钠
钠块
钠(sodium),一种金属元素,质地软,能使水分解释放出氢。在地壳
中钠的含量为2.83%,居第六位,主要以钠盐的形式存在,如食盐(氯化钠
)、智利硝石(硝酸钠
)、纯碱(碳酸钠)等。钠也是人体肌肉和神经组织中的主要成分之一。在古汉语中,“钠”字的意思是锻铁。 化学性质
跟卤素、硫、磷、氢等非金属直接发生反应 可用性评估
跟水的反应
与盐反应
与有机物反应
管制信息
钠(*)(易制爆) 本品根据《危险化学品安全管理条例》受公安部门管制。
性状:银白立方体结构金属。新切面发光,在空气
中氧化转变为暗灰。质软而轻,密度比水小,在-20℃时变硬,遇水剧烈反应,生成氢氧化钠
和氢气
并产生大量热量而自燃或爆炸。在空气中,燃烧
时发亮黄火焰。遇乙醇
也会反应,跟乙醇的羟基
反应,生成氢气和乙醇钠,同时放出热量。能与卤素
和磷
直接化合。能还原许多氧化物
成元素
状态,也能还原金属氯化物。溶于液氨
时成蓝溶液。在氨中加热生成氨基钠
。溶于汞
生成钠汞齐
。 相对密度(H2O)0.968。熔点97.82℃。沸点881.4℃。有腐蚀性。CAS号:7440-23-5[1]
储存
少量浸放于煤油或不含游离氧和水分的矿物油中密封保存,大量通常储存在铁桶中密封保存。
用途
测定有机物中的氯。还原和氢化有机化合物。检验有机物中的氮、硫、氟。去除有机溶剂(苯、烃、醚)中的水分。除去烃中的氧、碘或氢碘酸等杂质。制备钠汞齐、醇化钠、纯氢氧化钠、过氧化钠、氨基钠等。合金。钠灯。光电池。
安全措施
贮于阴凉干燥处,远离火种、热源。少量是一般保存在石蜡或煤油中。
与氧化剂、酸类、卤素分储。
灭火:石墨粉、碳酸钠干粉、碳酸钙rct-341干粉。禁用水、氯代烃灭火。
相关参数
周期表第三周期中ⅠA族有银白金属光泽的固体,二号碱金属,碱金属中最常见的。 原子序数:11
元素性质数据
原子量:22.99
相对原子质量:22.99
原子体积(立方厘米/摩尔):23.7
元素在太阳中的含量:(ppm) 40
地壳中含量:(ppm)23000
元素在海水中的含量:(ppm)10500
晶胞参数:
a = 429.06 pm
α = 90°
晶体结构体心立方格
物质状态 固态(顺磁性)
氧化态:
Main Na+1
Other Na-1 (in liquid NH3)
电负性0.93(鲍林标度)
莫氏硬度:0.5
声音在其中的传播速率:(m/S)3200
用途
电离能 (kJ/ mol)
M - M+ 495.8
M+ - M2+ 4562.4
M2+ - M3+ 6912
M3+ - M4+ 9543
M4+ - M5+ 13353
M5+ - M6+ 16610
M6+ - M7+ 20114
M7+ - M8+ 25490
M8+ - M9+ 28933
M9+ - M10+ 141360
汽化热96.96 kJ/mol
熔化热 2.598 kJ/mol
蒸气压14.3×10-6 帕(1234K)
热导率: W/(m·K)142
电导率:20-200 (25C_+1C)uS/cm
比热1230 J/(kg·K)
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。
符号 | Z(p) | N(n) | 质量(u) | 半衰期 | 原子核自旋 | 相对丰度 | 相对丰度的变化率 |
激发能量 | | | | | |
18Na | 11 | 7 | 18.02597(5) | 1.3(4)E-21 s | (1-)# | | |
19Na | 11 | 8 | 19.013877(13) | <40 ns | (5/2+)# | | |
20Na | 11 | 9 | 20.007351(7) | 447.9(23) ms | 2+ | | |
21Na | 11 | 10 | 20.9976552(8) | 22.49(4) s | 3/2+ | | |
22Na | 11 | 11 | 21.9944364(4) | 2.6027(10) yr | 3+ | | |
23Na | 11 | 12 | 22.9897692809(29) | 稳定 | 3/2+ | 1.0000 | |
24Na | 11 | 13 | 23.99096278(8) | 14.9590(12) h | 4+ | | |
25Na | 11 | 14 | 24.9899540(13) | 59.1(6) s | 5/2+ | | |
26Na | 11 | 15 | 25.992633(6) | 碱土夜光材料1.077(5) s | 3+ | | |
27Na | 11 | 16 | 26.994077(4) | 301(6) ms | 5/2+ | | |
28Na | 11 | 17 | 27.998938(14)盘鮈鱼 | 30.5(4) ms | 1+ | | |
29Na | 11 | 18 | 29.002861(14) | 44.9(12) ms | 3/2(+#) | | 配料罐 |
30Na | 11 | 19 | 30.008976(27) | 48.4(17) ms | 2+ | | |
31Na | 11 | 20 | 31.01359(23) | 17.0(4) ms | (3/2+) | | |
32Na | 11 | 21 | 32.02047(38) | 12.9(7) ms | (3-,4-) | | |
33Na | 11 | 22 | 33.02672(94) | 8.2(2) ms | 3/2+# | | |
34Na | 11 | 23 | 34.03517(96)# | 5.5(10) ms | 1+ | | |
35Na | 11 | 24 | 35.04249(102)# | 1.5(5) ms | 3/2+# | | |
36Na | 11 | 25 | 36.05148(102)# | <260 ns | | | |
37Na | 11 | 26 | 37.05934(103)# | 1# ms [>1.5 µs] | 3/2+# | | |
| | | | | | | |
备注:画上#号的数据代表没有经过实验的证明,只是理论推测而已,而用括号括起来的代表数据不确定性。 编辑本段发现
自然界的元素有两种存在形式:一种是以单质的形态存在,叫做元素的游离态;一种是以化合物的形态存
切割金属钠
在,叫做元素的化合态。钠的化学性质很活泼,所以它在自然界里不能以游离态存在,只能以化合态存在。
在19世纪初,伏特(Volta A.G.,1745—1827,意大利科学家)发明了电池后,各国化学
家纷纷利用电池分解水成功。英国化学家戴维(Davy H.,1778—1829,英国化学家)坚持不懈地从事于利用电池分解各种物质的实验研究。他希望利用电池将苛性钾分解为氧气和一种未知的“基”,因为当时化学家们认为苛性碱也是氧化物。他先用苛性钾的饱和溶液实验,所得的结果却和电解水一样,只得到氢气和氧气。后来他改变实验方法,电解熔融的苛性钾,在阴极上出现了具有金属光泽的、类似水银的小珠,一些小珠立即燃烧并发生爆炸,形成光亮的火焰,另一些小珠不燃烧
钠在水中的反应
,只是表面变暗,覆盖着一层白膜。他把这种小小的金属颗粒投入水中,即起火焰,在水
面急速奔跃,发出刺刺的声音。就这样,戴维在1807年发现了金属钾,几天之后,他又从电解苛性钠中获得了金属钠。
戴维将钾和钠分别命名为Potassium和Sodium,因为钾是从草木灰(Potash),钠是从天然碱─苏打(Soda)中得到的,它们至今保留在英文中。钾和钠的化学符号K,Na分别来自它们的拉丁文名称Kalium和Natrium。
编辑本段物理性质
钠单质很软,可以用小刀切割。切开外皮后,可以看到钠具有银白的金属光泽,很快就会被氧化失去
[2]
光泽。钠是热和电的良导体,具有较好的导磁性,钾钠合金(液态)是原子堆导热剂。钠的密度是0.97g/cm3,比水的密度小,比煤油密度大,钠的熔点是97.81℃,沸点是882.9℃。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,溶于液氨形成蓝溶液。
钠-22可以自发进行正β衰变,放出一个正电子。
编辑本段化学性质
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
钠盐的焰反应
物质发生氧化还原反应时,作还原剂,都是由0价升为+1价,通常以离子键和共价键形式结合。金属性强,其离子氧化性弱。钠盐均溶于水。(高氯酸盐不溶)
跟氧气的反应
在常温时:4Na+O₂=2Na₂O (白粉末)
在点燃时:2Na+O₂=点燃=Na₂O₂ (淡黄粉末)
★钠在空气中点燃时,迅速熔化为一个闪亮的小球,发出黄火焰,生成过氧化钠(Na₂O₂)和少量超氧化钠(Na₂O4)淡黄的烟。过氧化钠比氧化钠稳定,氧化钠可以和氧气加热时化合成为过氧化钠,化学方程式为:2Na2O+O2=△=2Na2O2
跟卤素、硫、磷、氢等非金属直接发生反应
2.钠能跟卤素、硫、磷、氢等非金属直接发生反应,生成相应的化合物(以下反应常温下均反应),如
2Na+Cl2=2NaCl (放出大量热,生成大量白烟)
2Na+S=Na2S(硫化钠)(钠与硫研磨会发生爆炸)
2Na+Br2=2NaBr(溴化钠)(溴化钠可以用作镇静剂)
跟水的反应
在烧杯中加一些水,滴入几滴酚酞溶液,然后把一小块钠放入水中。为了安全应在烧杯上加盖玻璃片。
观察到的现象及由现象得出的结论有:
1、钠浮在水面上(钠的密度比水小)
2.钠熔成一个闪亮的小球(钠与水反应放出热量,钠的熔点低)
3.钠在水面上四处游动(有气体生成)
钠单质与水的反应
4.发出嘶嘶的响声(生成了气体,反应剧烈)
5.事先滴有酚酞试液的水变红(有碱生成)
反应方程式
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
★钠由于能跟水剧烈反应,能引起氢气燃烧甚至爆炸,所以钠失火不能用水或泡沫灭火器扑救,必须用干燥沙土来灭火。钠具有很强的还原性,可以从一些熔融的金属卤化物中把金属置换出来。由于钠极易与水反应,所以不能用钠把居于金属活动性顺序钠之后的金属从其盐溶液中置换出来,而是先和水反应生成氢氧化钠,再由氢氧化钠与盐反应。
与酸溶液反应
钠与水反应本质是和水中氢离子的反应,所以钠与盐酸反应,不是先和水反应,
钠与酸溶液的反应涉及到钠的量,如果钠少量,只能与酸反应,如钠与盐酸的反应:
2Na+2HCl=2NaCl+H2↑
如果钠过量,则优先与酸反应,然后再与酸溶液中的水反应,方程式见3
注意:钠和酸反应十分剧烈,极易产生爆炸,在试验中应注意钠的量和酸的浓度。
与盐反应
(1)与盐溶液反应
将钠投入盐溶液中,钠先会和溶液中的水反应,生成的氢氧化钠如果能与盐反应则继续反应。
如将钠投入硫酸铜溶液中:
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2↓
(2)与熔融盐反应
这类反应多数为置换反应,常见于金属冶炼工业中,如
4Na+TiCl4==熔融==4NaCl+Ti(条件为高温且需要氩气做保护气)
Na+KCl=K+NaCl(条件为高温)
★钠与熔融盐反应不能证明金属活动性的强弱
与有机物反应
钠还能与某些有机物反应,如钠与乙醇反应:
2Na + 2C2H5OH = 2C2H5ONa + H2↑(生成物为氢气和乙醇钠)
有关化学方程式
⑴与非金属单质: 2Na+H2=高温=2NaH
4Na+O2=2Na2O (白固体)
2Na+O2=点燃=Na2O2 (淡黄粉末)
⑵与金属单质反应
4Na+9Pb=加热=Na4Pb9 龙虾地笼
Na+Tl=加热=NaTl
⑶与水:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
⑷与酸: 2Na+2HCl=2NaCl+H2↑
⑸与碱; 不反应(与碱溶液反应)
⑹与盐; ①4Na+TiCl4=高温=4NaCl+Ti
6Na+2NaNO2=高温=N2↑+4Na2O
Na+KCl=高温=K+NaCl
②2Na+2H2O=2NaOH+H2↑