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(金屬元素)

鎖定
鈉(Natrium)是一種金屬元素,元素符號是Na,英文名Sodium。在週期表中位於第3週期、第ⅠA族,是鹼金屬元素的代表,質地柔軟,能與水反應生成氫氧化鈉,放出氫氣,化學性質較活潑。
鈉元素以鹽的形式廣泛的分佈於陸地和海洋中,鈉也是人體肌肉組織和神經組織中的重要成分之一。體內鈉大約有77~100克,約佔體重的0.15%, 其中細胞外液佔45%~50%,細胞內9%~10%, 骨骼佔40%~47%。
中文名
外文名
Sodium
化學式
Na
CAS登錄號
7440-23-5
EINECS登錄號
231-132-9
熔    點
97.72 ℃
沸    點
883 ℃
密    度
0.968 g/cm³
外    觀
銀白色有金屬光澤固體
安全性描述
S26;S8;S6A;S45;S43D;S43;S5*;S53
危險性符號
C
危險性描述
R14/15;R34
電子排布式
1s2 2s2 2p6 3s1
原子序數
11
週    期
第三週期
IA族
s區
元素類別
鹼金屬元素
電負性
0.93(鮑林標度)
原子半徑
186pm
相對原子質量
22.9898

發現簡史

伏特在19世紀初發明瞭電池後,各國化學家紛紛利用電池分解水成功。英國化學家漢弗裏·戴維堅持不懈地從事於利用電池分解各種物質的實驗研究。他通過電解熔融碳酸鈉中獲得了金屬鈉 [1]  。 戴維將鈉命名為Sodium,因為鈉是從碳酸鈉(Soda)中得到的,它仍然保留在英文中。鈉的化學符號Na來自它的拉丁文名稱Natrium。
鈉在土中爆炸 鈉在土中爆炸

理化性質

物理性質

鈉為銀白色立方體結構金屬,質軟而輕可用小刀切割,密度比水小,為0.968g/cm3,熔點97.72℃,沸點883℃。其晶體結構是由鈉原子通過金屬鍵結合起來的體心立方晶格。由於每個鈉原子只有一個價電子,其固體摩爾原子體積較大,因而使它的晶體中金屬鍵結合力較弱,這就使得金屬鈉具有很低的密度、硬度和熔點。新切面有銀白色光澤,在空氣中氧化轉變為暗灰色。鈉是熱和電的良導體,具有較好的導磁性,鉀鈉合金(液態)是核反應堆導熱劑。在鈉的金屬晶體中有活動性較大的自由電子,因而它有良好的導電性。在光的作用下,電子獲得能量,從金屬表面逸出,產生光電效應 [2]  。鈉單質還具有良好的延展性,硬度也低,能夠溶於汞和液態氨,溶於液氨形成藍色溶液。在-20℃時變硬 [3] 
已發現的鈉的同位素共有22種,包括鈉-18至鈉-37,其中只有鈉-23是穩定的,其他同位素都帶有放射性 [4] 
切割金屬鈉 切割金屬鈉

化學性質

鈉是週期系中最活潑的金屬元素之一,具有很高的反應活性。它能與電負性較大的非金屬元素如氧、硫、氮、氫以及鹵素等直接作用,一般是形成離子型化合物。常温和加熱時分別與氧氣化合(4Na+O22Na2O,2Na+O2Na2O2),和水劇烈反應(2Na+2H2O2NaOH+H2↑),量大時發生爆炸。鈉還能在二氧化碳中燃燒(2Na+2CO2Na2CO3+CO),和電離能力很弱的液氨也能反應(2Na+2NH3(L)2NaNH2+H2↑)。
鈉原子的最外層只有1個電子,很容易失去,所以有強還原性。因此,鈉的化學性質非常活潑,能夠和大量無機物,絕大部分非金屬單質反應和大部分有機物反應,在與其他物質發生氧化還原反應時,作還原劑。在高温下鈉能奪取氧化物中的氧或氯化物中的氯,將金屬還原。例如:TiC1+4NaTi+4NaC1。儘管鈉價格較貴,但它作為還原劑,仍然被利用在稀有金屬的生產上。鈉在有機合成上用作還原劑,它能與醇、醚等多種有機試劑反應生成鈉的有機化合物。(2Na+2ROH2RONa+H2↑)
鈉及其離子有特徵的火焰顏色——黃色,因此在分析化學上常利用焰色反應來檢驗它們。
鈉與水反應 鈉與水反應

儲存方法

浸放於液體石蠟、礦物油和苯系物中密封保存,大量通常儲存在鐵桶中充氬氣密封保存。金屬鈉不能保存在煤油中是因為與煤油中的有機酸等物質反應成有機酸鈉等物質(呈黃色)附着在鈉表面 [5]  。當保存在石蠟油中時,空氣中的氧氣也會進入石蠟油,使金屬鈉的表面變灰,形成氧化物膜。
在純度要求不高的少量保存時可用煤油浸泡,如實驗室保存。貯於陰涼乾燥處,遠離火種、熱源、易燃物質。少量一般保存在液體石蠟中。與氧化劑、酸類、鹵素分儲分運。
滅火:可用石墨粉、碳酸鈉乾粉、碳酸鈣乾粉。禁用水、鹵代烴滅火。
參考資料
  • 1.    鄭德.鉀與鈉發現過程中的爭議:冶金工業出版社,1977
  • 2.    陳宗璋等.金屬鈉.湖南大學出版社.1990
  • 3.    N.N格林伍德等.元素化學.科學出版社.1984
  • 4.    張青蓮等.無機化學叢書.科學出版社.1987
  • 5.    李俊生.對金屬鈉在煤油裏產生黃色物質的研究.化學教育.2010