Natri

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Natri,  11Na
Na (Sodium).jpg
Kim loại Natri được phủ một lớp parafin
Sodium Spectra.jpg
Quang phổ vạch của Natri
Tính chất chung
Tên, ký hiệu Natri, Na
Phiên âm /ˈsdiəm/ SOH-dee-əm
Hình dạng Ánh kim trắng bạc
Natri trong bảng tuần hoàn
Hiđrô (diatomic nonmetal)
Hêli (noble gas)
Liti (alkali metal)
Berili (alkaline earth metal)
Bo (metalloid)
Cacbon (polyatomic nonmetal)
Nitơ (diatomic nonmetal)
Ôxy (diatomic nonmetal)
Flo (diatomic nonmetal)
Neon (noble gas)
Natri (alkali metal)
Magiê (alkaline earth metal)
Nhôm (post-transition metal)
Silic (metalloid)
Phốtpho (polyatomic nonmetal)
Lưu huỳnh (polyatomic nonmetal)
Clo (diatomic nonmetal)
Argon (noble gas)
Kali (alkali metal)
Canxi (alkaline earth metal)
Scandi (transition metal)
Titan (transition metal)
Vanadi (transition metal)
Chrom (transition metal)
Mangan (transition metal)
Sắt (transition metal)
Coban (transition metal)
Niken (transition metal)
Đồng (transition metal)
Kẽm (transition metal)
Gali (post-transition metal)
Gecmani (metalloid)
Asen (metalloid)
Selen (polyatomic nonmetal)
Brom (diatomic nonmetal)
Krypton (noble gas)
Rubidi (alkali metal)
Stronti (alkaline earth metal)
Yttri (transition metal)
Zirconi (transition metal)
Niobi (transition metal)
Molypden (transition metal)
Tecneti (transition metal)
Rutheni (transition metal)
Rhodi (transition metal)
Paladi (transition metal)
Bạc (transition metal)
Cadimi (transition metal)
Indi (post-transition metal)
Thiếc (post-transition metal)
Antimon (metalloid)
Telua (metalloid)
Iốt (diatomic nonmetal)
Xenon (noble gas)
Xêsi (alkali metal)
Bari (alkaline earth metal)
Lantan (lanthanide)
Xeri (lanthanide)
Praseodymi (lanthanide)
Neodymi (lanthanide)
Promethi (lanthanide)
Samari (lanthanide)
Europi (lanthanide)
Gadolini (lanthanide)
Terbi (lanthanide)
Dysprosi (lanthanide)
Holmi (lanthanide)
Erbi (lanthanide)
Thuli (lanthanide)
Ytterbi (lanthanide)
Luteti (lanthanide)
Hafni (transition metal)
Tantan (transition metal)
Wolfram (transition metal)
Rheni (transition metal)
Osmi (transition metal)
Iridi (transition metal)
Platin (transition metal)
Vàng (transition metal)
Thuỷ ngân (transition metal)
Tali (post-transition metal)
Chì (post-transition metal)
Bitmut (post-transition metal)
Poloni (post-transition metal)
Astatin (metalloid)
Radon (noble gas)
Franxi (alkali metal)
Radi (alkaline earth metal)
Actini (actinide)
Thori (actinide)
Protactini (actinide)
Urani (actinide)
Neptuni (actinide)
Plutoni (actinide)
Americi (actinide)
Curi (actinide)
Berkeli (actinide)
Californi (actinide)
Einsteini (actinide)
Fermi (actinide)
Mendelevi (actinide)
Nobeli (actinide)
Lawrenci (actinide)
Rutherfordi (transition metal)
Dubni (transition metal)
Seaborgi (transition metal)
Bohri (transition metal)
Hassi (transition metal)
Meitneri (unknown chemical properties)
Darmstadti (unknown chemical properties)
Roentgeni (unknown chemical properties)
Copernixi (transition metal)
Ununtri (unknown chemical properties)
Flerovi (post-transition metal)
Ununpenti (unknown chemical properties)
Livermori (unknown chemical properties)
Ununsepti (unknown chemical properties)
Ununocti (unknown chemical properties)
Li

Na

K
NeonNatriMagiê
Số nguyên tử 11
Khối lượng nguyên tử chuẩn 22,98976928(2)
Phân loại Kim loại kiềm
Nhóm, phân lớp 1s
Chu kỳ Chu kỳ 3
Cấu hình electron [Ne] 3s1
mỗi lớp 2,8,1
Tính chất vật lý
Màu sắc Ánh kim trắng bạc
Trạng thái vật chất Chất rắn
Nhiệt độ nóng chảy 370,87 K ​(97,72 °C, ​207,9 °F)
Nhiệt độ sôi 1156 K ​(883 °C, ​1621 °F)
Mật độ (gần nhiệt độ phòng) 0,968 g·cm−3 (at 0 °C, 101.325 kPa)
Mật độ ở thể lỏng ở nhiệt độ nóng chảy: 0,927 g·cm−3
Điểm tới hạn (Ngoại suy)
2573 K, 35 MPa
Nhiệt lượng nóng chảy 2,60 kJ·mol−1
Nhiệt lượng bay hơi 97,42 kJ·mol−1
Nhiệt dung 28,230 J·mol−1·K−1

Áp suất hơi

P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
ở T (K) 554 617 697 802 946 1153
Tính chất nguyên tử
Trạng thái ôxi hóa +1, 0, -1Bazơ mạnh
Độ âm điện 0,93 (Thang Pauling)
Năng lượng ion hóa Thứ nhất: 495,8 kJ·mol−1
Thứ hai: 4562 kJ·mol−1
Thứ ba: 6910,3 kJ·mol−1
Bán kính cộng hoá trị empirical: 186 pm
Bán kính liên kết cộng hóa trị 166±9 pm
Bán kính Van der Waals 227 pm
Thông tin khác
Cấu trúc tinh thể Lập phương tâm khối
Vận tốc âm thanh thin rod: 3200 m·s−1 (at 20 °C)
Độ giãn nở nhiệt 71 µm·m−1·K−1 (at 25 °C)
Độ dẫn nhiệt 142 W·m−1·K−1
Điện trở suất at 20 °C: 47,7 n Ω·m
Tính chất từ Thuận từ
Mô đun Young 10 GPa
Mô đun cắt 3,3 GPa
Mô đun nén 6,3 GPa
Độ cứng theo thang Mohs 0,5
Độ cứng theo thang Brinell 0,69 MPa
Số đăng ký CAS 7440-23-5
Đồng vị ổn định nhất
Bài chính: Đồng vị của Natri
iso NA Chu kỳ bán rã DM DE (MeV) DP
22Na Tổng hợp 2.602 năm β+γ 0.5454 22Ne*
1.27453(2)[1] 22Ne
εγ - 22Ne*
1.27453(2) 22Ne
β+ 1.8200 22Ne
23Na 100% 23Na ổn định với 12 nơtron

Natri (na-tri,[2] bắt nguồn từ từ tiếng Latinh mới: natrium) là tên một nguyên tố hóa học hóa trị 2 trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Na và số nguyên tử bằng 11. Natri là kim loại mềm, màu trắng bạc, hoạt động mạnh, và thuộc nhóm kim loại kiềm; nó chỉ có một đồng vị bền là 23Na. Kim loại nguyên chất không có mặt trong tư nhiên nhưng để có được dạng này phải điều chế từ các hợp chất của nó; natri được Humphry Davy cô lập đầu tiên năm 1807 bằng cách điện phân natri hyđrôxit. Natri là nguyên tố phổ biến nhất thứ 6 trong vỏ Trái Đất, và có mặt trong nhiều loại khoáng vật như felspat, sodalitđá muối. Nhiều loại muối natri là những hợp chất hòa tan mạnh trong nước, và natri của chúng bị rò rỉ do hoạt động của nước nên clo và natri là các nguyên tố hòa tan phổ biến nhất theo khối lượng trong các vùng biển trên Trái Đất.

Nhiều hợp chất natri được sử dụng rộng rãi như natri hydroxide để làm xà phòng, và natri clorua dùng làm chất tan băng và là một chất dinh dưỡng (muối ăn). Natri là một nguyên tố thiết yếu cho tất cả động vật và một số thực vật. Ở động vật, các ion natri được dùng làm chất đối nghịch với các ion kali để tạo thành các điện tích trên các màng tế bào, cho phép truyền các xung thần kinh khi điện tích bị mất đi. Nhu cầu thiết yếu của natri đối với động vật làm cho nó được phân loại là một khoáng vô cơ trong khẩu phần ăn.

Tính chất[sửa | sửa mã nguồn]

Quang phổ vạch của natri thể hiện đường D.
Thí nghiệm ngọn lửa chủ động với natri cho ánh sáng màu vàng.

Tính chất vật lý[sửa | sửa mã nguồn]

Natri ở điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn là một kim loại mềm, màu bạc, khi bị ôxy hóa chuyển sang màu trắng xám trừ khi nó được cất giữ trong dầu hoặc khí trơ. Natri có thể bị cắt dễ dàng bằng dao, và là một chất dẫn nhiệt và điện tốt. Các tính chất này thay đổi rõ rệt khi tăng áp suất: ở 1,5 Mbar, màu sắc thay đổi từ bạc sang đen; ở 1,9 Mbar vật liệu trở nên trong, có màu đỏ; và ở 3 Mbar natri là chất rắn trong suốt không màu. Tất cả các đồng phân ở áp suất cao này là chất cách điện và electride.[3]

Khi natri hoặc các hợp chất của natri cháy, chúng chuyển thành màu vàng,[4] do các electron ở lớp 3s của natri bị kích thích phát ra photon khi chúng từ phân lớp 3p trở về 3s; bước sóng của các photon này tương ứng với đường D có giá trị 589,3 nm. Tương tác orbitan liên quan đến electron trong phân lớp 3p chia đường D thành 2; cấu trúc siêu mịn liên quan đến cả 2 orbitan tạo ra nhiều đường hơn.[5]

Tính chất hóa học[sửa | sửa mã nguồn]

Natri thường ít phản ứng hơn kali và phản ứng mạnh hơn liti.[6] Natri nổi trong nước và có phản ứng mãnh liệt với nước, tạo ra hiđrô và các ion hiđrôxit. Nếu được chế thành dạng bột đủ mịn, natri sẽ tự bốc cháy trong không khí.[7] Kim loại natri có tính khử mạnh, để khử các ion natri cần −2.71 vôn.[8] Do đó, để tách natri kim loại từ các hợp chất của nó cần sử dụng một lượng năng lượng lớn.[7] Tuy nhiên, kali và liti còn có mức âm nhiều hơn.[9]

Đồng vị[sửa | sửa mã nguồn]

Có 20 đồng vị của natri đã được biết đến. Đồng vị ổn định duy nhất là 23Na. Natri có hai đồng vị phóng xạ nguồn gốc vũ trụ là (22Na, chu kỳ bán rã = 2,605 năm; 24Na, chu kỳ bán rã ≈ 15 giờ). Tất cả các đồng vị còn lại có chu kỳ bán rã nhỏ hơn một phút.[10] Hai đồng phân hạt nhân đã được phát hiện, đồng phân có thời gian tồn tại lâu hơn 24mNa có chu kỳ bán rã khoảng 20,2 micro giây. Phát xạ neutron cấp, như các vụ tai nạn hạt nhân, chuyển đổi một số 23Na trong máu người thành 24Na; bằng cách đo hàm lượng 24Na tương quan với 23Na, liều trị phát xạ nơtron cho bệnh nhân có thể tính toán được.[11]

Sự phổ biến[sửa | sửa mã nguồn]

23Na được tạo ra từ quá trình đốt cháy cacbon trong các sao bởi sự hợp hạch của hai nguyên tử cacbon; quá trình này cần nhiệt độ trên 600 megakelvin và ngôi sao có khối lượng ít nhất bằng 3 lần khối lượng Mặt Trời.[12] Natri là nguyên tố tương đối phổ biến trong các ngôi saoquang phổ vạch D của nguyên tố này là nằm trong số các vạch rõ nhất từ ánh sáng của các sao. Natri chiếm khoảng 2,6% theo khối lượng của vỏ Trái Đất, làm nó trở thành nguyên tố phổ biến thứ sáu nói chung và là kim loại kiềm phổ biến nhất[13]. Trong môi trường liên sao, natri được xác định bằng đường D; mặc dò nó có nhiệt độ hóa hơi cao, sự phổ biến của nó cho phép tàu Mariner 10 phát hiện nó trong khí quyển của Sao Thủy.[14] Natri còn được phát hiện trong ít nhất một sao chổi; các nhà thiên văn học trong quá trình quan sát sao chổi Hale-Bopp năm 1997 đã quan sát được đuôi sao chổ bằng natri, nó bao gồm các nguyên tử trung hòa điện và kéo dài khoảng 50 triệu km.[15]

Lịch sử[sửa | sửa mã nguồn]

Natri đã được biết đến trong các hợp chất, nhưng đã không được cô lập cho đến tận năm 1807 khi Humphry Davy điều chế ra nó bằng cách điện phân xút ăn da. Ở châu Âu thời Trung cổ các hợp chất của natri với tên Latin sonadum đã được sử dụng như là thuốc chữa đau đầu. Ký hiệu của natri, Na, có nguồn gốc từ tên Latinh kiểu mới của hợp chất phổ biến nhất của nó có tên gọi natrium, có nguồn gốc từ nítron trong tiếng Hy Lạp, một dạng của muối tự nhiên.

Sản xuất[sửa | sửa mã nguồn]

Chỉ có khoảng 100.000 tấn natri kim loại được sản xuất hàng năm[16] Natri kim loại được sản xuất thương mại đầu tiên năm 1855 bằng cách khử cacbon nhiệt từ natri cacbonat ở 1100 °C, hay còn gọi là công nghệ Deville:[17][18][19]

Na2CO3 + 2 C → 2 Na + 3 CO

Quá trình liên quan dựa trên sự khử natro hydroxit được phát triển năm 1886.[17]

Natri hiện được sản xuất thương mại bằng phương pháp điện phân natri clorua nóng chảy, theo công nghệ được cấp bẳng sáng chế năm 1924.[20][21] Phương pháp này rẻ tiền hơn so với phương pháp cũ là điện phân xút ăn da nóng chảy Natri hiđroxit. Natri kim loại có giá khoảng 15 đến 20 xent Mỹ trên một pao (0,30 USD/kg đến 0,45 USD/kg) năm 1997 nhưng loại dùng trong các phản ứng hóa học (ACS) của natri có giá khoảng 35 USD trên pao (75 USD/kg) vào năm 1990. Nó là kim loại rẻ tiền nhất tính theo khối lượng.

Natri dạng thuống thử được cung cấp với số lượng hàng tấn có giá khoảng US$3.30/kg năm 2009; số lượng mua ít hơn có giá khác nhau dao động trong khoảng US$165/kg; giá cao một phần là do chi phí vận chuyển vật liệu độc hại.[22]

Ứng dụng[sửa | sửa mã nguồn]

Natri trong dạng kim loại của nó là thành phần quan trọng trong sản xuất este và các hợp chất hữu cơ. Kim loại kiềm này là thành phần của clorua natri (NaCl)(muối ăn) là một chất quan trọng cho sự sống. Các ứng dụng khác còn có:

  • Trong một số hợp kim để cải thiện cấu trúc của chúng.
  • Trong xà phòng (trong hợp chất với các axít béo).
  • Để làm trơn bề mặt kim loại.
  • Để làm tinh khiết kim loại nóng chảy.
  • Trong các đèn hơi natri, một thiết bị cung cấp ánh sáng từ điện năng có hiệu quả.
  • Như là một chất lỏng dẫn nhiệt trong một số loại lò phản ứng nguyên tử.

Hợp chất[sửa | sửa mã nguồn]

Clorua natri, được biết đến nhiều hơn như muối ăn, là hợp chất phổ biến nhất của natri, nhưng natri còn có mặt trong nhiều khoáng chất, chẳng hạn amphibôn, cryôlit, muối mỏ, diêm tiêu, zêôlit, v.v. Các hợp chất của natri rất quan trọng trong các công nghiệp hóa chất, thủy tinh, luyện kim, sản xuất giấy, dầu mỏ, xà phòngdệt may. Nói chung xà phòng là muối của natri với các axít béo.

Các hợp chất quan trọng nhất đối với công nghiệp là muối (NaCl), sôđa khan (Na2CO3), bột nở (NaHCO3), xút ăn da (NaOH), diêm tiêu Chile (NaNO3), đi- và tri-natri phốtphat, thiôsulfat natri (hypô, Na2S2O3·5H2O), và borax (Na2B4O7·10H2O).

Cảnh báo[sửa | sửa mã nguồn]

Dạng bột của natri là chất nổ mạnh trong nước và là chất độc có khả năng liên kết và rời liên kết với nhiều nguyên tố khác. Làm việc hay tiếp xúc với natri phải cực kỳ cẩn thận trong mọi lúc, mọi nơi. Natri phải được bảo quản trong khí trơ hay dưới các lớp dầu mỏ.

Sinh lý học và ion Na[sửa | sửa mã nguồn]

Các ion natri đóng vai trò khác nhau trong nhiều quá trình sinh lý học. Ví dụ, các tế bào dễ bị kích thích dựa vào sự tiếp nhận ion Na+ để sinh ra sự phân cực. Một ví dụ của nó là biến đổi tín hiệu trong hệ thần kinh trung ương.

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]

Chú thích[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Endt, P. M. ENDT, ,1 (1990) (12/1990). “Energy levels of A = 21-44 nuclei (VII)”. Nuclear Physics A 521: 1. doi:10.1016/0375-9474(90)90598-G. 
  2. ^ http://tratu.coviet.vn/hoc-tieng-anh/tu-dien/lac-viet/V-V/na-tri.html, truy cập ngày 24 tháng 7 năm 2015.
  3. ^ Gatti, M.; Tokatly, I.; Rubio, A. (2010). “Sodium: A Charge-Transfer Insulator at High Pressures”. Physical Review Letters 104 (21): 216404–1 to 216404–4. arXiv:1003.0540. Bibcode:2010PhRvL.104u6404G. doi:10.1103/PhysRevLett.104.216404. 
  4. ^ Schumann, Walter (5 tháng 8 năm 2008). Minerals of the World (ấn bản 2). Sterling. tr. 28. ISBN 978-1-4027-5339-8. OCLC 637302667. 
  5. ^ Citron, M. L.; Gabel, C.; Stroud, C.; Stroud, C. (1977). “Experimental Study of Power Broadening in a Two-Level Atom”. Physical Review A 16 (4): 1507. Bibcode:1977PhRvA..16.1507C. doi:10.1103/PhysRevA.16.1507. 
  6. ^ De Leon, N. “Reactivity of Alkali Metals”. Indiana University Northwest. Truy cập ngày 7 tháng 12 năm 2007. 
  7. ^ a ă Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (ấn bản 2), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-7506-3365-4 
  8. ^ Atkins, Peter W.; de Paula, Julio (2002). Physical Chemistry (ấn bản 7). W. H. Freeman. ISBN 978-0-7167-3539-7. OCLC 3345182. 
  9. ^ Davies, Julian A. (1996). Synthetic Coordination Chemistry: Principles and Practice. World Scientific. tr. 293. ISBN 978-981-02-2084-6. OCLC 717012347. 
  10. ^ Audi, Georges; Bersillon, O.; Blachot, J.; Wapstra, A.H. (2003). “The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties”. Nuclear Physics A 729: 3–128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. 
  11. ^ Sanders, F. W.; Auxier, J. A. (1962). “Neutron Activation of Sodium in Anthropomorphous Phantoms”. HealthPhysics 8 (4): 371–379. doi:10.1097/00004032-196208000-00005. PMID 14496815. 
  12. ^ Denisenkov, P. A.; Ivanov, V. V. (1987). “Sodium Synthesis in Hydrogen Burning Stars”. Soviet Astronomy Letters 13: 214. Bibcode:1987SvAL...13..214D. 
  13. ^ Lide, D. R. biên tập (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (ấn bản 86). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5. 
  14. ^ Tjrhonsen, Dietrick E. (17 tháng 8 năm 1985). “Sodium found in Mercury's atmosphere”. BNET. Truy cập ngày 18 tháng 9 năm 2008. 
  15. ^ Cremonese, G; Boehnhardt, H; Crovisier, J; Rauer, H; Fitzsimmons, A; Fulle, M; Licandro, J; Pollacco, D và đồng nghiệp (1997). “Neutral Sodium from Comet Hale–Bopp: A Third Type of Tail”. The Astrophysical Journal Letters 490 (2): L199–L202. arXiv:astro-ph/9710022. Bibcode:1997ApJ...490L.199C. doi:10.1086/311040. 
  16. ^ Alfred Klemm, Gabriele Hartmann, Ludwig Lange, "Sodium and Sodium Alloys" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2005, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a24_277
  17. ^ a ă Eggeman, Tim; Updated By Staff (2007). Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. John Wiley & Sons. doi:10.1002/0471238961.1915040912051311.a01.pub3. ISBN 0-471-23896-1. 
  18. ^ Oesper, R. E.; Lemay, P. (1950). “Henri Sainte-Claire Deville, 1818–1881”. Chymia 3: 205–221. doi:10.2307/27757153. JSTOR 27757153. 
  19. ^ Banks, Alton (1990). “Sodium”. Journal of Chemical Education 67 (12): 1046. Bibcode:1990JChEd..67.1046B. doi:10.1021/ed067p1046. 
  20. ^ Pauling, Linus, General Chemistry, 1970 ed., Dover Publications
  21. ^ “Los Alamos National Laboratory – Sodium”. Truy cập ngày 8 tháng 6 năm 2007. 
  22. ^ “007-Sodium Metal”. Mcssl.com. Truy cập ngày 27 tháng 11 năm 2010.