Натријум

Натријум је открио енглески хемичар Хамфри Дејви 1807. године електролизом растаљеног натријум-хидроксида (NaOH).

У старом Египту и у античким временима из сланих језера се добијала сода, коју су Египћани звали нетјерј (нетер). Грци су преузели ову реч као νίτρον nitron, Римљани као nitrium, а Арапи као ناترون natrun.^[5] Једињења натријума су, за разлику од елементарног натријума, позната много дуже, а нека од њих су се добијали и прерађивали из морске воде, језера и извора земног плина. Једно од најважнијих једињења натријума је натријум хлорид (кухињска со), која се добија у рудницима или исушивањем морске воде односно сланих подземних вода. Током историје, кухињска со је била један од најважнијих трговачких артикала, на којем су многи историјски градови изградили своју војну и економску моћ. И данас називи бројних градова су изведени из речи со, као што је Тузла (тур. tuz) или Салцбург (нем. Salz), те Хале, Бад Хал или Хал у Тиролу по германском називу Hall.^[6] Осим соли, и бројна друга природна натријумова једињења попут натријум карбоната (сода или натрон) су се такође користили од давних времена.

Добијање елементарног натријума први пут је успело енглеском научнику Хамфри Дејви у 1807. године путем електролизе истопљеног натријум хидроксида (живе соде) кориштењем Волтиног електростатичког стуба као извора струје. По извештају Краљевског друштва из Лондона од 19. новембра 1807. године, Дејви је добио два различита метала: у соди садржани натријум који је он назвао sodium, назив који се и данас користи за овај елемент у француском и енглеском језику, те други метал који је он назвао potassium (калијум). Берцелијус је 1811. године уместо sodium предложио данашњи назив натријум.^[5]

Натријум је сребрнасто бели, меки и лаки метал. У многим физичким особинама, натријум стоји између литијума и калијума. Тако на пример, тачка топљења натријум износи 97,82 °C, што је између литијумове (180,54 °C) и калијумове (63,6 °C).^[8] Слично је и код тачке кључања и специфичног топлотног капацитета. Са густином од 0,968 g · cm^−3[8] натријум спада у елементе са најмањом специфичном тежином. Међу елементима који су у чврстом стању на собној температури, само још литијум и калијум имају мању густину. На Моховој скали тврдине, натријум има вредност од 0,5^[9], односно тако је мек да се може резати ножем.

Натријум се, као и други алкални метали, кристализује у кубном кристалном систему у кубној просторно центрираној решетки са просторном групом ${\displaystyle Im{\bar {3}}m}$ и две формулске јединице по једној елементарној ћелији. Испод температуре од 51 K он прелази у хексагоналну густу кугласту структуру са параметром решетке од a = 376 pm и c = 615 pm über.^[7] Натријумoва пара се састоји из појединих атома метала, али и димера у облику Na₂. На тачки кључања око 16%^[8] атома се налази у облику димера. Пара натријума је жуте боје, а гледајући кроз њу назире се и љубичаста боја.

С калијумом гради течне смесе на собној температури у разним опсезима концентрација. Фазни дијаграм при 7 °C показује перитектична отопљена једињења Na₂K и еутектичну тачку на −12,6 °C са садржином калијума од 77% по масеном уделу.^[10]

Као и други алкални метали, натријум је веома неплеменит елемент (електродни потенцијал: −2,71 V^[8]) и врло лако реагује са бројним другим елементима, а једним делом и са једињењима. Он најлакше реагује са неметалима, попут хлора и сумпора, врло бурно, дајући понекад и интензивно жути пламен. Код посебно бурне реакције са кисеоником јавља се једна посебност. Натријум и кисеоник међусобно не реагирају без присуства воде на собној температури чак и при загревању. У атмосфери без присуства воде али уз присуство кисеоника, натријум се чак може и топити а да не реагује с кисеоником. Међутим, ако при томе дође у контакт са влагом, врло лако се запали те настаје натријум-пероксид^[8]

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

реакција натријума и кисеоника

Са водом натријум реагује тако што из воде истискује водоник те гради натријум-хидроксид. У алкохолима натријум гради натријум алкохолате, а из њих такође истискује водоник. Због велике реакционе топлоте, натријум се у реакцијама често топи. Ако се у реакцији појави натријум који је у праху, тако да се повећа реактивна површина натријума, може доћи и до експлозије, а водоник се може запалити. Уколико натријум дође у контакт са једињењима која у себи садрже хлор, као што су дихлорметан, хлороформ и тетрахлорметан, долази до стварања натријум-хлорида у брзој и егзотермној реакцији.

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

реакција натријумa и воде

Натријум се отапа у течном амонијаку даје плаву боју. Боја се јавља због ослобођених електрона, које натријум отпушта у раствору. На тај начин, такав раствор проводи електричну струју и благо је парамагнетичан.

Познато је укупно 15 изотопа и два нуклеарна изомера натријума почев од ¹⁸Na до ³³Na.^[11] Међутим, од њих само један изотоп ²³Na се може наћи у природи. Стога је натријум један од 22 хемијска елемента који имају само један стабилан изотоп. Изотоп са најдужим временом полураспада је ²²Na чије време полураспада износи 2,602 година^[11] а распада се путем бета распада и прелази у ²²Ne и ²⁴Na који се користи у нуклеарној медицини као трејсер. Сви други изотопи и нуклеарни изомери имају врло кратка времена полураспада у интервалима од неколико секунди или милисекунди.

У познатом свемиру, натријум је 14. хемијски елемент по заступљености,^[12] што се приближно може упоредити са распрострањеношћу калцијума и никла. У емитованим светлосним линијама многих свемирских тела, међу њима и Сунца, могуће је детектовати и жуте Ђлиније натријума. На Земљи, натријум је садржан у Земљиној кори у приближном уделу од 2,36%,^[13] што га ставља на шесто место најраспрострањенијих елемената на Земљи. Међутим, због своје велике реактивности, не појављује се у елементарном стању. Међу бројним једињењима највише су заступљене соли натријума. Један од највећих извора натријумових соли је морска вода. Један литар морске воде просечно садржи 11 грама јона натријума.^[8]

Чести минерали натријума су албит, познат и као натронски фелдспат са формулом NaAlSi₃O₈ и олигоклас (Na,Ca)Al(Si,Al)₃O₈. Поред ових минерала који су саставни делови стена из групе фелдспата, натријум се такође налази и у облику великих наслага соли, нарочито обичне кухињске соли. Постоје огромне залихе натријум хлорида (минерала халита, познатог и као камена со). Поред ње, со се добија и исушивањем морске воде. Оне представљају најважнији извор натријума и његових осталих једињења. Један од познатих рудника камене соли на Балкану налази се у Тузли, а дуж обале Јадранског мора налазе се бројне солане. Камене соли има и у Немачкој, где су познати рудници у градовима Залцгитер, Бад Рајхенхал, Штаде и Бад Фридрихсхал. У облику минерала налази се и у облику алумосиликата NaAlSi₃O₈, чилеанске шалитре (NaNO₃), халита (NaCl) и криолита Na₃AlF₆.

Поред натријум-хлорида, у природи се могу наћи и друге соли натријума. Тако на пример један од ретких природних натријумових минерала је и натријум нитрат или натронска шалитра (Чилеанска шалитра) NaNO₃. Због своје добре растворљивости у води она се може наћи само у посебно сувим подручјима, као што је пустиња Атакама у Чилеу. Пре него што је откривен Хабер-Бошов процес, чилеанска шалитра је била основна сировина за производњу вештачких ђубрива и експлозива. Натријум карбонат Na₂CO₃ се такође може наћи у великим количинама у многим природним материјалима. Најпознатији такав минерал је сода Na₂CO₃ · 10 H₂O. Она се копа у индустријским количинама а највећим делом се користи у производњи стакла. Осим ових, постоје бројни други минерали натријума. Један од познатијих је криолит (Na₃[AlF₆]), који у истопљеном стању служи, између осталог, као растварач за алуминијум оксид у процесу производње алуминијума. Данас је познато само једно место где се у природи може наћи криолит на Гренланду, тако да се криолит углавном прави вештачки.

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

Натријум на Викимедијиној остави.

• 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