Նատրիում

Նատրիումի միացությունները՝ կերակրի աղը և սոդան, հայտնի են շատ հին ժամանակներից։ Եբրայերեն neter (հունարեն՝ νίτρον, լատին․՝ nitrum) բառը հանդիպել է Աստվածաշնչում որպես նյութի անվանում, որը, ըստ Սողոմոնի եռացել է քացախում^[2]։ Եգիպտոսում սոդան բնության մեջ հանդիպում է սոդայի լճերի ջրերում։ Բնական սոդան հին եգիպտացիները օգտագործել են զմռսելու, կտավների սպիտակեցման համար, խոհանոցում սննդի մեջ, ինչպես նաև ներկերի պատրաստման համար։

«Նատրիում» անվանումը ծագել է լատին․՝ natrium (հունարեն՝ νίτρον) բառից, որը փոխ են առել Մերձավոր եգիպտական լեզվից (nṯr), որտեղ նա ունեցել է այլ նշանակություններ. «սոդա», «ուտիչ նատր»^[3]։

«Na» հապավումը և natrium բառը առաջին անգամ օգտագործել են ակադեմիկոսները, հիմնադիրը՝ շվեդ բժիշկ Հակոբոս Բերցելիուս (Jöns Jakob Berzelius, 1779-1848)։ Հետագայում տարրը անվանեցին նաև սոդա (լատին․՝ sodium)։ Sodium անվանումը հավանաբար գալիս է արաբական suda բառից, որը նշանակում է «գլխացավ», քանի որ այդ ժամանակ սոդան օգտագործում էին որպես դեղ գլխացավի համար^[4]։

Մետաղական նատրիումը առաջինն անջատել է Հ․ Դևին (1807, նոյեմբերի 19), ով առաջին անգամ այդ մասին տեղեկացրել է Բեկերսկի դասախոսություններում^[5] (իր դասախոսություններում նա նշել է, որ 1807 թվականի հոկտեմբերի 6-ին հայտնաբերել է կալիումը, իսկ նատրիումը կալիումից^[6] մի քանի օր անց)։ Նա նատրիումը ստացել է խոնավ նատրիումի հիդրօքսիդը էլեկտրոլիզի ենթարկելով։

Բնության մեջ տարածված տարր է, երկրակեղևում 2,83 %, ըստ զանգվածի յոթերորդն է։ Նատրիումի գլխավոր միներալներն են՝ հալիտը, չիլիական բորակը, տենարդիտը, միրաբիլիտը, որոնք նատրիումի և նրա միացությունների ստացման հիմնական աղբյուրն են։ Ազատ վիճակում բնության մեջ չի հանդիպում, մտնում է 222 միներալների բաղադրության մեջ։

Պարունակվում է գրանիտներում մինչև 2,77 %, բազալտներում՝ 1,94 %։ Հողում և նստվածքային ապարներում՝ կավեր, թերթաքարեր, նատրումի պարունակությունը փոքր է (0,63-0,66 %)։ Լուծվելով հոսող ջրերում՝ կուտակվում է ծովերում և օվկիանոսներում, որտեղ հիմնական մետաղական տարրն է (1,035 %)։ Ծովափնյա, տափաստանային և անապատային լճերում գոլորշիացման հետևանքով անջատվող նատրիումի աղերն առաջացնում են աղային նստվածքներ։ Նատրիումի տարեկան հանույթը մոտ ${\displaystyle 10^{8}}$ տ է։

Այն կարևոր կենսատարր է, կենդանի նյութում նրա միջին պարունակությունը 0,02 % է։ Մարդու և կենդանիների օրգանիզմում մասնակցում է հանքային փոխանակությանը, օսմոտիկ ճնշման և թթվահիմնային հավասարակշռության պահպանմանը, նյարդային ազդակների հաղորդմանը։ Պարունակվում է հիմնականում արտաբջջային հեղուկներում (մարդու էրիթրոցիտներում՝ մոտ 10 մմոլ/կգ, արյան շիճուկում՝ 143 մմոլ/կգ)։

Նատրիումի քլորիդի՝ մարդու օրական պահանջը 2-10 գ է։ Նատրիումի իոնների կոնցենտրացիան օրգանիզմում կարգավորվում է ալդոստերոն հորմոնով։

Արդյունաբերության մեջ նատրիումը ստանում են միջնորմավոր էլեկտրոլիզարարներում՝ կերակրի աղի հալույթի էլեկտրոլիզով, որի հալման ջերմաստիճանն (մինչև 575-585 °C) իջեցնելու, էներգիայի ծախսը փոքրացնելու և նատրիումի գոլորշիացումը կանխելու նպատակով ավելացնում են ${\displaystyle KCl,CaCl_{2},NaF}$ և այլն։ Որպես կաթոդ օգտագործում են պղինձ կամ երկաթ, որպես անոդ՝ գրաֆիտ, որը չի փոխազդում անջատվող քլորի հետ։

${\displaystyle {\mathsf {2NaCl\ {\xrightarrow {elektroliz}}\ 2Na+Cl_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {4NaOH\ {\xrightarrow {elektroliz}}\ 4+O_{2}+2H_{2}O}}}$

Նատրումը ստանում են նաև նատրիումի կարբոնատը 1000 °C ջերմաստիճանում ածխով վերականգնելիս.

${\displaystyle {\mathsf {Na_{2}CO_{3}+2C\ {\xrightarrow {1000^{o}C}}\ 2Na+3CO.}}}$

Սենյակային ջերմաստիճանում նատրիումը սպիտակ, արծաթափայլ մետաղ է։ Բոլոր մետաղների նման նա լավ հաղորդում է էլեկտրական հոսանքը։ Նատրիումը փափուկ է՝ հեշտությամբ կտրվում է դանակով։ Նա փոքր-ինչ թեթև է ջրից և պատկանում է թեթև մետաղների թվին։ Նատրիումը դյուրահալ մետաղ է։ Եթե մի կտոր նատրիում տեղավորենք փորձանոթում և տաքացնենք, ապա նա արագ կհալչի։ Նատրիումի հալման ջերմաստիճանն է 98 °C, եռմանը՝ 882,9 °С, խտությունը՝ 968 կգ/մ³, պարամագնիսական է։

Նատրիումի և նրա միացությունների գոլորշիները բոցը ներկում են բնորոշ դեղին գույնով։ Նատրումի գոլորշիները կարմրածիրանագույն են։ Քիմիապես ակտիվ տարր է, հայտնի բոլոր միացություններում միարժեք է, օդում արագ օքսիդանում է՝ առաջացնելով օքսիդ, գերօքսիդ, հիդրօքսիդ և կարբոնատ։ Նատրումի նորմալ էլեկտրոդային պոտենցիալը -2,74 վ է, հալույթում՝ -2,4 վ։

Նատրիումը և նրա միացությունները բոցին տալիս են դեղին գույն։ Այս հատկությունը հաճախ օգտագործվում է որպես նյութում նատրիումի առկայության ստուգման միջոց։

Շատ բուռն փոխազդում է ջրի և թթուների լուծույթների հետ (ստացվում է ${\displaystyle NaOH}$ և ջրածին)։ 200-400 °C-ում միանում է ջրածնի հետ, առաջացնելով հիդրիդ՝ ${\displaystyle NaH}$ , որը սպիտակ բյուրեղական խոնավածուծ փոշի է, ուժեղ վերականգնիչ, ջրի առկայությամբ հիդրոլիզվում է։

${\displaystyle {\mathsf {2Na+H_{2}\ {\xrightarrow {250-400^{o}C,p}}\ 2NaH}}}$

Հալոգենների հետ՝ նատրիումի հալոգենիդներ. ֆտորի և քլորի հետ միանում է սովորական պայմաններում, բրոմի և յոդի հետ՝ տաքացնելիս։ Ծծմբի հետ առաջացնում է սուլֆիդ, ազոտի հետ (էլեկտրական դանդաղ պարպումների ազդեցությամբ)՝ նիտրիդ (${\displaystyle Na_{N}}$ ), ածխածնի հետ (800-900 °C) նատրիումի կարբիդ (${\displaystyle Na_{2}C_{2}}$ )։ Նատրիումը լուծվում է հեղուկ ամոնիակում։

${\displaystyle {\mathsf {Na+4NH_{3}\ {\xrightarrow {-40^{o}C}}\ Na[NH_{3}]_{4}}}}$

Հալված նատրիումի հետ (300-350 °C) ${\displaystyle NH_{3}}$ -ն առաջացնում է նատրիումամին՝ ${\displaystyle NaNH_{2}}$ , որը ջրում քայքայվող սպիտակ բյուրեղական նյութ է։ Հայտնի են բազմաթիվ նատրիումօրգանական միացություններ, որոնք որպես ալկալիացնող միջոցներ օգտագործվում են օրգանական սինթեզում։ Մետաղների հետ նատրիումը առաջացնում է համաձուլվածքներ և ներմետաղական միացություններ (${\displaystyle NaPb}$ ), որոնցից շատերը (ամալգամները, կալիումի հետ են) ուժեղ վերականգնիչներ են։

${\displaystyle {\mathsf {2Na+Cl_{2}\ {\xrightarrow {\ }}\ 2NaCl}}}$

${\displaystyle {\mathsf {6Na+N_{2}\ {\xrightarrow {\ }}\ 2Na_{3}N}}}$

Նատրիումն ունի քիմիական մեծ ակտիվություն։ Հետևաբար, նատրիումով աշխատելիս պետք է չափազանց զգույշ լինել։ Իր միացությունների մեջ նատրիումը միշտ միավալենտ է։

• Նատրումը թթվածնի հետ առաջացնում է օքսիդ ${\displaystyle Na_{2}O}$ և գերօքսիդներ ${\displaystyle Na_{2}O_{2},Na_{2}O_{4}}$ ։

Եթե փոքր գդալում հալված նատրիումը մտցնենք թթվածին պարունակող անոթի մեջ, ապա այն բոցավառվում է և այրվում պայծառ դեղին բոցով, փոխարկվելով սպիտակ պինդ նյութի՝ սպիտակ «ծխի», որը նստում է անոթի պատերին։ Այս դեպքում առաջանում են նատրիումի միացություններ թթվածնի հետ, այդ թվում (փոքր քանակով) նաև նատրիումի օքսիդը (${\displaystyle Na_{2}O}$ )՝

${\displaystyle {\mathsf {4Na+O_{2}\ {\xrightarrow {\ }}\ 2Na_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2Na+O_{2}\ {\xrightarrow {\ }}\ Na_{2}O_{2}}}}$

• Ռեակցիան ջրի հետ.

Եթե մի փոքրիկ կտոր նատրիում իջեցնենք ջրի մեջ, ապա նա իսկույն դուրս կլողա նրա երեսը, կհալչի, փոխարկվելով փայլուն կաթիլի, ջրի երեսին կշարժվի զանազան ուղղություններով և աստիճանաբար կանհետանա։ Նատրիումի և ջրի հետ փոխազդման ժամանակ ստացվում են կծու նատրոն (${\displaystyle NaOH}$ ) և ջրածին՝

${\displaystyle {\mathsf {2Na+2H_{2}O\ {\xrightarrow {\ }}\ 2NaOH+H_{2}\uparrow }}}$

Եթե ջրի մեջ իջեցրած նատրիումի կտորները մեծ լինեն, ապա պայթյուն տեղի կունենա։

• Ռեակցիան թթուների հետ

Ավելի եռանդուն, քան ջրի հետ, նատրիումը ռեակցիայի մեջ է մտնում թթուների հետ։ Եթե կոնցենտրիկ աղաթթու պարունակող բաժակի մեջ գցենք նատրիումի մի փոքրիկ կտոր, ապա կարելի է նկատել բուռն ռեակցիա, որի հետևանքով ստացվոմ են կերակրի աղի բյուրեղներ և ջրածին, իսկ ազոտական թթվի նոսր լուծույթի հետ ազոտը վերականգնվում է ամոնիումի նիտրատի՝

${\displaystyle {\mathsf {8Na+10HNO_{3}\ {\xrightarrow {\ }}\ 8NaNO_{3}+NH_{4}NO_{3}+3H_{2}O}}}$

• Ռեակցիան օդի հետ

Օդի մեջ նատրիումը արագ կերպով խամրում է և աստիճանաբար ծածկվում կեղևով, որովհետև ռեակցիայի մեջ է մտնում օդում պարունակվող թթվածնի և ջրային գոլորշիների հետ։ Դրա հետևանքով առաջանում է կծու նատրոն։ Իր հերթին կծու նատրոնի հետ ռեակցիայի մեջ է մտնում օդում պարունակվող ածխաթթու գազը, առաջացնելով սոդա (${\displaystyle Na_{2}CO_{3}}$ )։ Ուստի նատրիումը ծածկող կեղևը կազմված է կծու նատրոնից և սոդայից։

Շնորհիվ այն բանի, որ նատրիումը օդի մեջ շատ հեշտությամբ փոփոխվում է, այն պահում են նավթ պարունակող անոթի մեջ։

Նատրիումը և նրա համաձուլվածքներն օգտագործվում են միջուկային վառելանյութով աշխատող սարքերում և ինքնաթիռային շարժիչներում, որպես համաչափ տաքացնող (450-650 °C-ում) ջերմության կրողներ։ Կապարային համաձուլվածքը (0,58 % ${\displaystyle Na}$ , 0,73 % ${\displaystyle Ca}$ և 0,04 % ${\displaystyle Li}$ ) օգտագործվում է երկաթուղային վագոնների գնդառանցքակալներ պատրաստելու համար։

Նատրիումի միացությունը կապարի հետ՝ ${\displaystyle NaPb}$ (10 % ${\displaystyle Na}$ ), օգտագործվում է քառաէթիլկապարի արտադրության համար։ Որպես վերականգնիչ նատրիումը օգտագործվում է մետաղա-ջերմային եղանակով հազվագյուտ տարրերի (${\displaystyle Ti,Zr,Ta}$ ) ստացման ժամանակ և օրգանական սինթեզում։ Աշխատանքը նատրիումի հետ պահանջում է անվտանգության կանոնների խիստ պահպանում, անհրաժեշտ է օգտագործել պաշտպանիչ ակնոցներ և ռետինե հաստ ձեռնոցներ։

Բժշկության մեջ օգտագործվում են նատրիումի սուլֆատը և նատրիումի քլորիդը (արյունահոսությունների, ջրազրկման, փսխումների և այլն ժամանակ), տետրաբորատը՝ ${\displaystyle Na_{2}B_{4}O_{7}\cdot 10H_{2}O}$ (որպես հականեխիչ միջոց), նատրիումի բիկարբոնատը, նատրիումի թիոսուլֆատը, ցիտրատը։ Ռադիոակտիվ ²²Na և ²⁴Na օգտագործվում են արյան հոսքի արագությունը, անոթների թափանցելիությունը, նյարդային գործունեության վիճակը որոշելու համար և այլ նպատակներով։

• Պարբերական աղյուսակ
• Նատրիումի հիդրօքսիդ
• Նատրիումի քլորիդ

• Յու․ Վ․ Խոդակով, Լ․ Ա․ Ցվետկով և ուրիշներ։ «Քիմիա», Երևան, 1961։
• Алексеев М. Т., Колотов С. С., Менделеев Д. И. Натрий // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

• Նատրիումը Webelements-ում
• Periodic Table of Videos: Նատրիում
• Նատրիումի քիմիական տարրերի հայտնի գրադարանում Արխիվացված 2015-04-03 Wayback Machine

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 8, էջ 198)։