ナトリウムは酸素によって酸化されます。 自然界のナトリウム (地殻中に 2.6%)

講義概要：

1. 自然界におけるナトリウムの分布。

2. 歴史的背景。

3. ナトリウムの物性

4. 4.ナトリウムの化学的性質

5. ナトリウムの入手。

6. 6.ナトリウムの入手。

ナトリウム(ナトリウム)、Na、メンデレーエフの周期系のグループ I の化学元素: 原子番号 11、原子質量 22.9898。 銀白色の柔らかい金属で、空気中では表面から急速に酸化します。 天然元素は 23 Na という 1 つの安定同位体で構成されています。

歴史的参照。 ナトリウムの天然化合物 - 食塩 NaCl、ソーダ Na 2 CO 3 - は古くから知られています。 「ナトリウム」という名前は、アラビア語、ギリシャ語の natrun に由来しています。 ニトロン、元々は天然ソーダを指しました。 すでに 18 世紀には、化学者は他の多くのナトリウム化合物を知っていました。 しかし、金属自体は 1807 年に G. Davy によって苛性ソーダ NaOH の電気分解によって初めて得られました。 イギリス、アメリカ、フランスでは、この元素はナトリウム（スペイン語のソーダ-ソーダから）、イタリアではソディオと呼ばれています。

広がるn自然の中のアトリア.

ナトリウムは地殻の上部に存在する典型的な元素です。 リソスフェアでの平均含有量は 2.5 質量%、酸性火成岩 (花崗岩など) では 2.77、塩基性岩 (玄武岩など) では 1.94、超塩基性岩 (マントル岩) では 0.57 です。 Na + と Ca 2+ の同型性により、それらのイオン半径が近いため、火成岩中にナトリウム カルシウム長石 (斜長石) が形成されます。 生物圏ではナトリウムが明確に区別されており、堆積岩では平均してナトリウムが枯渇しており (粘土と頁岩では 0.66%)、ほとんどの土壌ではナトリウムはほとんどありません (平均 0.63%)。 ナトリウム鉱物の総数は 222 です。Na は大陸に弱く保持され、川によって海や海洋に運ばれ、平均含有量は 1.035% です (Na は海水の主要な金属元素です)。 蒸発中に、ナトリウム塩は沿岸の海のラグーンだけでなく、草原や砂漠の大陸の湖にも堆積し、塩を含む岩の地層を形成します。 ナトリウムとその化合物の供給源となる主な鉱物は、岩塩 (岩塩) NaCl、チリ硝石 NaNO 3、テナルダイト Na 2 SO 4、ミラビライト Na 2 SO 4 10H 2 O、トロナ NaH(CO 3) 2 2H 2 O です。 Na は重要な生体元素であり、生物には平均 0.02% の Na が含まれています。 植物よりも動物に多く含まれています。

物理的特性nアトリウム

常温では、ナトリウムは立方格子 (a = 4.28 Å) で結晶化します。 原子半径1.86Å、イオン半径Na+0.92Å。 密度 0.968 g/cm 3 (19.7 °C)、融点 97.83 °C、沸点 882.9 °C。 比熱容量 (20 °C) 1.23 10 3 J/(kg K) または 0.295 cal/(g deg); 熱伝導率 1.32・10 2 W/(m・K) または 0.317 cal/(cm・sec・deg)。 線膨張温度係数（20℃）7.1・10 -5 。 電気抵抗率 (0 °C) 4.3・10 -8 ohm・m (4.3・10 -6 ohm・cm)。 ナトリウムは常磁性であり、比磁化率 +9.2・10 -6 です。 非常にプラスチックで柔らかい（ナイフで簡単に切れます）。

化学的特性nアトリウム

ナトリウムの標準電極電位は -2.74 V です。 融液中の電極電位 -2.4 V。 ナトリウム蒸気は炎を特徴的な明るい黄色に着色します。 原子の外側の電子の配置は 3s 1 です。 すべての既知の化合物において、ナトリウムは一価です。 その化学活性は非常に高いです。 酸素と直接相互作用すると、条件に応じて、酸化Na 2 O または過酸化Na 2 O 2 (無色の結晶物質) が形成されます。 ナトリウムは水と反応して水酸化物 NaOH と H 2 を形成します。 反応には爆発が伴う場合があります。 鉱酸はナトリウムと対応する水溶性塩を形成しますが、ナトリウムは 98 ～ 100% 硫酸に対して比較的不活性です。

ナトリウムと水素の反応は 200 °C で始まり、無色の吸湿性結晶物質である水素化 NaH が生成します。 ナトリウムは常温でもフッ素や塩素と直接反応しますが、臭素とは加熱した場合のみ反応します。 ヨウ素との直接の相互作用は観察されません。 硫黄と激しく反応して硫化ナトリウムを形成し、静かな放電の場でナトリウム蒸気と窒素との相互作用によりNa 3 N窒化物が形成され、800〜900℃で炭素と反応してNaが生成されます。 2C2炭化物。

ナトリウムは液体アンモニア (0℃、NH 3 100 g あたり 34.6 g) に溶解してアンモニア複合体を形成します。 ガス状アンモニアが 300 ～ 350 °C の溶融ナトリウムを通過すると、水によって容易に分解される無色の結晶質物質であるナトリウムアミン NaNH 2 が形成されます。 有機ナトリウム化合物は多数知られており、化学的性質は有機リチウム化合物に非常に似ているが、反応性は有機リチウム化合物よりも優れている。 有機ナトリウム化合物は、有機合成においてアルキル化剤として使用されます。

ナトリウムは、多くの実用上重要な合金の成分です。 Na-K 合金は、約 25°C の温度で 40 ～ 90% (質量) の K を含み、空気中で化学反応性が高く可燃性の銀白色の液体です。 液体の Na-K 合金の電気伝導率と熱伝導率は、Na と K の対応する値よりも低くなります。ナトリウム アマルガムは、水銀に金属ナトリウムを導入することで簡単に得られます。 Na 含有量が 2.5% (重量) を超えると、常温ではすでに固体になります。

レシートnアトリウム.

ナトリウムを製造する主な工業的方法は、塩の融点を 575 ～ 585 °C に下げる添加剤 KCl、NaF、CaCl 2 などを含む溶融 NaCl 塩の電気分解です。 NaCl の融点 (801 °C) と Na の沸点 (882.9 °C) は非常に近いため、純粋な NaCl を電気分解すると、蒸発によるナトリウムの大量の損失が発生します。 電気分解は隔膜を備えた電解槽で行われ、陰極は鉄または銅で作られ、陽極はグラファイトで作られます。 塩素はナトリウムと同時に生成されます。 ナトリウムを得る古い方法は、溶融水酸化ナトリウム NaOH の電気分解です。これは NaCl よりもはるかに高価ですが、より低い温度 (320 ～ 330 °C) で電気分解します。

応用nアトリウム.

ナトリウムとその合金は、航空機エンジンのバルブ、特に原子力発電所など、450 ～ 650 °C の範囲での均一な加熱を必要とするプロセスの冷却剤として広く使用されています。 後者の場合、Na-K 合金は液体金属冷却材として機能します (どちらの元素も、Na 0.49 バーンの場合、熱中性子吸収断面積が小さい); これらの合金は、沸点と熱伝達係数が高いという特徴があり、構造材料と相互作用しません。発電所や原子炉で発生する高温。 NaPb 化合物 (Na 重量比 10%) は、最も効果的なアンチノック剤であるテトラエチル鉛の製造に使用されます。 鉄道車両の車軸ベアリングの製造に使用される鉛ベースの合金 (0.73% Ca、0.58% Na、0.04% Li) では、ナトリウムが強化添加剤です。 冶金学では、ナトリウムは金属熱法による一部のレアメタル (Ti、Zr、Ta) の製造において活性な還元剤として機能します。 有機合成 - 還元、縮合、重合などの反応。

ナトリウムは化学活性が高いため、取り扱いには注意が必要です。 水がナトリウムと接触すると、火災や爆発を引き起こす可能性があり、特に危険です。 目はゴーグルで保護し、手は厚いゴム手袋で保護する必要があります。 ナトリウムが濡れた皮膚や衣服に接触すると、重度の火傷を引き起こす可能性があります。

純粋な形のナトリウムは、その少し前にナトリウムを発見した英国の化学者ハンフリー・デイビーによって 1807 年に入手されました。 デイビーは、ナトリウム化合物の1つである水酸化物を溶かすことによって電気分解するプロセスを実行し、それを溶かしてナトリウムを得ました。 人類は古代からナトリウム化合物を使用してきましたが、天然由来のソーダは古代エジプトにまで遡って使用されていました（カロライザーター）。 要素に名前を付けました ナトリウム（ナトリウム) 、まさにこの名前は今でも時々見つかります。 通常の名前はナトリウムです（ラテン語から） ナトリウム- ソーダ）はスウェーデン人のイェンス・ベルゼリウスによって提案されました。

ナトリウムは、化学元素D.I.の周期表の第3周期のIII族Iの元素です。 メンデレーエフの原子番号は 11、原子質量は 22.99 です。 受け入れられた指定は、 ナ(ラテン語より ナトリウム).

自然の中にいること

ナトリウム化合物は地殻や海水中に不純物として存在しており、放射線の作用により岩塩が青く変色する傾向があります。

ナトリウムは柔らかく可鍛性のあるアルカリ金属で、新鮮に切ると銀白色で光沢があります（ナイフでナトリウムを切ることは十分に可能です）。 圧力を加えると赤色透明の物質となり、常温では結晶化します。 ナトリウムは空気と反応するとすぐに酸化するため、灯油の層の下に保管する必要があります。

1日のナトリウム必要量

ナトリウムは人体にとって重要な微量元素であり、成人の1日の必要量は550mg、子供および青少年の場合は500〜1300mgです。 妊娠中、1日あたりのナトリウム摂取量の基準は500mgですが、場合によっては（過度の発汗、脱水、利尿薬の服用など）増量する必要があります。

ナトリウムは、ほぼすべての魚介類（ザリガニ、カニ、タコ、イカ、ムール貝、海藻）、魚（カタクチイワシ、イワシ、ヒラメ、ワカサギなど）、鶏卵、穀物（そば、米、ハトムギ、オートミール、キビ）に含まれています。 ）、マメ科植物（エンドウ豆、豆）、野菜（トマト、セロリ、ニンジン、キャベツ、ビート）、乳製品、肉副産物。

ナトリウムの有益な性質と体への影響

体にとってナトリウムの有益な特性は次のとおりです。

• 水と塩の代謝の正常化。
• 唾液と膵臓の酵素の活性化。
• 胃液の生産への参加;
• 正常な酸塩基バランスを維持する。
• 神経系と筋肉系の機能を生成します。
• 血管拡張作用;
• 血液浸透濃度を維持します。

ナトリウムの消化率

ナトリウムはほとんどすべての食品に含まれていますが、体はそのほとんど（約80％）を食品から摂取します。 吸収は主に胃と小腸で起こります。 ナトリウムの吸収を改善しますが、過度に塩辛い食べ物やタンパク質が豊富な食べ物は正常な吸収を妨げます。

他者との交流

金属ナトリウムは化学工業や冶金工業で使用されており、強力な還元剤として機能します。 塩化ナトリウム (食塩) は、地球上のすべての住民が例外なく使用しており、最も有名な香味料であり、最も古い保存料です。

ナトリウム欠乏の兆候

ナトリウム欠乏症は通常、暑い気候や身体活動中の過度の発汗によって起こります。 体内のナトリウム不足は、記憶障害と食欲不振、めまい、疲労、脱水、筋力低下、そして時にはけいれん、皮膚の発疹、胃けいれん、吐き気、嘔吐を特徴とします。

ナトリウム過剰の兆候

体内のナトリウムが過剰になると、絶え間ない喉の渇き、腫れ、アレルギー反応が引き起こされます。

ナトリウムはアルカリ金属です。 その化学活性は、周期表上の他のすべての金属の中で最も高くなります。 そのため、多くの化学的問題は、この元素の特性とその生成に基づいています。

ナトリウムの入手方法：公式

以前は、ナトリウムは炭酸ナトリウムを還元することによって得られました。 これを行うために、石炭と炭酸ナトリウムを鉄の容器にしっかりと入れました。 この後、混合物を 1000 度まで加熱しました。

Na 2 CO 3 + 2C -> 2Na + 3CO

現在、産業界では金属ナトリウムを製造する別の方法が使用されています。 この目的のために、塩化ナトリウム溶融物の電気分解が実行されます。

2NaCl -> 2Na + Cl2

融解物を得るには、塩化ナトリウムの結晶を 500 ～ 600 度に加熱する必要があります。

多くの人が家庭でナトリウムを摂取する方法に興味を持っています。 ご覧のとおり、食塩 (塩化ナトリウム) の融点に達することができれば、これは可能です。 この後、2 つのグラファイト電極を溶融液に浸し、直流電源に接続します。

水酸化ナトリウムの作り方

ナトリウムは水と非常に激しく反応して水酸化ナトリウムを形成し、水素を放出して多量の熱を発生します。 ナトリウムは空気中の水蒸気とも反応するため、金属ナトリウムは流動パラフィンまたは灯油の層の下に保管されます。

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

水酸化ナトリウムは産業や日常生活で広く使用されています。 この化合物には別名があります: 苛性ソーダ、苛性アルカリ、苛性ソーダ、工業ソーダ、または苛性ソーダ。

酸化ナトリウムの作り方

ナトリウムは大気中の酸素によって容易に酸化され（したがって、金属ナトリウムは灯油の層の下に貯蔵されます）、酸化ナトリウムを形成します。

4Na + O 2 = 2Na 2 O

多くの学生は、酸素中でナトリウムを燃焼させると酸化ナトリウムが得られると信じています。 しかし、これは真実ではありません。 燃焼中、ナトリウムは酸素と非常に活発に反応するため、酸化物の代わりに過酸化ナトリウムが形成されます。

2Na + O 2 = Na 2 O 2

酢酸ナトリウムの作り方

酢酸ナトリウムは、重炭酸ナトリウムを酢酸で中和することで得られます。

CH 3 COOH + NaHCO 3 = CH 3 COONa + H 2 O + CO 2

この化学反応は主婦にはよく知られており、さまざまな生地製品を焼くときによくこの化学反応を利用します。

酢酸ナトリウムを結晶形で得る必要がある場合、反応中に得られた溶液を蒸発させる。

したがって、酢酸ナトリウムは家庭で非常に簡単に入手できます。 しかし、化学薬品を販売する店に行って購入する方がさらに簡単です。 この物質は非常に安価なので、わざわざ自分で作る価値はほとんどありません。

塩化ナトリウム：入手方法

塩化ナトリウムは塩酸を炭酸ナトリウムで中和することで得られます。 反応中、塩化ナトリウムの水溶液が形成され、二酸化炭素が放出されます。 結晶性塩化ナトリウムを得る必要がある場合は、反応中に得られた溶液を蒸発させる必要があります。

Na 2 CO 3 + HCl = NaCl + H 2 O + CO 2

塩化ナトリウムという名前でよく知られている食塩があります。

ナトリウム —要素最初のグループの主なサブグループ、D.I.メンデレーエフの化学元素の周期系の第3周期、原子番号11。記号Na（緯度ナトリウム）で示されます。 ナトリウム単体（CAS番号：7440-23-5）は銀白色の軟アルカリ金属です。

水中では、ナトリウムはリチウムとほぼ同じ挙動を示します。反応は急速に水素を放出しながら進行し、溶液中に水酸化ナトリウムが形成されます。

歴史と名前の由来

ナトリウム（あるいはその化合物）は古代から使用されてきました。 たとえば、エジプトのソーダ湖の水中に自然に存在するソーダ (ナトロン) です。 古代エジプト人は、防腐処理、キャンバスの漂白、食品の調理、絵の具や釉薬の製造に天然ソーダを使用していました。 大プリニウスは、ナイルデルタではソーダ（十分な割合の不純物が含まれていた）が川の水から分離されたと書いています。 石炭が混入されているため、灰色または黒色に着色された大きな塊の形で販売されました。

ナトリウムは、1807 年にイギリスの化学者ハンフリー・デイビーによって固体 NaOH の電気分解によって初めて得られました。

「ナトリウム」という名前はアラビア語に由来しています。 ナットルンギリシャ語でニトロン、もともとは天然ソーダを指しました。 元素自体は以前はナトリウムと呼ばれていました。

レシート

ナトリウムを生成する最初の方法は還元反応でした 炭酸ナトリウムこれらの物質を密に混合したものを鉄の容器の中で1000℃まで加熱した場合の石炭：

Na 2 CO 3 +2C=2Na+3CO

その後、ナトリウムを製造する別の方法、つまり溶融水酸化ナトリウムまたは塩化ナトリウムの電気分解が登場しました。

物理的特性

灯油中に貯蔵された金属ナトリウム

炎を使用したナトリウムの定性測定 - 「ナトリウム D 線」の発光スペクトルの明るい黄色、ダブレット 588.9950 および 589.5924 nm。

ナトリウムは銀白色の金属で、紫がかった薄い層を形成しており、プラスチックでありながら柔らかく（ナイフで簡単に切れます）、切りたてのナトリウムは光沢があります。 ナトリウムの電気伝導率と熱伝導率の値は非常に高く、密度は 0.96842 g/cm3 (19.7 °C で)、融点は 97.86 °C、沸点は 883.15 °C です。

化学的特性

空気中で酸化しやすいアルカリ金属。 大気中の酸素から保護するために、金属ナトリウムは層の下に保管されます。 灯油。 ナトリウムは以下よりも活性が低くなります。 リチウムしたがって、 窒素加熱された場合にのみ反応します。

2Na + 3N 2 = 2NaN 3

酸素が過剰になると過酸化ナトリウムが生成されます

2Na + O 2 = Na 2 O 2

応用

金属ナトリウムは、冶金学を含む強力な還元剤として調製化学および工業で広く使用されています。 ナトリウムは、エネルギー集約型のナトリウム硫黄電池の製造に使用されます。 トラックの排気バルブにもヒートシンクとして使用されています。 場合によっては、非常に大きな電流を流すための電線の材料としてナトリウム金属が使用されることがあります。

カリウムとの合金では、 ルビジウムとセシウム高効率の冷却剤として使用されます。 特に合金組成はナトリウム12％、 カリウム 47 %, セシウム 41%は-78℃という記録的な低融点を持ち、イオンロケットエンジンの作動流体や原子力発電所の冷却材として提案されています。

ナトリウムは、高圧および低圧放電ランプ (HPLD および LPLD) にも使用されます。 DNAT (アークナトリウム管) タイプの NLVD ランプは、街路照明に非常に広く使用されています。 明るい黄色の光を放ちます。 HPS ランプの耐用年数は 12 ～ 24,000 時間です。 したがって、HPS タイプのガス放電ランプは都市照明、建築照明、産業照明に不可欠です。 また、DNaS、DNaMT (アーク ナトリウム マット)、DNaZ (アーク ナトリウム ミラー)、および DNaTBR (水銀なしのアーク ナトリウム管) のランプもあります。

金属ナトリウムは有機物の定性分析に使用されます。 ナトリウムと被験物質の合金が中和される エタノール、数ミリリットルの蒸留水を加えて 3 つの部分に分けます。J. ラセーニュのテスト (1843 年)、窒素、硫黄、ハロゲンの測定を目的としています (バイルシュタイン テスト)。

— 塩化ナトリウム (食塩) は、最も古くから使用されている香料および保存料です。
— アジ化ナトリウム (Na 3 N) は、冶金学およびアジ化鉛の製造において窒化剤として使用されます。
— シアン化ナトリウム (NaCN) は、岩石から金を浸出させる湿式冶金法のほか、鋼の軟窒化や電気めっき (銀めっき、金めっき) にも使用されます。
— 塩素酸ナトリウム (NaClO 3) は、線路上の不要な植生を破壊するために使用されます。

生物学的役割

体内では、ナトリウムは主に細胞の外側に存在します（細胞質内の約 15 倍）。 この差は、細胞内に閉じ込められたナトリウムを排出するナトリウム-カリウムポンプによって維持されます。

一緒にカリウムナトリウムは次の機能を実行します。
膜電位と筋肉の収縮が発生する条件を作成します。
血液浸透濃度を維持します。
酸塩基バランスを維持します。
水分バランスの正常化。
膜輸送を確保します。
多くの酵素の活性化。

ナトリウムはほとんどすべての食品に含まれていますが、体はそのほとんどを食卓塩から摂取します。 吸収は主に胃と小腸で起こります。 ビタミンDはナトリウムの吸収を高めますが、過度に塩辛い食べ物やタンパク質が豊富な食べ物は正常な吸収を妨げます。 食事から摂取したナトリウム量は、尿中のナトリウム量を示します。 ナトリウムが豊富な食品は、排泄が促進されるという特徴があります。

ダイエット中のナトリウム不足 バランスの取れた食事人間には起こりませんが、ベジタリアンの食事ではいくつかの問題が発生する可能性があります。 一時的な欠乏症は、利尿薬の使用、下痢、過度の発汗、または過剰な水分摂取によって引き起こされる可能性があります。 ナトリウム欠乏症の症状には、体重減少、嘔吐、胃腸管内のガス、吸収障害などがあります。 アミノ酸と単糖類。 長期的に不足すると筋肉のけいれんや神経痛を引き起こします。

ナトリウムが過剰になると、足や顔がむくみ、尿中のカリウムの排泄が増加します。 腎臓で処理できる塩分の最大量は約 20 ～ 30 グラムで、それを超えると生命を脅かします。

ナトリウム化合物

ナトリウム、ナトリウム、Na (11)
ナトリウム - ナトリウム、ナトリウムという名前は、エジプト、古代ギリシャ人 (vixpov) およびローマ人の間で一般的な古代の単語に由来しています。 これはプリニウス (ニトロン) や他の古代の作家に見られ、ヘブライ語の neter に対応します。 古代エジプトでは、ナトロンまたはニトロンは一般に、天然のソーダ湖だけでなく植物の灰からも得られるアルカリと呼ばれていました。 死体の洗浄、釉薬の製造、ミイラ化に使用されました。 中世では、ニトロン（ニトロン、ナトロン、ナタロン）という名前は、ホウ素（バウラッハ）と同様に硝石（ニトルム）にも適用されました。 アラブの錬金術師はアルカリをアルカリと呼んだ。 ヨーロッパでの火薬の発見により、17 世紀には硝石 (Sal Petrae) がアルカリと厳密に区別されるようになりました。 不揮発性または固定アルカリと揮発性アルカリ (揮発性アルカリ) はすでに区別されています。 同時に、植物性アルカリ（アルカリフィクサムベジタビル-カリ）とミネラルアルカリ（アルカリフィクサムミネラル-ソーダ）の間に違いが確立されました。

18世紀末。 クラプロスは、鉱物アルカリにナトロン (またはソーダ) という名前を導入し、植物アルカリにカーリーという名前を導入しました。ラヴォアジエはアルカリを「単純体の表」に入れず、そのメモの中で、これらはおそらくかつては複雑な物質であったことを示しました。いつかは分解されてしまいます。 実際、1807年にデービーは、わずかに湿らせた固体アルカリの電気分解により、遊離金属であるカリウムとナトリウムを得て、それらをカリウムとナトリウムと呼びました。 翌年、有名な『物理学実録』の発行人であるギルバートは、新しい金属をカリウムとナトリウム（ナトロニウム）と呼ぶことを提案しました。 ベルゼリウスは後者の名前を「ナトリウム」（Natrium）と短縮しました。 19世紀初頭。 ロシアではナトリウムはソディアと呼ばれた (Dvigubsky, 182i; Solovyov, 1824)。 ストラホフは sod という名前を提案しました（1825 年）。 ナトリウム塩は、たとえば硫酸ソーダ、塩酸ソーダ、また同時に酢酸ソーダとも呼ばれました (Dvigubsky、1828)。 ヘスはベルゼリウスの例に倣い、ナトリウムという名前を導入しました。

ナトリウム（ラテン語ではNatrium、記号ではNa）は、原子番号11、原子量22.98977の元素です。 これは、ドミトリー・イワノビッチ・メンデレーエフの化学元素の周期系の第 3 周期である最初のグループの主要なサブグループの元素です。 単体のナトリウムは、柔らかく、可融性（溶融温度 97.86 °C）、延性があり、軽量（密度 0.968 g/cm3）の銀白色のアルカリ金属です。

天然のナトリウムは、質量数 23 の 1 つの同位体のみで構成されています。現在、合計 15 の同位体と 2 つの核異性体が知られています。 人工的に生成された放射性同位体のほとんどは、半減期が 1 分未満です。 半減期が比較的長い同位体は 2 つだけです。陽電子を放出する 22Na は半減期が 2.6 年で、陽電子源として科学研究に使用されます。もう 24Na は半減期が 15 時間です。一部の白血病の診断と治療のための医学で使用されます。

ナトリウムは古くからさまざまな化合物の形で知られています。 塩化ナトリウム (NaCl) または食塩は最も重要な生命力のある化合物の 1 つであり、それが人類に知られるようになったのは新石器時代に遡ると考えられており、つまり人類は 6,000 年以上にわたって塩化ナトリウムを摂取してきたことが判明しています。 ！ 旧約聖書には「ネッター」と呼ばれる物質についての記述があり、洗剤として使用されていました。 おそらくそれは、エジプトの塩湖の水中に含まれる炭酸ナトリウムであるソーダであると考えられます。

18 世紀には、化学者はすでに多数のナトリウム化合物を知っており、この金属の塩は医学や繊維産業 (布地の染色や革のなめし) で広く使用されていました。 しかし、金属ナトリウムは英国の化学者ハンフリー・デイビーによって 1807 年になって初めて得られました。

ナトリウムの最も重要な応用分野は、原子力エネルギー、冶金学、有機合成産業です。 原子力エネルギーでは、ナトリウムおよびそのカリウムとの合金が液体金属冷却材として使用されます。 冶金学では、KOH をナトリウムで還元してカリウムを分離するナトリウム金属法によって、多くの高融点金属が得られます。 さらに、ナトリウムは鉛合金を強化する添加剤として使用されます。 有機合成産業では、ナトリウムは多くの物質の製造に使用されます。 ナトリウムは、一部の有機ポリマーの製造において触媒として機能します。 最も重要なナトリウム化合物は、酸化ナトリウム Na2O、過酸化ナトリウム Na2O2、および水酸化ナトリウム NaOH です。 過酸化ナトリウムは、布地を漂白したり、隔離された部屋の空気を再生したりするために使用されます。 水酸化ナトリウムは、基礎化学産業の最も重要な製品の 1 つです。 石油製品を精製するために大量に消費されます。 さらに、水酸化ナトリウムは、人造繊維の製造だけでなく、石鹸、紙、繊維産業、その他の産業でも広く使用されています。

ナトリウムは、動物や人間のミネラル代謝に関与する最も重要な元素の 1 つです。 人体では、可溶性塩（塩化物、リン酸塩、重炭酸塩）の形のナトリウムは主に細胞外液（血漿、リンパ液、消化液）に含まれています。 血漿の浸透圧は、主に塩化ナトリウムによって必要なレベルに維持されます。

ナトリウム欠乏症の症状には、体重減少、嘔吐、胃腸管でのガス発生、アミノ酸や単糖類の吸収障害などがあります。 長期的に不足すると筋肉のけいれんや神経痛を引き起こします。 ナトリウムが過剰になると、足や顔がむくみ、尿中のカリウムの排泄が増加します。

生物学的特性

ナトリウムは多量元素のグループに属し、微量元素とともに動物や人間のミネラル代謝において重要な役割を果たします。 多量元素は体内に大量に含まれており、平均して体重の 0.1 ～ 0.9% です。 成人の体内のナトリウム含有量は体重70kgあたり55～60gです。 要素番号11は主に細胞外液に含まれています：血液中 - 160〜240 mg、血漿中 - 300〜350 mg、赤血球中 - 50〜130 mg。 骨組織には最大180 mgのナトリウムが含まれており、歯のエナメル質にはこの多量元素がさらに多く含まれています（250 mg）。 肺では最大 250 mg、心臓では 185 mg のナトリウムが濃縮されます。 筋肉組織には約 75 mg のナトリウムが含まれています。

人間、動物、さらには植物の体内におけるナトリウムの主な機能は、細胞内の水と塩のバランスを維持し、浸透圧と酸塩基のバランスを調節することです。 このため、植物細胞内のナトリウム含有量は非常に多く (湿重量で約 0.01%)、ナトリウムは細胞液中に高い浸透圧を生み出し、それによって土壌からの水分の抽出に寄与します。 人間や動物の体内では、ナトリウムは神経筋活動の正常化に関与し（神経インパルスの正常な伝導に関与）、必須ミネラルを溶解した状態で血液中に保持します。 一般に、ナトリウムは体の正常な成長と状態に必要な要素であるため、代謝の調節におけるナトリウムの役割ははるかに広範です。 ナトリウムは血糖をはじめ、さまざまな物質を細胞のひとつひとつに届ける「運び屋」の役割を果たしています。 暑さや日射病の発生を防ぎ、血管拡張効果も顕著です。

ナトリウムは他の元素と積極的に相互作用するため、塩素とともに血管から隣接組織への体液の漏出を防ぎます。 しかし、ナトリウムの主な「パートナー」はカリウムであり、カリウムと協力して上記の機能のほとんどを実行します。 ナトリウムの最適な1日量は、子供では600～1,700ミリグラム、成人では1,200～2,300ミリグラムです。 食卓塩相当量（最も一般的で入手しやすいナトリウム源）では、これは 1 日あたり 3 ～ 6 グラムに相当します（食卓塩 100 グラムには 40 グラムのナトリウムが含まれます）。 1 日のナトリウム必要量は主に汗によって失われる塩分の量によって決まり、最大 10 グラムの NaCl になる場合もあります。 ナトリウムはほぼすべての食品に含まれていますが（ライ麦パン、鶏卵、ハードチーズ、牛肉、牛乳に大量に含まれています）、体はそのほとんどを食卓塩から摂取しています。 11番目の元素の吸収は主に胃と小腸で起こり、ビタミンDはナトリウムの吸収を促進します。 同時に、タンパク質が豊富で特に塩分の多い食品は吸収を困難にする可能性があります。 体内のナトリウムイオン濃度は主に副腎皮質のホルモンであるアルドステロンによって調節されており、人がナトリウムを乱用しているか十分に摂取していないかに応じて、腎臓はナトリウムを保持または放出します。 このため、正常な外的条件と適切な腎臓機能の下では、ナトリウム欠乏も過剰も発生しません。 この要素の欠乏は、多くの菜食主義の食事で発生する可能性があります。 さらに、重労働の職業に従事している人やスポーツ選手は、発汗によるナトリウムの大量損失に苦しんでいます。 ナトリウム欠乏症は、多量の発汗、嘔吐、下痢を伴うさまざまな中毒を引き起こす可能性もあります。 しかし、そのような不均衡は、体がナトリウムだけでなく、一定量の他のミネラル塩（カリウム、塩素、リチウム）も受け取るミネラルウォーターで簡単に修正できます。

ナトリウムが不足すると（低ナトリウム血症）、食欲不振、味覚の低下、胃けいれん、吐き気、嘔吐、ガスの発生などの症状が起こり、その結果、重度の体重減少が起こります。 長期的に欠乏すると、筋肉のけいれんや神経痛を引き起こします。患者は歩行時にバランスを取るのが困難になったり、めまいや疲労感を経験したり、ショック状態が発生したりすることがあります。 ナトリウム欠乏症の症状には、記憶障害、突然の気分の変化、うつ病などもあります。

ナトリウムが過剰になると体内に水分が滞留し、その結果血液密度が増加し、血圧（高血圧）、浮腫、血管疾患が増加します。 さらに、ナトリウムが過剰になると、尿中のカリウムの排泄が増加します。 腎臓で処理できる塩分の最大量は約 20 ～ 30 グラムで、それを超えると生命が脅かされます。

医療では多数のナトリウム製剤が使用されていますが、最も一般的に使用されるのは硫酸ナトリウム、塩化ナトリウム（失血、体液喪失、嘔吐用）です。 チオ硫酸塩 Na2S2O3・5H2O (抗炎症剤および抗毒性剤); ホウ酸塩Na2B4O7・10H2O（防腐剤）。 重炭酸NaHCO3（去痰剤として、また鼻炎や喉頭炎の洗浄およびすすぎにも）。

食塩は、古くから知られていた、かけがえのない貴重な食品調味料です。 現在、塩化ナトリウムは安価な製品であり、石炭、石灰石、硫黄と並んで、いわゆる「四大」鉱物原料の 1 つであり、化学産業にとって最も不可欠なものです。 しかし、塩の価格が金と同じだった時代もありました。 たとえば、古代ローマでは、軍団兵の給料はお金ではなく塩で支払われることが多かったので、兵士という言葉が生まれました。 塩はカルパティア地方のほか、黒海とアゾフ海の塩湖や河口からキエフ大公国に届けられました。 その抽出と配送には非常に高価だったので、儀式の宴では高貴なゲストのテーブルにのみ提供され、他のゲストは「すすりながら」去っていきました。 カスピ海地方の塩を含む湖を持つアストラハン王国がルーシに併合された後も、塩の価格は​​下がらず、そのことが国民の最貧層の間で不満を引き起こし、反乱として知られる暴動に発展した。塩の暴動 (1648)。 ピョートル 1 世は 1711 年に戦略的に重要な原料として塩の取引に独占権を導入し、国家のために塩を取引する独占的権利は 1862 年まで続きました。 「パンと塩」でゲストを迎えるという古代の伝統が今も残っており、それは家の中で最も貴重なものを分かち合うことを意味していました。

「その人を知るには、その人と一緒に1ポンドの塩を食べる必要がある」という言葉は誰もがよく知っていますが、この言葉の意味を考えたことのある人はほとんどいません。 人は年間最大 8 キログラムの塩化ナトリウムを消費すると推定されています。 このキャッチフレーズが意味するのは 1 年間だけであることがわかりました。結局のところ、この期間中に 2 人で 1 ポンド (16 kg) の塩を食べることができるのです。

ナトリウムの電気伝導率は銅の電気伝導率の 3 分の 1 です。 しかし、ナトリウムは 9 分の 1 の軽さであるため、ナトリウム線が存在した場合、銅線よりもコストが安くなることがわかりました。 確かに、大電流用に設計されたナトリウム充填鋼バスバーもあります。

世界の海洋の塩化ナトリウム含有量に相当する量の岩塩は、1,900万立方メートルの体積を占めると推定されています。 km（海抜上の北アメリカ大陸の総体積の50％以上）。 底面積1km2のこの体積のプリズムは月に47回到達できる！ 海水から抽出された塩は、地球の陸地全体を 130 メートルの層で覆うことができます。 現在、海水からの塩化ナトリウムの総生産量は年間600～700万トンに達しており、これは世界の総生産量の約3分の1に相当します。

過酸化ナトリウムが二酸化炭素と反応すると、呼吸とは逆のプロセスが起こります。

2Na2O2 + 2CO2 → 2Na2CO3 + O2

反応中、二酸化炭素が結合し、酸素が放出されます。 この反応は、潜水艦の空気再生に応用されています。

興味深い事実がカナダの科学者によって証明されました。 彼らは、短気でイライラしやすい人のナトリウムはすぐに体から排出されることを発見しました。 穏やかでフレンドリーな人、恋人などポジティブな感情を経験する人は、この物質をよく吸収します。

ナトリウムの助けを借りて、1959年1月3日、月に向かって飛行するソ連の宇宙船からナトリウム蒸気を宇宙空間に投げ込むことによって、地球から11万3千kmの距離に人工彗星が誕生しました。 ナトリウム彗星の明るい輝きにより、地球と月のルートに沿って通過した最初の航空機の軌道を明らかにすることができました。

ナトリウムを大量に含むソースには、精製海塩、高品質の醤油、さまざまな塩水、ザワークラウト、肉汁などがあります。 11番目の元素は、海藻、カキ、カニ、新鮮なニンジン、ビート、チコリ、セロリ、タンポポなどに少量含まれています。

話

天然のナトリウム化合物である食塩 NaCl と炭酸ソーダ Na2CO3 は、古くから人類に知られていました。 古代エジプト人は、ソーダ湖の水から抽出した天然ソーダを防腐処理、キャンバスの漂白、食品の調理、絵の具や釉薬の製造に使用していました。 エジプト人はこの化合物をネットと呼んでいましたが、この用語は天然ソーダだけでなく、植物灰から得られるものも含めたアルカリ全般に当てはまりました。 後のギリシャ (アリストテレス、ディオスコリデス) とローマ (プルタルコス) の情報源でもこの物質について言及されていますが、すでに「ニトロン」という名前で呼ばれています。 古代ローマの歴史家大プリニウスは、ナイルデルタではソーダ（彼はそれを「ニトルム」と呼んでいます）が川の水から分離され、大きな塊の形で販売されていたと書いています。 このようなソーダには、主に石炭などの不純物が大量に含まれているため、灰色、場合によっては黒色でした。 「ナトロン」という用語はアラブの中世文学に登場し、17 世紀から 18 世紀にかけて徐々に使用されるようになりました。 「ナトラ」という用語が形成されます。これは、食塩を得ることができる塩基です。 「ナトラ」は元素の現代の名前の由来です。

現代の略語「Na」とラテン語の「ナトリウム」は、1811 年に学会員でありスウェーデン内科医協会の創設者であるイェンス・ヤコブ・ベルゼリウスによって、ソーダを含む天然ミネラル塩を表すために初めて使用されました。 この新しい用語は、最初に金属ナトリウムを取得した英国の化学者ハンフリー・デイビーによって金属に付けられた元の名前「ナトリウム」に取って代わりました。 デイビーはソーダのラテン語名である「ソーダ」に導かれたと考えられていますが、別の仮説もあります：アラビア語には頭痛を意味する「スダ」という言葉があり、古代にはこの病気はソーダで治療されていました。 多くの西ヨーロッパ諸国 (イギリス、フランス、イタリア) およびアメリカ合衆国では、ナトリウムはナトリウムと呼ばれることは注目に値します。

ナトリウム化合物は非常に古くから知られていたという事実にもかかわらず、わずかに湿った固体の水酸化ナトリウムNaOHの電気分解によって、英国の化学者ハンフリー・デイビーによって1807年になって初めて、純粋な形で金属を得ることができました。 実際、ナトリウムは金属の活性が高いため、伝統的な化学的方法では入手できませんでしたが、デイビーの方法は当時の科学的思想と技術開発を先取りしていました。 19 世紀初頭、実際に適用可能で適切な電流源はボルタ電柱だけでした。 デイビーが使用したものには、250 組の銅と亜鉛のプレートが含まれていました。 D.I. によって説明されたプロセス。 メンデレーエフの作品の 1 つは、非常に複雑でエネルギーを大量に消費するものでした。「湿った (銅または石炭からの) 苛性ソーダを (銅または石炭からの) プラス極に接続し、その中にくぼみを作り、その中に水銀が注がれ、強力なボルタ柱の陰極（陰極）に接続されました。デイビーは、水銀中には、電流が流れると特殊な金属が溶解し、水銀よりも揮発性が低く、水を分解して再び苛性物質を形成する可能性があることに気づきました。ソーダ。 エネルギー集約度が高いため、アルカリ法はより高度なエネルギー源の出現により 19 世紀末になって初めて工業化されました。1924 年にアメリカ人技術者の G. ダウンズはナトリウムの電解製造プロセスを根本的に変えました。アルカリをはるかに安価な食塩に置き換える。

デイビーの発見から 1 年後、ジョゼフ・ゲイ＝リュサックとルイ・テナールは、電気分解ではなく、赤熱した鉄と苛性ソーダを反応させることによってナトリウムを入手しました。 さらにその後、サント・クレール・ドゥヴィルは、石灰石の存在下で石炭を用いてソーダを還元することによってナトリウムを得る方法を開発した。

自然の中にいること

ナトリウムは最も一般的な元素の 1 つであり、自然界の含有量では 6 番目 (非金属では酸素のみ - 49.5%、ケイ素 - 25.3%)、金属では 4 番目 (鉄のみ - 5.08%、アルミニウム - 7) です。より一般的な.5％およびカルシウム - 3.39％）。 さまざまな推定によれば、そのクラーク（地殻中の平均含有量）は 2.27 質量％から 2.64 ％の範囲です。 この元素の大部分は、さまざまなアルミノケイ酸塩に含まれています。 ナトリウムは地殻上部の典型的な元素であり、これはさまざまな岩石中の金属含有量の程度によって簡単にわかります。 したがって、ナトリウムの最高濃度 - 2.77 重量% - は酸性火成岩 (花崗岩およびその他の多く) にあり、塩基性岩石 (玄武岩など) では、11 番目の元素の平均含有量はすでに 1.94 重量% です。 。 超苦鉄質マントル岩はナトリウム含有量が最も低く、わずか 0.57% です。 堆積岩（粘土と頁岩）も 11 番目の元素が少なく、重量で 0.66% ですが、ほとんどの土壌はナトリウムが豊富ではなく、平均含有量は約 0.63% です。

ナトリウムは化学活性が高いため、自然界ではもっぱら塩の形で存在します。 既知のナトリウム鉱物の総数は 200 以上です。 ただし、このアルカリ金属とその化合物の生成の主な供給源であるすべてが最も重要であるとは考えられていません。 岩塩 (岩塩) NaCl、ミラビライト (グラウバー塩) Na2SO4 10H2O、チリ硝石 NaNO3、氷晶石 Na3、チンカル (ホウ砂) Na2B4O7・10H2O、トロナ NaHCO3・Na2CO3・2H2O、テナルダイト Na2SO4、および天然ケイ酸塩にも言及する価値があります。曹長石 Na 、霞石 Na など、ナトリウムに加えて他の元素を含みます。 Na+ と Ca2+ のイオン半径の近さによる同形性の結果、火成岩中にナトリウム カルシウム長石 (斜長石) が形成されます。

ナトリウムは海水中の主要な金属元素であり、世界の海洋水には 1.5 1016 トンのナトリウム塩が含まれていると推定されています（世界の海洋水中の可溶性塩の平均濃度は約 35 ppm、これは 3.5% です）重量で、ナトリウムの割合は 1.07% を占めます。 このような高濃度は、自然界のいわゆるナトリウムサイクルによるものです。 実際のところ、このアルカリ金属は大陸ではかなり弱く保持されており、川の水によって海や海洋に活発に輸送されています。 蒸発中に、ナトリウム塩は沿岸の海のラグーンだけでなく、草原や砂漠の大陸の湖にも堆積し、塩を含む岩の地層を形成します。 同様のナトリウム塩の堆積物は、古代の海の蒸発の結果として、比較的純粋な形ですべての大陸に存在します。 これらのプロセスは現代でも発生し続けており、例としては、ユタ州 (米国) にある塩湖、バスクンチャク (ロシア、アフトゥビンスキー地区)、アルタイ地方 (ロシア) の塩湖、死海やその他の同様の場所が挙げられます。

岩塩は、90% 以上の NaCl を含む広大な地下堆積物 (多くの場合、厚さは数百メートル) を形成します。 典型的なチェシャー塩鉱床 (イギリスの塩化ナトリウムの主な供給源) は、60 x 24 km の面積をカバーし、厚さ約 400 m の塩床を持ち、この鉱床だけで 1011 トン以上の価値があると推定されています。

さらに、ナトリウムは重要な生体元素であり、生物中に比較的大量に含まれており (平均 0.02%、主に NaCl の形で)、植物よりも動物に多く含まれています。 太陽大気および星間空間におけるナトリウムの存在は確立されています。 大気の上層（高度約80キロ）でナトリウム原子の層が発見された。 実際、そのような高さでは、ナトリウムが相互作用する可能性のある酸素、水蒸気、その他の物質がほとんど存在しません。

応用

金属ナトリウムとその化合物は、さまざまな産業で広く使用されています。 このアルカリ金属は反応性が高いため、金属熱法によるニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウムなどの金属の製造のための還元剤として冶金学で使用されます。 19 世紀前半には、アルミニウムを (塩化アルミニウムから) 分離するためにナトリウムが使用されていましたが、今日でも、11 番目の元素とその塩は、特定の種類の鋳造アルミニウム合金の製造における改質剤として使用されています。 ナトリウムは、鉄道車両の車軸受の製造に使用される鉛ベースの合金（Na 0.58%）にも使用されており、この合金中のアルカリ金属は強化元素です。 ナトリウムおよびそのカリウムとの合金は、原子炉内の液体冷却剤です。結局のところ、どちらの元素も熱中性子吸収断面積が小さいのです（Na 0.49 バーンの場合）。 さらに、これらの合金は沸点と熱伝達係数が高いという特徴があり、原子炉で開発される高温でも構造材料と相互作用しないため、連鎖反応の過程に影響を与えません。

しかし、熱伝達剤としてナトリウムを使用するのは原子力エネルギーだけではありません。元素 No. 11 は、450 ～ 650 °C の温度範囲での均一な加熱が必要なプロセスの冷却剤として広く使用されており、航空機のエンジンバルブやトラックなどで使用されています。射出成形機の排気バルブ、圧力。 ナトリウム、カリウム、セシウムの合金 (Na 12%、K 47%、Cs 41%) は融点が記録的に低く (わずか 78 °C)、このためイオン ロケット エンジンの作動流体として提案されました。 化学産業では、ナトリウムはシアン化物塩、合成洗剤 (洗剤)、および医薬品の製造に使用されます。 人工ゴムの製造では、ナトリウムが触媒の役割を果たし、ブタジエン分子を結合させて、最高級の天然ゴムに劣らない特性を有する製品を生成します。 NaPb 化合物 (Na 重量比 10%) は、最も効果的なアンチノック剤であるテトラエチル鉛の製造に使用されます。 ナトリウム蒸気は、高圧および低圧ガス放電ランプ (NLLD および NLND) の充填に使用されます。 ナトリウムランプにはネオンが充填されており、少量のナトリウム金属が含まれており、このようなランプを点灯するとネオンで放電が始まります。 放電中に放出される熱によってナトリウムが蒸発し、しばらくするとネオンの赤い輝きがナトリウムの黄色い輝きに置き換わります。 ナトリウムランプは、高効率（実験室条件では最大 70%）を備えた強力な光源です。 ナトリウムランプは効率が高いため、高速道路、駅、マリーナ、その他の大型オブジェクトの照明に使用することが可能になりました。 したがって、明るい黄色の光を生成する DNaT タイプ (アーク ナトリウム管) の NLVD ランプは街路照明に非常に広く使用されており、そのようなランプの耐用年数は 12 ～ 24,000 時間です。 さらに、DNaS、DNaMT (アーク ナトリウム マット)、DNaZ (アーク ナトリウム ミラー)、および DNaTBR (水銀を含まないアーク ナトリウム管) のランプもあります。 ナトリウムは、エネルギー集約型のナトリウム硫黄電池の製造に使用されます。 有機合成では、ナトリウムは還元、縮合、重合などの反応に使用されます。 場合によっては、非常に大きな電流を流すための電線の材料としてナトリウム金属が使用されることがあります。

数多くのナトリウム化合物が同様に広く使用されています。食品産業では食塩 NaCl が使用されています。 水酸化ナトリウム NaOH (苛性ソーダ) は、石けん産業、塗料の製造、紙パルプ、石油産業、人造繊維の製造に使用され、また電解質としても使用されます。 ソーダ - 炭酸ナトリウム Na2CO3 は、ガラス、パルプ、紙、食品、繊維、石油、その他の産業で使用されます。 農業では、チリ硝酸塩として知られる硝酸 NaNO3 のナトリウム塩が肥料として広く使用されています。 塩素酸ナトリウム NaClO3 は、線路上の不要な植生を破壊するために使用されます。 リン酸ナトリウム Na3PO4 は洗剤の成分であり、ガラスや塗料の製造、食品産業、写真撮影に使用されます。 アジ化ナトリウム NaN3 は、冶金およびアジ化鉛の製造において窒化剤として使用されます。 シアン化ナトリウム NaCN は、岩石から金を浸出させる湿式冶金法のほか、鋼の軟窒化や電気めっき (銀めっき、金めっき) にも使用されます。 ケイ酸塩 mNa2O nSiO2 は、アルミノケイ酸塩触媒、耐熱性、耐酸性コンクリートの製造のためのガラス製造における原料の成分です。

生産

知られているように、金属ナトリウムは、1807 年にイギリスの化学者デイビーによって、水酸化ナトリウム NaOH の電気分解によって初めて得られました。 科学的な観点から見ると、アルカリ金属の単離は化学分野における偉大な発見です。 しかし、当時の業界はこの出来事の重要性を理解できませんでした。第一に、19 世紀初頭には工業規模でナトリウムを生産するのに必要な能力がまだ存在していなかった、そして第二に、ナトリウムがどこにあるのか誰も知りませんでした。相互作用すると燃え上がる柔らかい金属は、水との関係で役立つ可能性があります。 そして、最初の困難が 1808 年にジョゼフ・ゲイ＝リュサックとルイ・テナールによって、赤熱した鉄と苛性ソーダの反応を利用して、エネルギーを大量に消費する電気分解に頼ることなくナトリウムを得るという方法で解決されたとしたら、第 2 の問題は、アプリケーション - アルミニウムがナトリウムの助けを借りて分離された1824年にのみ解決されました。 19 世紀後半、サント クレール ドゥヴィルは、石灰石の存在下で石炭を用いてソーダを還元することにより、金属ナトリウムを得る新しい方法を開発しました。

Na2CO3 + 2C → 2Na + 3CO

この方法は 1886 年に改良されました。 しかし、すでに 1890 年にナトリウムを製造する電解法が産業に導入されていました。 こうして、ハンフリー・デイビーのアイデアは、わずか 80 年後に産業規模で実現されました。 すべての探索と研究は元の方法に戻って終了しました。 1924 年、アメリカの技術者ダウンズは、アルカリをはるかに安価な食塩に置き換えることにより、ナトリウムを電解的に製造するプロセスを安価にしました。 この近代化はナトリウム金属の生産に影響を与え、6千トン（1913年）から18万トン（1966年）まで増加しました。 ダウンズの方法は、金属ナトリウムを得る現代の方法の基礎を形成しました。

現在、金属ナトリウムを製造する主な工業的方法は、溶融塩化ナトリウム（プロセスの副生成物は塩素）に KCl、NaF、または CaCl2 を添加して電気分解することで、塩の融点を 575 ～ 585 °C に下げます。 C. そうしないと、NaCl の融点 (801 °C) と金属ナトリウムの沸点 (882.9 °C) が非常に近いため、純粋な塩化ナトリウムの電気分解では蒸発による金属の大量損失が発生します。 このプロセスは、隔膜を備えたスチール製電解槽で行われます。 ナトリウムを製造するための最新の電解槽は、炉を彷彿とさせる印象的な構造です。 ユニットは耐火レンガでできており、外側が鋼製のケーシングで囲まれています。 グラファイト陽極は電解槽の底部に挿入され、リング状のメッシュである隔膜で囲まれており、ナトリウムが陽極空間に浸透して塩素が堆積するのを防ぎます。 そうしないと、ナトリウムが塩素の中で単に燃焼してしまいます。

リング状の陰極は鉄または銅でできています。 ナトリウムと塩素を除去するために、カソードとアノードの上にキャップが取り付けられています。 完全に乾燥させた塩化ナトリウムと塩化カルシウムの混合物を電解槽に投入しますが、このような混合物は純粋な塩化ナトリウムよりも低い温度で溶けることがすでにわかっています。 通常、このプロセスは約 600 °C の温度で行われます。 電極に約 6 V の直流が供給されると、陰極で Na+ イオンが放出され、金属ナトリウムが放出され、浮遊して特別な回収場所に運ばれます。 当然のことながら、このプロセスは空気へのアクセスなしで行われます。 アノードでは、塩素イオン Сl- が放出され、ナトリウム生成の貴重な副産物である塩素ガスが放出されます。 電解槽の 1 日の稼働中に、400 ～ 500 kg のナトリウムと 600 ～ 700 kg の塩素が生成されます。 このようにして得られた金属は、NaOH + Na2CO3 + NaCl または Na2O2 の混合物を溶融ナトリウムに添加することにより、不純物 (塩化物、酸化物など) を除去します。 溶融物を金属リチウム、チタンまたはチタンジルコニウム合金、低級塩化物ＴｉＣｌ ３ 、ＴｉＣｌ ２ で処理する。 真空蒸留。

物理的特性

ハンフリー・デイビーは金属ナトリウムを最初に入手しただけでなく、その特性を最初に研究した人でもありました。 新しい元素（カリウムとナトリウム）の発見についてロンドンで報告し、化学者は初めて科学者の聴衆に新しい金属のサンプルを見せました。 英国の化学者は、金属ナトリウム片を灯油の層の下に保管しました。ナトリウムは環境中で相互作用せず、酸化もせず、その鮮やかな銀色を維持しました。 さらに、ナトリウム（20 °C での密度は 0.968 g/cm3）は灯油（さまざまな精製度での 20 °C での密度は 0.78 ～ 0.85 g/cm3）より重く、その表面に浮くことはありません。酸素や二酸化炭素によって酸化されません。 デイビーは、新しい金属のサンプルを入れた容器の通常のデモンストレーションにとどまらず、灯油からナトリウムを取り出し、サンプルを水の入ったバケツに投げ入れました。 誰もが驚いたことに、金属は沈むことなく、水面に沿って活発に動き始め、溶けて小さな光沢のある液滴になり、その一部が発火しました。 実際、水の密度（20℃では0.998 g/cm3）はこのアルカリ金属の密度よりも大きいため、ナトリウムは水に沈まず、浮遊し、積極的に相互作用します。 このような新要素の「提示」に国民は驚愕した。

ナトリウムの物理的性質について何が言えるでしょうか? 周期表の 11 番目の元素は、柔らかく (ナイフで簡単に切れ、押したり転がしたりできる)、軽くて光沢のある銀白色の金属で、空気中ではすぐに変色します。 ナトリウムの薄い層は紫色を帯びており、圧力がかかると金属はルビーのように透明で赤くなります。 常温では、ナトリウムは次のパラメータを持つ立方格子で結晶化します: a = 4.28 A、原子半径 1.86 A、イオン半径 Na+ 0.92 A。ナトリウム原子のイオン化ポテンシャル (eV) 5.138。 47.20; 71.8; 金属の電気陰性度は 0.9 です。 電子仕事関数 2.35 eV。 この修飾は、-222 °C を超える温度でも安定です。 この温度以下では、六方晶系の変態はパラメータ a = 0.3767 nm、c = 0.6154 nm、z = 2 で安定します。

ナトリウムは可融金属であり、その融点はわずか 97.86 °C です。 この金属は、積極的に反応しなければ沸騰したお湯の中で溶ける可能性があることがわかりました。 さらに、溶融中、ナトリウムの密度は 2.5% 減少しますが、体積は ΔV = 27.82・10-6 m3/kg だけ増加します。 圧力が増加すると金属の融点が上昇し、3 GPa では 242 ℃、8 GPa では 335 ℃ に達します。 溶融ナトリウムの沸点は 883.15℃です。常圧でのナトリウムの蒸発熱は 3869 kJ/kg です。 11 番目の要素の比熱容量 (室温) は 1.23 103 J/(kg K) または 0.295 cal/(g deg) です。 ナトリウムの熱伝導率は 1.32×102 W/(m・K) または 0.317 cal/(cm sec deg) です。 このアルカリ金属の線膨張係数 (温度 20 °C における) は 7.1 10-5 です。 ナトリウムの電気抵抗率 (0 °C) は 4.3 × 10-8 オーム・センチメートル (4.3 × 10-6 オーム・センチメートル) です。 溶解すると、ナトリウムの電気抵抗率は 1.451 倍に増加します。 ナトリウムは常磁性であり、その比磁化率は +9.2 10-6 です。 ブリネル HB によるナトリウム硬度 = 0.7 MPa。 室温での標準引張弾性率 E = 5.3 GPa。 ナトリウムの圧縮率 x = 15.99∙10-11 Pa-1。 ナトリウムは非常に延性の高い金属であり、寒さで簡単に変形します。 N. S. Kurnakov と S. F. Zhemchuzhny によると、ナトリウム流出圧力は、出口の直径に応じて 2.74 ～ 3.72 MPa の範囲にあります。

化学的特性

水素化物などの化合物では、ナトリウムは + 1 の酸化状態を示します。11 番目の元素は最も反応性の高い金属の 1 つであるため、純粋な形では自然界には存在しません。 室温でも、大気中の酸素、水蒸気、二酸化炭素と活発に反応し、表面に過酸化物、水酸化物、炭酸塩の混合物のゆるい地殻を形成します。 このため、金属ナトリウムは脱水液（灯油、鉱油）の層の下に保管されます。 希ガスは固体および液体のナトリウムにわずかに溶解します。200 °C でナトリウムは水素を吸収し始め、非常に吸湿性の高い水素化物 NaH を形成します。 このアルカリ金属はグロー放電中の窒素と非常に弱く反応し、非常に不安定な物質である窒化ナトリウムを形成します。

6Na + N2 → 2Na3N

窒化ナトリウムは乾燥空気中では安定ですが、水やアルコールにより瞬時に分解されてアンモニアが生成されます。

ナトリウムが酸素と直接反応すると、条件に応じて、Na2O酸化物（ナトリウムが不十分な酸素量で燃焼した場合）またはNa2O2過酸化物（ナトリウムが空気中または過剰な酸素中で燃焼した場合）が形成されます。 酸化ナトリウムは顕著な塩基性特性を示し、水と激しく反応して強塩基である水酸化 NaOH を形成します。

Na2O + H2O → 2NaOH

水酸化ナトリウムは水に溶解度の高いアルカリであり（20 °C で 100 g の水に 108 g の NaOH が溶解します）、白色固体の吸湿性結晶の形をしており、皮膚、布地、紙、その他の有機物質を腐食します。 水に溶けると多量の熱を放出します。 空気中では、水酸化ナトリウムは二酸化炭素を積極的に吸収し、炭酸ナトリウムに変わります。

2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O

このため、水酸化ナトリウムは密閉容器に保管する必要があります。 工業的には、NaOH は、イオン交換膜と隔膜を使用して NaCl または Na2CO3 水溶液を電気分解することによって得られます。

2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2

過酸化ナトリウムは淡黄色の粉末で、分解せずに溶けます。Na2O2 は非常に強力な酸化剤です。 ほとんどの有機物質は接触すると発火します。 Na2O2 が二酸化炭素と反応すると、酸素が放出されます。

2Na2O2 + 2CO2 → 2Na2CO3 + O2

金属ナトリウムは、その酸化物と同様に、水と活発に相互作用して水酸化物NaOHを形成し、水素を放出し、接触表面積が大きいため、反応が爆発的に進行します。 ナトリウムは水よりもはるかに穏やかにアルコールと反応し、ナトリウムアルコキシドを生成します。 したがって、ナトリウムはエタノールと反応して、ナトリウムエタノラート C2H5ONa を生成します。

2Na + 2C2H5OH → 2C2H5ONa + H2

ナトリウムは、ほとんどすべての酸に溶解して、多数の塩を形成します。

2Nа + 2НCl → 2NаСl + Н2

2Na + 2H2SO4 → SO2 + Na2SO4 + 2H2O

フッ素と塩素の雰囲気下では、ナトリウムは加熱すると自然発火し、臭素と反応しますが、ヨウ素とは直接相互作用しません。 乳鉢で粉砕すると硫黄と激しく反応し、さまざまな組成の硫化物を形成します。 硫化ナトリウムNa2Sは、硫酸ナトリウムを炭素で還元することで得られます。 ナトリウムと硫黄および酸素の非常に一般的な化合物は、いわゆる芒硝塩 Na2SO4・10H2O です。 硫黄に加えて、セレンおよびテルルと積極的に反応して、Na2X、NaX、NaX2、Na2X5 の組成のカルコゲニドを形成します。

ナトリウムは液体アンモニア (0 °C で NH3 100 g あたり 34.6 g) に溶解し、アンモニア錯体 (金属伝導性をもつ青色の溶液) を形成します。 アンモニアが蒸発すると元の金属が残りますが、溶液を長期間保存すると、金属とアンモニアが反応してアミドNaNH2またはイミドNa2NHが形成され、水素が放出されるため、徐々に変色します。 ガス状アンモニアが 300 ～ 350 °C の溶融ナトリウムを通過すると、水によって容易に分解される無色の結晶質物質であるナトリウムアミン NaNH2 が形成されます。

800 ～ 900 °C で、ナトリウムガスと炭素は炭化物 (アセチレニド) Na2C2 を形成します。 ナトリウムは黒鉛と包接化合物を形成します。

ナトリウムは、銀、金、錫、鉛、ビスマス、セシウム、カリウム、その他の金属と多くの金属間化合物を形成します。 バリウム、ストロンチウム、マグネシウム、リチウム、亜鉛、アルミニウムと化合物を形成しません。 ナトリウムは水銀とともにアマルガム、つまりNaHg2、NaHg4、NaHg8、NaHg、Na3Hg2、Na5Hg2、Na3Hgという組成の金属間化合物を形成します。 重要なのは、灯油または鉱油の層の下にある水銀にナトリウムを徐々に導入することによって得られる液体アマルガム（ナトリウム含有量が重量で 2.5% 未満）です。

膨大な数の有機ナトリウム化合物が知られており、化学的性質は有機リチウム化合物に似ていますが、反応性は有機ナトリウム化合物より優れています。