Teorija

Nātrijs
per_sist_Na.PNG
Nātrijs dabā un tā iegūšana
Pēc ķīmisko elementu izplatības Zemes garozā nātrijs ieņem 6. vietu. Tas konstatēts arī Saules atmosfērā un starpzvaigžņu telpā. Savas ķīmiskās aktivitātes dēļ nātrijs dabā brīvā veidā nav sastopams. Nātriju saturošie minerāli ir visai izplatīti. Pazīstamākais nātrija savienojums, kas sastopams Zemes garozā un hidrosfērā, ir nātrija hlorīds - NaCl (minerāls halīts, vārāmais sāls). Tas nereti veido 1,5 km biezu slāni t. s. akmeņsāls veidā. Lielākās akmeņsāls atradnes ir Vācijā, ASV, Austrijā, Francijā, Polijā, Indijā, Ķīnā, Krievijā, Ukrainā.
Milzīgi nātrija hlorīda daudzumi izšķīdušā veidā atrodas okeānu, jūru un sālsezeru ūdeņos, kur šīs vielas masa izsakāma ar astronomisku skaitli - 3,81016 tonnas.
Ir aprēķināts, ka kopējais vārāmā sāls apjoms uz Zemes ir aptuveni 20000000km3. Ar šo sāli varētu pārsegt visus kontinentus 134 metrus biezā slānī.
Gigantiska nātrija sāļu krātuve ir Kaspijas jūras austrumu piekrastē Karabogazgola līcī. Tur iegūst minerālus mirabilītu jeb glaubersāli Na2SO410H2O, astrahanītu Na2SO4MgSO44H2O, kā arī halītuNaCl u.c. Prāvas nātrija nitrāta NaNO3 nogulas, kas tagad ir izsīkušas, bija Čīlē, tāpēc šo sāli tagad sauc par Čīles salpetri. Armēnijā un Sibīrijā ir bagātas trona Na2CO32H2O atradnes. Vēl nātrijs dabā sastopams minerālu kriolīta Na3AlF6, boraka Na2B4O710H2O, kā arī alumosilikātu un silikātu veidā.
 
Nātriju iegūst, elektrolizējot izkausētu nātrija hlorīdu NaCl, retāk nātrija hidroksīdu NaOH.
NaClt0Na++Cl|2K()2Na++2e2NaA(+)2Cl2eCl2____________________________2NaClelektrolīze,t02Na+Cl2
Nātrija īpašības
Vienkāršas vielas veidā nātrijs ir viegls, mīksts metāls ar pelēcīgi sudrabainu spīdumu (svaigā griezumā). Tas ir gandrīz 3 reizes vieglāks par alumīniju un nedaudz vieglāks par ūdeni. Gaisā nātrijs strauji oksidējas un pārvēršas irdenos oksidēšanās produktos. Laboratorijās to visbiežāk uzglabā petrolejā.
                                 Na.PNGNa2.PNG
Reakcijā ar gaisu vai tīru skābekli nātrijs veido nātrija peroksīdu Na2O2.
Nātrijs reaģē ar visiem nemetāliem. Ar fluoru un hloru tas savienojas parastos apstākļos. Nātrija gabaliņu un sēra pulvera maisījums sprakšķēdams uzliesmo, ja to nedaudz paberzē piestiņā. Paaugstinātā temperatūrā nātrijs reaģē ar ūdeņradi, bromu, jodu, fosforu un oglekli, bet elektriskajā lokā tas savienojas arī ar slāpekli. Reakcijā ar oglekli nātrijs veido nātrija karbīdu Na2C2.
Nātrijs reaģē ar daudzām saliktām vielām, arī ar ūdeni. Šajā reakcijā izdalās tik daudz siltuma, ka nātrijs, kas peld virs ūdens, izkūst un šķidras lodītes veidā pārvietojas pa ūdens virsmu tik ilgi, līdz pilnīgi izreaģē, veidojot nātrija hidroksīdu un ūdeņradi.
Please install Adobe Flash player to see the video.
Nātrija hidroksīda klātbūtni šķīdumā pierāda ar indikatoru, bet ūdeņradi konstatē, to aizdedzinot pie mēģenes vaļējā gala.
Sārmu metālu reakcijas ar koncentrētām skābēm ir aktīvas oksidēšanās - reducēšanās reakcijas, kuras var izraisīt eksploziju, tomēr nātrija iedarbība ar koncentrētu sālsskābi noris samērā mierīgi. Šajā reakcijā nātrijs reaģē gan ar ūdeni, gan ar hlorūdeņradi - izdalās ūdeņradis, bet sālsskābē pēc neilga laika parādās baltas nātrija hlorīda nogulsnes, jo veidojas piesātināts šķīdums.
Nātrija izmantošana
Nozīmīgākās nātrija izmantošanas nozares ir metalurģija, atomenerģētika un organiskā sintēze. Natrotermijas metodi lieto kālija, skandija, cirkonija, titāna un vairāku grūti kūstošu metālu reducēšanai no to savienojumiem.
Nātriju izmanto metālu sakausējumos, piemēram, neliela šā metāla piedeva svinam palielina tā stiprību.
Nātrija spuldzes ir gāzizlādes gaismas avots, kura spēcīgo optisko starojumu rada elektriskā izlāde nātrija tvaikos. Spuldzes dod dzeltenu vai dzelteni baltu gaismu, ko izmanto gan āra, gan telpu apgaismošanā. Nātrija tvaikus izmanto arī kosmosa tehnikā kā spēcīgu gaismas atstarotāju. No raķetēm izsviesto nātrija tvaiku spīdēšanu novēro caur speciālām ierīcēm un precizē raķetes koordinātas. Nātriju, bet sevišķi nātrija un kālija sakausējumu lieto par siltumnesēju (dzesētāju, siltuma regulētāju) atomenerģētikā.
Nātrija savienojumi
Nātrija oksīds Na2O ir balta, kristāliska viela, kas parastos apstākļos reakcijā ar skābekli neveidojas. To var iegūt, karsējot nātrija peroksīda un nātrija maisījumu vai sakausējot nātriju ar nātrija hidroksīdu.
Nātrija peroksīds Na2O2 ir gaiši dzeltena, kristāliska viela. Tā rodas nātrija reakcijā ar skābekli. Nātrija peroksīds ūdens klātbūtnē hidrolizējas, veidojot nātrija hidroksīdu un ūdeņraža peroksīdu. Ja nātrija peroksīda un ūdens maisījumu silda, var iegūt skābekli, jo ūdeņraža peroksīds sadalās:
 
Na2O2+2H2O2NaOH+H2O2|22H2O22H2O+O2_________________________________2Na2O2+2H2O4NaOH+O2
Nātrija peroksīdu nereti izmanto skābekļa iegūšanai laboratorijā, kā arī audumu un citu materiālu balināšanai.
Nātrija peroksīds ir spēcīgs oksidētājs, tāpēc tas ir ugunsnedrošs. Tas saista oglekļa (IV) oksīdu un izdala skābekli:
2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2
Šo reakciju izmanto gaisa reģenerēšanai telpās, zemūdenēs, gāzmaskās, respiratoros.
Nātrija hidroksīds NaOH (nātrija sārms, kodīgais nātrijs, kaustiskā soda) ir balta, kristāliska viela, ko rūpniecībā iegūst, elektrolizējot nātrija hlorīda šķīdumu vai karstam nātrija karbonāta (sodas) Na2CO3 šķīdumam reaģējot ar kalcija hidroksīdu.
Nātrija hidroksīds labi šķīst ūdenī, tāpēc vaļējā traukā tas saista mitrumu no gaisa un izplūst. Saskarē ar gaisu tas saista arī oglekļa (IV) oksīdu, tāpēc tehniskais nātrija hidroksīds satur aptuveni 3 % nātrija karbonāta.
Nātrija hidroksīds pieder pie stiprajiem sārmiem, tā koncentrēts šķīdums sasēd papīru, audumu, stiklu, rada ādas apdegumus.
Nātrija hidroksīdu izmanto ķīmiskajā rūpniecībā ziepju, papīra, mākslīgo šķiedru, krāsu, laku un citu organisko vielu iegūšanai. Tas nepieciešams gāzu, naftas, eļļu un dažādu organisku šķīdinātāju attīrīšanai, to lieto arī sārmu akumulatoros.
Nātrija hlorīds NaCl (vārāmais sāls, halīts) ir bezkrāsaina, kristāliska viela, kas sasmalcinātā veidā ir balta. Nātrija hlorīds ir viens no visvairāk izmantotajiem sāļiem. Tas nepieciešams cilvēka un dzīvnieka organismam. Cilvēkam diennaktī jāuzņem 10...15 gramus vārāmā sāls.
Nātrija hlorīdu lieto pārtikā, pārtikas rūpniecībā, medicīnā, taču galvenais vārāmā sāls patērētājs ir ķīmiskā rūpniecība. No nātrija hlorīda iegūst nātriju, hloru, nātrija hidroksīdu, kalcinēto sodu Na2CO3, dzeramo sodu NaHCO3 u.c. Laboratorijās nātrija hlorīdu izmanto arī hlorūdeņraža un sālsskābes iegūšanai, iedarbojoties uz sausu vārāmo sāli ar koncentrētu sērskābi.
Nātrija nitrāts NaNO3 jeb Čīles salpetris ir vērtīgs mēslošanas līdzeklis, ko izmanto arī kā oksidētāju stikla rūpniecībā.
Nātrija sulfāta kristālhidrātu  Na2SO410H2O jeb glaubersāli lieto stikla ražošanā, nātrija silikāta Na2SiO3 iegūšanai, to izmanto arī medicīnā un veterinārijā.
Nātrija pierādīšana
Na+ katjonu pazīšanai izmanto bezkrāsainu gāzes liesmu - tā krāsojas dzeltena.
Na_liesma.PNG
 
Atsauce:
Bergmanis U. Neorganiskā ķīmija vidusskolām, "Lielvārds",1996, 56 - 50.