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钠一化学性质活泼的元素

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钠(Natrium)是一种金属元素,元素符号是Na,英文名Sodium。在周期表中位于第3周期、第ⅠA族,是碱金属元素的代表,质地柔软,能与水反应生成氢氧化钠,放出氢气,化学性质较活泼。钠元素以盐的形式广泛的分布于陆地和海洋中,钠也是人体肌肉组织和神经组织中的重要成分之一。体内钠大约有77~100克,约占体重的0.15%, 其中细胞外液占45%~50%,细胞内9%~10%, 骨骼占40%~47%。伏特在19世纪初发明了电池后,各国化学家纷纷利用电池分解水成功。英国化学家汉弗里·戴维坚持不懈地从事于利用电池分解各种物质的实验研究。他通过电解熔融碳酸钠中获得了金属钠。 戴维将钠命名为Sodium,因为钠是从碳酸钠(Soda)中得到的,它仍然保留在英文中。钠的化学符号Na来自它的拉丁文名称Natrium。
物理性质钠为银白色立方体结构金属,质软而轻可用小刀切割,密度比水小,为0.968g/cm3,熔点97.72℃,沸点883℃。其晶体结构是由钠原子通过金属键结合起来的体心立方晶格。由于每个钠原子只有一个价电子,其固体摩尔原子体积较大,因而使它的晶体中金属键结合力较弱,这就使得金属钠具有很低的密度、硬度和熔点。新切面有银白色光泽,在空气中氧化转变为暗灰色。钠是热和电的良导体,具有较好的导磁性,钾钠合金(液态)是核反应堆导热剂。在钠的金属晶体中有活动性较大的自由电子,因而它有良好的导电性。在光的作用下,电子获得能量,从金属表面逸出,产生光电效应。钠单质还具有良好的延展性,硬度也低,能够溶于汞和液态氨,溶于液氨形成蓝色溶液。在-20℃时变硬。 已发现的钠的同位素共有22种,包括钠-18至钠-37,其中只有钠-23是稳定的,其他同位素都带有放射性。切割金属钠化学性质钠是周期系中最活泼的金属元素之一,具有很高的反应活性。它能与电负性较大的非金属元素如氧、硫、氮、氢以及卤素等直接作用,一般是形成离子型化合物。常温和加热时分别与氧气化合(4Na+O22Na2O,2Na+O2Na2O2),和水剧烈反应(2Na+2H2O2NaOH+H2↑),量大时发生爆炸。钠还能在二氧化碳中燃烧(2Na+2CO2Na2CO3+CO),和电离能力很弱的液氨也能反应(2Na+2NH3(L)2NaNH2+H2↑)。钠原子的最外层只有1个电子,很容易失去,所以有强还原性。因此,钠的化学性质非常活泼,能够和大量无机物,绝大部分非金属单质反应和大部分有机物反应,在与其他物质发生氧化还原反应时,作还原剂。在高温下钠能夺取氧化物中的氧或氯化物中的氯,将金属还原。例如:TiC1+4NaTi+4NaC1。尽管钠价格较贵,但它作为还原剂,仍然被利用在稀有金属的生产上。钠在有机合成上用作还原剂,它能与醇、醚等多种有机试剂反应生成钠的有机化合物。(2Na+2ROH2RONa+H2↑)钠及其离子有特征的火焰颜色——黄色,因此在分析化学上常利用焰色反应来检验它们。钠与水反应工业用途1.作为还原剂:在国防工业中,用于将钛、锆、铌、钽等金属从其熔融的卤化物中还原出来。2.作为化工原料:用于生产多种含钠化合物,包括丁钠橡胶、氢化钠、过氧化钠、氰化钠和碳酸钠等,这些化合物在食品、生物、制药、橡胶、皮革、化工、消防、陶瓷、玻璃和水处理等多个行业中都有应用。3.制造合金:钠与汞的合金钠汞齐用作有机合成的还原剂,钠铅合金用于汽油抗爆剂的生产,钠钾合金则用作核反应堆的冷却剂和热交换剂。4.作为电光源:高压钠灯因其黄光透雾力而被广泛用于公路照明。5.作为同位素:Na-24具有放射性,用于生物学研究中的放射性示踪分析。6.在食品工业中的应用:作为中和剂、膨松剂,用于氨基酸、酱油和面制食品的制作,以及在发面过程中的微生物中和。7.在玻璃工业中的应用:用于制水玻璃、重铬酸钠、硝酸钠等多种化学品,同时也是玻璃生产的关键原料之一。8.在冶金工业中的应用:用作冶炼助熔剂、选矿用浮选剂,以及炼钢和炼锑时的脱硫剂。9.在制革工业中的应用:用于原料皮的脱脂、中和铬鞣革和提高铬鞣液碱度。10.在印染工业中的应用:用作软水剂。生理作用钠是人体中一种重要无机元素,一般情况下,成人体内钠含量大约为3200(女)~4170(男)mmol,约占体重的0.15%,体内钠主要在细胞外液,占总体钠的44%~50%,骨骼中含量占40%~47%,细胞内液含量较低,仅占9%~10%。


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