НАТРИЙ

НАТРИЙ (Natrium), Na, химич. элемент
I группы периодич. системы Менделеева: ат. н. 11, ат. м. 22,9898; серебристо-белый
мягкий металл, на воздухе быстро окисляющийся с поверхности. Природный
элемент состоит из одного стабильного изотопа ²³Na.

Историческая справка. Природные соединения
H.- поваренная соль NaCl, сода NaНазв. "натрий", происходящее от араб, натрун, греч. nitron, первоначально
относилось к природной соде. Уже в 18 в. химики знали много др. соединений
H. Однако сам металл был получен лишь в 1807 Г. Дэви электролизом
едкого натра NaOH. В Великобритании, США, Франции элемент наз. Sodium (от
исп. слова soda - сода), в Италии - sodio.

Распространение в природе. H.- типичный
элемент верхней части земной коры. Cp. содержание его в литосфере 2,5%
по массе, в кислых из-верженных породах (граниты и др.) 2,77, в основных
(базальты и др.) 1,94, в ультраосновных (породы мантии) 0,57. Благодаря
изоморфизму Na⁺ и Ca²⁺, обусловленному близостью
их ионных радиусов, в магматич. породах образуются натриево-кальциевые
полевые шпаты (плагиоклазы). В биосфере происходит резкая дифференциация
H.: осадочные породы в среднем обеднены H. (в глинах и сланцах 0,66% ),
мало его в большинстве почв (среднее 0,63%). Общее число минералов H. 222.
Na слабо задерживается на континентах и приносится реками в моря и океаны,
где его ср. содержание 1,035% (Na - гл. металлич. элемент морской воды).
При испарении в при-брежно-морских лагунах, а также в континентальных озёрах
степей и пустынь осаждаются соли H., формирующие толщи соленосных пород.
Гл. минералы, являющиеся источником H. и его соединений,- галит (каменная
соль) NaCl, чилийская селитра NaNOмирабилит Na2H8 т.
Na
- важный биоэлемент, в живом веществе в среднем содержится 0,02% Na; в
животных его больше, чем в растениях.

Физические и химические свойства. При обычной
температуре H. кристаллизуется в кубической решётке, а = 4,28А.
Атомный радиус 1,8бА, ионный радиус Na⁺ 0,92А. Плотность 0,968
г/см³(19,7
⁰C), t97,83
⁰C, t
882,9 ⁰C; удельная теплоёмкость (20 ⁰C) 1,23·10³дж/(кг-К)
или 0,295 кал/(г-град);
коэффициент теплопроводности 1,32· 10²
вт/(м· К) или 0,317 кал](см-сек-град); температурный коэфф.
линейного расширения (20 ⁰C) 7,1·10^-5; удельное электрич.
сопротизле-ние (О ⁰C) 4,3- 10^-8 OM-M
(4,3·
10^-6OM-CM).
H. парамагнитен, удельная магнитная восприимчивость
+9,2·10^-6; весьма пластичен и мягок (легко режется ножом).

Нормальный электродный потенциал H.-2,74
в;
электродный
потенциал в расплаве -2,4 в. Пары H. окрашивают пламя в характерный
ярко-жёлтый цвет. Конфигурация внешних электронов атома 3s¹;
во всех известных соединениях H. одновалентен. Его химич. активность очень
высока. При непосредственном взаимодействии с кислородом в зависимости
от условий образуются окись Na- бесцветные кри-сталлич. вещества. С водой H. образует гидроокись NaOH
и Hобразуют с H. соответствующие растворимые в воде соли, однако по отношению
к 98-100%-ной серной кислоте H. сравнительно инертен.

Реакция H. с водородом начинается при 200
⁰C
и приводит к получению гидрида NaH - бесцветного гигроскопич. кристаллич.
вещества. С фтором и хлором H. взаимодействует непосредственно уже при
обычной темп-ре, с бромом - только при нагревании; с иодом прямого взаимодействия
не наблюдается. С серой реагирует бурно, образуя натрия сульфид. заимодействие
паров H. с азотом в поле тихого электрич. разряда приводит к образованию
нитрида Na⁰C - к получению
карбида Na

H. растворяется в жидком аммиаке (34,6
г на 100 г NH0C) с образованием аммиачных
комплексов. При пропускании газообразного аммиака через расплавленный H.
при 300-350 ⁰C образуется натрийамин NaNHкристаллич. вещество, легко разлагаемое водой. Известно большое число натрийорганич.
соединений, к-рые по хим. свойствам весьма сходны с литийорганич. соединениями,
но превосходят их по реакционной способности. Применяют натрийор-ганич.
соединения в органич. синтезе как алкилирующие агенты.

H. входит в состав многих практически важных
сплавов. Сплавы Na - К, содержащие 40-90% К (по массе) при темп-ре около
25 ⁰C,- серебристо-белые жидкости, отличающиеся высокой хим.
активностью, воспламеняющиеся на воздухе. Электропроводность и теплопроводность
жидких сплавов Na - К ниже соответствующих величин для Na и К. Амальгамы
H. легко получаются при введении металлич. H. в ртуть; при содержании св.
2,5% Na (по массе) при обычной темп-ре являются уже твёрдыми веществами.

Получение и применение. Основной пром.
метод получения H.- электролиз расплава поваренной соли NaCl, содержащей
добавки KCl, NaF, CaClсоли до 575-585 ⁰C. Электролиз чистого NaCl привёл бы к большим
потерям H. от испарения, т. к. темп-ры плавления NaCl (801 ⁰C)
и кипения Na (882,9 ⁰C) очень близки. Электролиз проводят в
электролизёрах с диафрагмой, катоды изготовляют из железа или меди, аноды
- из графита. Одновременно с H. получают хлор. Сохранился и старый
способ получения H.- электролиз расплавленного едкого натра NaOH, к-рый
значительно дороже NaCl, однако электролитически разлагается при более
низкой темп-ре (320-330 ⁰C).

H. и его сплавы широко применяются как
теплоносители для процессов, требующих равномерного обогрева в интервале
450-650 ⁰C - в клапанах авиац. двигателей и особенно в ядерных
энергетич. установках. В последнем случае жидко-металлич. теплоносителями
служат сплавы Na - К (оба элемента имеют малые сечения поглощения тепловых
нейтронов, для Na 0,49 барн)', эти сплавы отличаются высокими темп-рами
кипения и коэфф. теплопередачи и не взаимодействуют с конструкц. материалами
при высоких темп-pax, развиваемых в энергетич. ядерных реакторах. Соединение
NaPb (10% Na по массе) применяется в произ-ве тетраэтилсвинца-наиболее
эффективного антидетонатора. В сплаве на основе свинца (0,73% Ca,
0,58% Na и 0,04% Li), применяемом для изготовления осевых подшипников ж.-д.
вагонов, H. является упрочняющей добавкой. В металлургии H. служит активным
восстановителем при получении нек-рых редких металлов (Ti, Zr, Та) методами
металлотермии; в органич. синтезе - в реакциях восстановления, конденсации,
полимеризации и др. О применении соединений H. см. Натрия бромид. Натрия
гидроокись, Натрия сульфат, Натрия хлорид, Натриевая селитра, Сода и
др.

Вследствие большой хим. активности H. обращение
с ним требует осторожности. Особенчо опасно попадание на H. воды, к-рое
может привести к пожару и взрыву. Глаза должны быть защищены очками, руки
- толстыми резиновыми перчатками; соприкосновение H. с влажной кожей или
одеждой может вызвать тяжёлые ожоги. В. E. Плющев.

Натрий в организме. H.- один из осн. элементов,
участвующих в минеральном обмене животных и человека. Содержится
гл. обр. во внеклеточных жидкостях (в эритроцитах человека ок. 10 ммолъ/кг,
в
сыворотке крови 143 ммолъ/кг); участвует в поддержании осмотического
давления и кислотно-щелочного равновесия, в проведении нервных
импульсов (см. Мембранная теория возбуждения). Суточная потребность
человека в хлористом натрии колеблется от 2 до 10 г и зависит от кол-ва
этой соли, теряемой с потом. Концентрация ионов H. в организме регулируется
в основном гормоном коры надпочечников - альдо-стероном. Несмотря
на относительно высокое содержание H. в тканях растений (ок. 0,01% на сырую
массу), его роль в жизни растений изучена недостаточно. У галофитов
(виды,
произрастающие на сильно засоленных почвах) H. создаёт высокое осмотич.
давление в клеточном соке и тем самым способствует извлечению воды из почвы.
См. также Водно-солевой обмен. И. Ф. Грибовская.

В медицине из препаратов H. наиболее часто
применяют натрия сульфат, хлорид NaCl (при кровопотерях, потерях
жидкости, рвоте и т. п.), борат Na(как атисептич. средство), гидрокарбонат NaHCOсредство, а также для промываний и полосканий при ринитах, ларингитах и
др.), тиосульфат Na(противовоспалительное, десенсибилизирующее и противотоксич. средство)
и цитрат Na1/(препарат из группы антикоагулянтов).

Искусственно полученные радиоактивные изотопы
²²Na
(период полураспада Т24Na (Т= 15 ч) применяют для определения скорости крово-тока в отд. участках
кровеносной системы при сердечно-сосудистых и лёгочных заболеваниях, облитерирующем
эндарте-риите и др. Радиоактивные растворы солей H. (напр., ²⁴NaCl)
используют также для определения сосудистой проницаемости, изучения общего
содержания обменного H. в организме, водно-солевого обмена, всасывания
из кишечника, процессов нервной деятельности и в нек-рых др. экспериментальных
исследованиях. M. Д. Дорфман. Лит.: С и TT иг M., Натрий, его производство,
свойства и применение, пер. с англ., M., 1961; Ullmanns Encyklopadie der
technischen Chemie, 3 Aufl., Bd 12, Munch.- В., I960; Реформатский И. А.,
Натрий, в кн.: Краткая химическая энциклопедия, т. 3, M., 1964; P и п а
н Р., Ч е т ян у И., Неорганическая химия, т. 1, пер. с рум., M., 1971;
П р о с с е р Л., Б р ау н Ф., Сравнительная физиология животных, пер.
с англ., M., 1967.