien, Methoden, Theorie. Tagungsbeiträge der 1. Linzer Gespräche zur interpretativen Eisenzeitarchäologie. Hrsg. Raimund Karl, Jutta Leskovar (= Studien zur Kulturgeschichte von Oberösterreich 18), Linz: Oberösterreichisches Landesmuseum 2005, str. 229–240.
^ ^a ^b K. Schubert: Ein Modell für die Kristallstrukturen der chemischen Elemente. u: Acta Crystallographica, 1974, B30, str. 193–204; . doi:10.1107/S0567740874002469. Nedostaje ili je prazan parametar |title= (pomoć)
^ ^a ^b ^v ^g ^d ^đ Holleman-Wiberg (2007). Lehrbuch der Anorganischen Chemie (102 izd.). Berlin. ISBN 978-3-11-017770-1.
^ natrij na webelements.com, fizičke osobine
^ van Rossen, G.L.C.M.; van Bleiswijk, H.: Über das Zustandsdiagramm der Kalium-Natriumlegierungen. u: Z. Anorg. Chem., 1912, 74, str. 152–156; . doi:10.1002/zaac.19120740115. Nedostaje ili je prazan parametar |title= (pomoć).
^ ^a ^b G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A. H. Wapstra: The Nubase evaluation of nuclear and decay properties Arhivirano na sajtu Wayback Machine (24. jul 2013) (PDF)
^ A. G. W. Cameron: Abundances of the elements in the solar system. u: Space Science Reviews, 1970, 15, str. 121–146; . doi:10.1007/BF00172440. Nedostaje ili je prazan parametar |title= (pomoć)
^ K. H. Wedepohl: The composition of the continental crust. u: Geochimica et Cosmochimica Acta, 1995, 59, 7, str. 1217–1232; . doi:10.1016/0016-7037(95)00038-2. Nedostaje ili je prazan parametar |title= (pomoć)

Literatura[uredi | uredi izvor]

Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (II izd.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Sodium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
Etymology of "natrium" – source of symbol Na
The Wooden Periodic Table Table's Entry on Sodium
Sodium isotopes data from The Berkeley Laboratory Isotopes Project's

[CIAAW2016-1] Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305.

[2] Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds Arhivirano na sajtu Wayback Machine (12. januar 2012), in Lide, D. R., ur. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th izd.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.

[3] Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. str. E110. ISBN 0-8493-0464-4.

[Housecroft3rd-4] Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6.

[MinAtlas-5] Mineralienatlas: Natrium

[Stifler-6] David Stifter: Hallstatt – In eisenzeitlicher Tradition? Arhivirano na sajtu Wayback Machine (21. februar 2014) (PDF;). u: Interpretierte Eisenzeiten. Fallstudien, Methoden, Theorie. Tagungsbeiträge der 1. Linzer Gespräche zur interpretativen Eisenzeitarchäologie. Hrsg. Raimund Karl, Jutta Leskovar (= Studien zur Kulturgeschichte von Oberösterreich 18), Linz: Oberösterreichisches Landesmuseum 2005, str. 229–240.

[Schubert-7] K. Schubert: Ein Modell für die Kristallstrukturen der chemischen Elemente. u: Acta Crystallographica, 1974, B30, str. 193–204; . doi:10.1107/S0567740874002469. Nedostaje ili je prazan parametar |title= (pomoć)

[HoWi-8] v ^g ^d ^đ Holleman-Wiberg (2007). Lehrbuch der Anorganischen Chemie (102 izd.). Berlin. ISBN 978-3-11-017770-1.

[webelements-9] trij na webelements.com, fizičke osobine

[rossen-10] van Rossen, G.L.C.M.; van Bleiswijk, H.: Über das Zustandsdiagramm der Kalium-Natriumlegierungen. u: Z. Anorg. Chem., 1912, 74, str. 152–156; . doi:10.1002/zaac.19120740115. Nedostaje ili je prazan parametar |title= (pomoć).

[nubase-11] G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A. H. Wapstra: The Nubase evaluation of nuclear and decay properties Arhivirano na sajtu Wayback Machine (24. jul 2013) (PDF)

[cameron-12] A. G. W. Cameron: Abundances of the elements in the solar system. u: Space Science Reviews, 1970, 15, str. 121–146; . doi:10.1007/BF00172440. Nedostaje ili je prazan parametar |title= (pomoć)

[Haufigkeit-13] K. H. Wedepohl: The composition of the continental crust. u: Geochimica et Cosmochimica Acta, 1995, 59, 7, str. 1217–1232; . doi:10.1016/0016-7037(95)00038-2. Nedostaje ili je prazan parametar |title= (pomoć)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

Normativna kontrola
Državne	Francuska BnF podaci Nemačka Izrael Sjedinjene Države Japan Češka
Ostale	Enciklopedija Britanika