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Natrium


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Natrium (v. ägypt. neter = Soda ) chem. Symbol Na ist ein chemisches Element . Es gehört zur 1. Hauptgruppe des Periodensystems und hat die Ordnungszahl 11. Natrium ist ein weiches wachsartiges hochreaktives Alkalimetall das eine hohe Strom- und besitzt.
Eigenschaften
Natrium - Magnesium
Li
Na
K   
 
 

Periodensystem
Allgemein
Name Symbol Ordnungszahl Natrium Na 11
Serie Alkalimetalle
Gruppe Periode Block 1 (IA) 3 s
Aussehen silbrig weiß
Atomar
Atomgewicht 22 989770
Atomradius (berechnet) 180 (190) pm
Kovalenter Radius 154 pm
van der Waals-Radius 227 pm
Elektronenkonfiguration [ Ne ]3s 1
Elektronen pro Energieniveau 2 8 1
Oxidationszustände ( Oxid ) 1 (stark basisch )
Kristallstruktur kubisch raumzentriert
Physikalisch
Aggregatzustand ( Magnetismus ) fest ( unmagnetisch )
Dichte Mohshärte 968 kg/m 3 0 5
Schmelzpunkt 370 87 K (97 72° C )
Siedepunkt 1156 K (883°C)
Molares Volumen 23 78·10 -3 m 3 /mol
Verdampfungswärme 96 96 kJ/mol
Schmelzwärme 2 598 kJ/mol
Dampfdruck 1 43·10 -5 Pa bei 1234 K
Schallgeschwindigkeit 3200 m/s bei 293 15 K
Verschiedenes
Elektronegativität 0 93 ( Pauling-Skala )
Spezifische Wärmekapazität 1230 J/(kg*K)
Elektrische Leitfähigkeit 21·10 6 S /m
Wärmeleitfähigkeit 141 W/(m*K)
1. Ionisierungsenergie 495 8 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie 4562 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie 6910 3 kJ/mol
4. Ionisierungsenergie 9543 kJ/mol
5. Ionisierungsenergie 13354 kJ/mol
6. Ionisierungsenergie 16613 kJ/mol
7. Ionisierungsenergie 20117 kJ/mol
8. Ionisierungsenergie 25496 kJ/mol
9. Ionisierungsenergie 28932 kJ/mol
10. Ionisierungsenergie 141362 kJ/mol
Stabilste Isotope
Isotop NH t 1/2 ZM ZE M eV ZP
22 Na {syn.} 2 602 a ε 2 842 22 Ne
23 Na 100% Na ist stabil mit 12 Neutronen
NMR-Eigenschaften
23 Na
Kernspin 3/2
gamma 7 076·10 7 rad / T
Empfindlichkeit 100%
Larmorfrequenz bei B = 4 7 T 52 9 M Hz
SI -Einheiten und Standardbedingungen werden benutzt
sofern nicht anders angegeben.

Inhaltsverzeichnis

Vorkommen

Natrium ist ein relativ häufig vorkommendes Dies trifft auch für das Weltall zu. ausgestrahlten Licht vieler Himmelskörper auch dem der Sonne können die gelben Spektrallinen der D-Serie nachgewiesen werden.
In der Erdkruste ist Natrium das Element. Es kommt aber nicht elementar vor. Natriumdepots sind die Ozeane mit 10 bis 11 g Na + pro l Meerwasser sowie Salzlager und Mineralvorkommen . Wichtige natürlich vorkommende Minerale sind :
  • Steinsalz (Halit) ............................. NaCl
  • Natronsalpeter (Chilesalpeter) ...... NaNO 3
  • Kryolith (Eisstein) ......................... Na 3 [AlF 6 ]
  • Natronfeldspat (Albit) ................... Na[AlSi 3 O 8 ].

Eigenschaften und Verhalten

Analog den anderen Alkalimetallen reagiert Natrium anderen Elementen und Verbindungen sehr heftig und kommt der natürlichen Umwelt nur in gebundener Form vor. Natrium heftig mit Wasser unter Bildung von Natriumhydroxid Freisetzung von Wasserstoff. Durch die hohe Reaktionswärme es auf. Bei feiner Verteilung des Natriums Reaktionsoberfläche) kann es sich entzünden. Wegen des gesetzten Wasserstoffs kann es bei Luftzutritt zu oder Explosionen kommen.
In Luft entzündet es sich in der erst bei einer Temperatur oberhalb von 388 (115°C). Die dann einsetzende Verbrennung unter einer gelbgefärbten Flamme führt zum Natriumperoxid Na 2 O 2 und nicht zum einfachen Oxid Na 2 O. In getrocknetem Sauerstoff ist Natrium dagegen beständig und kann sogar ohne Selbstentzündung geschmolzen
Kleinere Mengen Natrium werden unter Petroleum aufbewahrt. Für größere Mengen gibt es Handhabungssysteme mit Schutzgasatmosphäre.
Natriumbrände lassen sich mit Natriumcarbonat Kochsalz trockenem Zement löschen.

Anwendungen

Metallisches Natrium ist eine essentielle Komponente der Herstellung von Estern und organischen Verbindungen.
Na + -Ionen spielen eine wichtige Rolle bei der des Wasserhaushaltes von Lebewesen (Regulierung durch osmotischen sowie bei der Übertragung von Nervenimpulsen. Die von Na + als Mineralstoff ist für Lebewesen daher essentiell. Weitere :
  • Gefügeverbesserung von Werkstoffen z.B zur Desoxidation und Kornfeinung in
  • Herstellung von Titan Niob und Tantal : Reduzierung der Oxide und Halogenide .
  • Trocknen von halogenfreien Lösemitteln
  • NaK ein Werkstoff aus Natrium und Kalium zur Wärmeverschiebung (heat transfer material).
  • zur "Kühlung" von Ventilen in Hochleistungsmotoren. Hier sorgt das in Ventilen eingeschlossene flüssige Natrium aufgrund seiner hohen für eine schnelle Abführung der Wärme von Ventilsitzen in den Ventilschaft.
  • Natrium-Dampf-Lampen zählen zu den zu den effektivsten
Natrium bzw. Na + -Kationen werden in vielen weiteren Anwendungen eingesetzt. Rohstoff werden dort aber Natriumverbindungen eingesetzt.

Historie

Natriumverbindungen sind seit langem bekannt. Die des Elements gelang als erstem Sir Humphry Davy durch Elektrolyse von geschmolzenem Natriumhydroxid unter von Voltaschen Säulen als Stromquelle.

Herstellung

Die großtechnische Herstellung von Natrium erfolgt durch Schmelzflusselektrolyse von trockenem Natriumchlorid in einer Downs-Zelle. Schmelzpunkterniedrigung wird ein Salzgemisch aus Calcium- (46%) (28%) und Bariumchlorid (26%) eingesetzt. Die zylindrische besteht aus einer mittigen Graphitanode über der entstehende Chlorgas abgezogen wird. Oberhalb der kleeblattförmig die Graphitanode angeordneten Stahlblechkathoden wird das flüssige abgezogen und nach einer Zwischenlagerung einem Reinigungsprozess

Anodenvorgang:
2 Cl - -> Cl 2 + 2e -

Kathodenvorgang
Na + + e - -> Na 0

Gesamtvorgang :
                            Elektrolyse
2 Na + + 2 Cl - -------------> 2 Na + Cl 2

Seit Einführung der Chlor-Alkali-Schmelzfluss-Elektrolyse hat sich Preis für Natrium drastisch verringert. Heute ist volumenbezogen das preiswerteste Metall überhaupt.

Technisch wichtige Verbindungen

Links




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