matematikos kombinatorika

Natris

ISTORIJA Pagal paplitimą mūsų planetoje natris užima šeštąją vietą tarp visųelementų. Todėl nė kiek nenuostabu, kad su natrio junginiais mūsų protėviaisusipažino labai seniai. Pitekantropui natrio chloridas buvo būtinas lygiaitiek pat, kaip ir šiuolaikiniam žmogui. Naujajame Testamente minima medžiaga neter, kuri buvo naudojamaskalbimui. Ta pati medžiaga, kuri buvo žinoma dar senajame Egipte, minimagraikų (Aristotelis, Dioskoridas) (((((( pavadinimu, o senovės romėnų(Plinijus) buvo vadinama nitrum . Visais šiais atvejais, matyt, kalbamaapie sodą, t.y. natrio karbonatą ir, iš dalies, apie potašą, kurio tuo metunesugebėta atskirti nuo sodos. Arabų alchemikai vietoje termino nitrumvartojo natron . Alchemiko Geberio (14-15 a.) rankraščiuose greta pirmąkartą pavartoto termino soda sutinkamas pavadinimas alkali. Alchemikamspriimtiniausi buvo pavadinimai, atspindintys atitinkamų medžiagų kilmę.Pvz., potašas gautas iš vyno akmens, buvo vadinamas sal tartari, o gautasiš augalų pelenų – sal vegetable. Nuo 1600 m. šarminių metalų druskosvadinamos sal lixiviosium, iš kurio kilo vokiškas žodis “Laugensalz”.Skirtumus tarp natrio (valgomosios druskos) ir kalio, kuris tuo metukarbonatų pavidalu buvo gaunamas iš augalų pelenų, pirmasis pažymėjo Štalis(Stahl, 1660-1734 m.) 1702 metais. Dviejų elementų egzistavimą eksperimentiškai pirmasis įrodė Diumelisde Monso (Duhamel de Monceau, 1700-1781 m.) . Markgrafas 1758 m. nustatė,kad šie elementai skirtinga spalva nudažo liepsną. Klaprotas (Klaproth,1797 m.) pirmą kartą įrodė, kad kalis, nepaisant tuo metu paplitusiopavadinimo alkali vegitable , sutinkamas ir mineraluose. 18 amžiuje chemikai žinojo jau daug įvairių natrio druskų. Natriodruskos plačiai buvo naudojamos medicinoje, apdorojant odas, audiniųdažymui. Tačiau iki 19 a. elementas vis dar nebuvo atrastas. Šis metalasbuvo per daug aktyvus, todėl tradiciniais cheminiais metodais jo išskirtinepavykdavo. 1807 m. lapkričio 19 d. Karališkosios draugijos posėdžio metu serasH. Devis (Davy) Paskelbė atradęs du naujus elementus – natrį ir kalį. Taipadaryti jam pavyko elektros srovės pagalba, panaudojant vienintelį tuometu pastovios srovės šaltinį – Voltos stulpą. D. Mendelejevas apie šįatradimą rašė: “Sujungdamas su teigiamu (vario ar anglies) poliumi gabalądrėgno (siekiant padidinti laidumą) natrio šarmo ir išskaptavęs jameįdubimus, pripildytus jame gyvsidabrio, sujungto su stipraus Voltos stulponeigiamu poliumi, Devis pastebėjo, kad tekant srovei, gyvsidabryje tirpstaįpatingas metalas, mažiau lakus už gyvsidabrį ir sugebantis skaldytivandenį, vėl sudarydamas natrio šarmą”.Devis pirmasis ištyrė natrio ir kalio savybes, pažymėdamas jų sugebėjimąlengvai oksiduotis, ir nurodė, kad natrio garai užsidega ore.Nepaisant to, kad H. Devio atradimas buvo didžiulis atardimas chemijoje, tometo technikai jis nedavė apčiuopiamos naudos. Juolab, kad niekas irnežinojo, kokią naudą aplamai gali duoti minkšti ir labai aktyvūs beiužsidegantys ore, veikiant vandeniui, metalai. PAPLITIMAS GAMTOJE Kadangi natris lengvai oksiduojasi, laisvas apčiuopiamais kiekiais gamtojenesutinkamas. Įvairių junginių pavidale natris sudaro 2,64% visos žemėsplutos masės. Natrio pėdsakai aptikti Saulės atmosferoje irtarpžvaigždinėje erdvėje. Tirpių druskų pavidale hidrosferoje natris sudaro~2,9%, esant bendram 3,5-3,7% jūros vandens druskingumui. Baltijos jūrosvandenys turi tik 0,6-1,7% NaCl, kai tuo tarpu Viduržemio jūros vandenysejo yra iki 3%, o Raudonojoje jūroje iki 3,5%. Uždarose jūrose šios druskoskiekis dar didesnis. Negyvosios jūros vandenyse greta kitų druskų yra ~20%NaCl. Absoliutus kiekis natrio jūros vandenyse sudaro ~1,5·1016 tonų.Žemės plutoje natris sutinkamas įvairių druskų pavidale. Svarbiausios išjų: natrio chloridas NaCl (akmens druska, galitas), natrio sulfatasNa2SO4·10H2O (mirabilitas, glauberio druska), natrio nitratas NaNO3 (Čilėssalietra), natrio-aliuminio heksafluoridas 3NaF·AlF3 (kriolitas),tetraboratas Na2B4O7·10H2O (boraksas, tinkalas), silikatai – lauko špataiNa[AlSi3O8] (albitas), nefelinas Na[AlSiO4], sodalitas Na3[Al3Si3O12]·NaCl,neozanas Na3[Al3O12]·Na2SO4, gajuinas Na3[Al3Si3O12]·(Na2, Ca)[So4],lazuritas (ultramarinas) Na3[Al3Si3O12]·Na2S2, skapolinasNa3[Al3Si9O24]·NaCl ir kt. Kartu su Ca, Si, Ba, Mg, Al ir retaisiais elementais natris įeina įgamtinių silikatų sudėtį. Nedideli natrio kiekiai yra augaluose, pvz.,tūkstantlapio (Achillea milleofillium) žolėje rasta tik 0,0006% Na.Šviežioje jūros žolėje (Zostera morina) yra 0,547%, o jos pelenuose 16,78%Na. Natrio junginiai, daugiausia natrio chlorido pavidale, sutinkami gyvūnųorganizmuose. Taip, pvz., kraujo plazmoje natrio jonai sudaro 0,32%,kauluose 0,6%, raumenų audiniuose 0,6-1,5%. Papildydamas natūralius Nanuostolius, žmogaus organizmas kasdien turi suvartoti 4-5 g natrio NaClpavidale.Natrio druskų žaliavų šaltiniai plačiai paplitę Žemėje. Dideli valgomosiosdruskos klodai slūgso buvusios SSRS teritorijoje (Brianskas-Bachmačius,Ileckas prie Orenburgo, Usolė prie Permės, Sibiras; druskinguose ežeruose –Eltono (26% NaCl), Baskunčiako, JAV (Teksaso valstija, Nju Meksikas,Oklahoma, Kanzasas ir kt.), Austrijoje. Mirabilitas, tenarditas sutinkamasKara-Bogazgoloje, Sibire, JAV (vakarinės valstijos), Sicilijos saloje,Ispanijoje, Šiaurės Afrikoje. Salietros klodai yra Pietų Amerikoje (Peru,Čilė). Didžiulės mineralo Na2CO3·NaHCO3·2H2O atsargos yra Šiaurės Afrikoje(Šiaurės vakarai nuo Kairo, Alžyras, Sudanas, Libanas), Armėnijoje, Sibire,JAV (Nevados ir Kalifornijos valstijos) ir kitur. GAVIMASNepaisant H. Devio atradimo, labaratorijose natris iki 1824 metų buvoretenybė, kol Erstedas nustatė, kad gryną aliuminį galima gauti,redukuojant aliuminio chloridą natriu. Nuo to laiko natrio gavimotechnologinių procesų vystymasis tiesiogiai priklausė nuo aliuminio gavimopramonės vystymosi. Tačiau vėliau aliuminio redukavimui imta naudoti kalį,ir natrio gamyba vėl sumažėjo. Tik po 32 metų A. S. Devilis ir R. Bunzenas

įrodė, kad aliuminio gamyboje vis dėl to geriau naudoti natrį, negu kalį.Pagal Devilio metodą natris buvo gaunamas redukuojant sodą anglimi.Kastneris (Castner) 1886 m. šį procesą patobulino, bet po kelių mėnesiųamerikietis Holas (Holl) ir prancūzas Eru (Erout) pasiūlė elektrolitinįaliuminio gavimo būdą. Taigi, natrio poreikis rinkoje vėl krito.Tam, kad periodinės elementų lentelės elementas N0 11 vėl grįžtų įgamybines sferas, reikėjo mažiausiai dviejų dalykų: 1) naujų panaudojimosričių, kurioms būtinai reiklingas natris, ir 2) efektyvių pigaus natriogavimo būdų. Kastneris 1890 m. patobulino elektrolitinį natrio gavimo iškaustinės sodos procesą, o 1895 m. Niujorko valstijoje buvo pastatytagamykla, gaminanti šiuo metodu natrį.Šiuolaikinį natrio gavimo iš išlydyto natrio chlorido procesą pasiūlėDaunsas (Downs) su bendraautoriais. Vieno kilogramo natrio kaina nukritonuo 4,5$ 1890 m. iki 0,35$ 1953 metais. Tokiu būdu, natris tapo pigiumetalu, o tuo pačiu ir nebrangia žaliava chemijos pramonėje. Jo gamybanepaliaujamai augo. Taip pvz., pagal Devilio būdą 1885 m. buvo gaminama5500-6000 kg per metus, Kastnerio – 1888-1900 m. apie 150 t per metus. 1913metais Europoje jau buvo gaminama 4200 t, o JAV – 1800 t natrio per metus.Pasaulyje 1927 m. buvo gaminama 27 tūkst. tonų natrio. Antrojo pasauliniokaro metais natrio gamyba JAV žymiai išaugo dėl jo panaudojimo natriocianido ir tetraetilšvino gamybai. Šiuo metu JAV gaminama virš 100 tūkst.tonų natrio per metus, pasaulyje ~200 tūkst. tonų.Gavimo būdai. Yra daug metalinio natrio gavimo iš jo junginių būdų.Ankstesniuose procesuose jo gamybai buvo naudojamas natrio šarmas; tuotarpu šiuolaikinėje gamyboje daugiausiai naudojamas natrio chloridas.Natris gali būti gaunamas veikiant jo druskas anglimi ar kitaisreduktoriais prie temperatūrų, viršijančių jo lydimosi temperatūrą(termocheminės redukcijos procesai) arba elektrolizės būdu.Terminės redukcijos procesai.Gmelino (Gmelin) žinyne nurodoma, kad šiuo metodu natris gali būti gaunamaspraktiškai iš bet kurio jo junginio. Natrio karbonatą galima redukuotimedžio anglimi arba koksu, sumaišytu su geležimi; sidabru, aliuminiu arbamagniu. Aukštesnėse temperatūrose aliuminis, magnis, kalcis, kalciohidridas, silicidas ar kalcio karbidas redukuoja natrio chloridą ikimetalo. Susmulkinta geležis, ferosilicis, kalcio karbidas ir koksasredukuoja natrį iš išlydito natrio hidroksido. Pagal Gmeliną, natriosilikatas, sulfidas, sulfatas ir cianidas aukštoje temperatūroje irgi galibūti redukuoti iki metalo.Pramoninę reikšmę turi natrio karbonato (kalcinuotos sodos) redukcijosprocesas, reduktoriumi naudojant anglį. Procesas vyksta pagal sumarinęreakciją:Na2CO3 + 2C ( 2Na + 3CO((H0298=231 kcal/g·mol).Reakcija stadijinė:Na2CO3 ( Na2O + CO2CO2 + C = 2CONa2O + C ( 2Na + COTechnologinio proceso aprašymą galima rasti specialioje literatūroje.Patentuose siūloma kalcinuotos sodos reakciją vykdyti su anglimi,ištirpdyta išlydytoje geležyje, naudoti medžio anglį ar vykdyti procesąesant sumažintam slėgiui, panaudojant vakuminius siurblius. Natriokarbonato redukcijos procesas 1100(C temperatūroje vykdomas, greitaišaldant gautus natrio garus iki temperatūros, žemesnės už 700(C.Paminėtinas apie 30 metų naudotas Devilio (H. Deville) procesas,panaudojantis natrio karbonato, medžio anglies ir kalkių mišinį, ir Dou(Dow) natrio gavimo procesas, distiliuojant išlydytą natrio karbonato iranglies mišinį.Kastnerio procesas – vienas iš svarbiausių termocheminių kaustinės sodos(natrio hifroksido) redukcijos procesų. Tai patobulintas Devilio procesas,kuriam charakteringas geresnis reaguojančių medžiagų kontaktas, o patsprocesas vyksta prie žemesnių temperatūrų pagal reakciją:6NaOH + FeC2 ( 2Na2CO3 + Fe + 3H2 + 2Na. Kituose technologiniuose prcesuose geležies karbidas 1000(C redukuojanatrio hidroksidą pagal lygtį:3NaOH + FeC2 ( 3Na + Fe + 3/2H2 + CO + CO2 .Metalinio natrio gavimui iš natrio hidroksido naudojami įvairūs reduktoriai– grynas kalcio karbidas, jo mišinys su natrio chloridu arba gryna anglis4NaOH + 2C ( Na2CO3 + 2Na + 2H2 + CO .Termocheminiuose natrio gavimo redukcijos procesuose plačiai naudojamasnatrio chloridas arba kiti jo halogeniniai junginiai. Šių junginiųredukcija vyksta pagal lygtis:2NaCl + CaC2 ( CaCl2 + 2Na + 2C6NaF + Al ( 3Na + AlNa3F62NaCl + CaO + C ( 2Na + CaCl2 + CO2NaCl + Pb ( PbCl2 + 2Na.Kituose technologiniuose procesuose įvairių junginių redukcija vyksta pagallygtis:Na2B4O7 + 7C ( 2Na + 7CO + 4BNa2S + CaO + C ( 2Na + CaS + CONa2S + CaC2 ( 2Na + CaS + 2C2NaCN + Fe ( 2Na + FeC2 + N23Na2O2 + 2C ( 2Na2CO3 + 2Na7Na2O2 + 2CaC2 ( 2CaO + 4Na2CO3 + 6Na2NaNO2 + 3CaC2 + 6NaF ( 2NaCN + 4CO + 3CaF2 + 6Na2NaNO2 + 3CaCl2 + 3Na2S ( 2NaCN + 4CO + CaS + 6Na.Natrio gavimas elektrolizės būdu. Šiuo metu tai pagrindinis pramoninisnatrio gavimo būdas. Natris gaunamas, elektrolizuojant sulydytą natriohidroksidą arba natrio chloridą. Elektrolizės metu prie geležies ar nikeliokatodų išsiskiria natris, o ant grafito anodo, priklausomai nuoelektrolizuojamų medžiagų, išsiskiria deguonis arba chloras.|Katodas |Anodas ||4Na+ + 4e ( 4Na |4OH– – 4e ( 2H2O + O2 || |4Cl– – 4e ( 2Cl2 |

Pirmą kartą elektrolizės būdu natris buvo gautas iš natrio hidroksido(Kastnerio metodas). Šiuo atveju ant anodo vyksta 1) reakcija. Vandeniuidifundavus per vonią, ant katodo vyksta antrinė reakcija su natriu: 2Na + 2H2O ( 2NaOH + H2 .Sumarinė reakcija: 4NaOH ( 2Na + 2NaOH + H2 + O2 .Kadangi vanduo reaguoja su puse susidariusio natrio, jo išeiga praktikojeneviršija 50% teorinės reikšmės, o kitos pašalinės reakcijos išeigą galisumažinti ir dar daugiau. Kastnerio elektrolizeris pavaizduotas piešinyje. [pic] Aparatas sudarytas iš apšildomo geležinio indo, kuriame yra išlydytasnatrio hidroksidas. Indo apačioje yra geležinis strypas (katodas), kurį

gaubia geležinis cilindras (anodas). Elektrolizeryje dar yra trumpasgeležinis cilindras, pagamintas iš geležinio tinklo. Pastarasis gaubiaviršutinę, pastorintąją katodo dalį ir apsaugo, kad susidaręs ant katodometalinis natris nepatektų ant anodo. Dėl mažo savo lyginamojo svorio,susidaręs metalinis natris pašalinamas nuo išlydytos masės viršaus. Antanodo kraunasi OH– jonai ir skiriasi deguonis bei vanduo. Didelė vandensdalis išgaruoja. Dalį vandens skaldo srovė, todėl, be natrio, ant katodoskiriasi ir vandenilis. Išeidamas pro vidinio cilindro dangtį, vandenilisužsidega. Sunkiosios išlydytos masės priemaišos kaupiasi apatinėjeelektrolizerio dalyje. Žemiausiuose sluoksniuose kaupiasi atšalęs natriohidroksidas. Kaip pažymėjo pats Kastneris, svarbu, kad elektrolizerio temperatūrakiek galima mažiau viršytų natrio lydimosi temperatūrą. Priešingu atvejunatris maišosi su išlydyta mase ir, veikiamas deguonies, oksiduojasi. Kastnerio elektrolizeris nuo 1891 metų iki 1920 metų buvo žymiaipatobulintas, nes tai buvo vienintelis procesas, turintis praktinę reikšmę.Kastnerio elektrolizeris yra paprastos konstrukcijos, elektrolizės procesasvyksta prie žemų (320-330(C) temperatūrų. Pagrindinis jo trūkumas –naudojama palyginus brangi žaliava – švarus natrio hidroksidas. Todėlpastarąjį išstūmė kiti procesai, panaudojantys natrio chloridą. Natrio chlorido elektrolizės procesai. Dar Faradėjus 1883 m. atlikoeksperimentus, siekdamas gauti natrį elektrolizės būdu iš natrio chlorido.Literatūroje pateikiama visa eilė patentų apie natrio chloridoelektrolizę. Viena iš labiausiai pavykusių elektrolizerių konstrukcijų – Daunsoelektrolizės kamera. Daunso technologinio proceso privalumai – naudojamapigi žaliava (NaCl), susidaro vertingas šalutinis produktas (Cl2 dujos) irpasiekiama didelė natrio išeiga pagal srovę. Be to sėkmingai išspręstaįrenginių apsaugos nuo korozijos problema. Kadangi metalinis natris aukštose temperatūrose tirpsta išlydytamenatrio chloride, būtina kiek galima daugiau sumažinti jo lydimositemperatūrą. Beje, dėl šios priežasties ilgą laiką nepavyko išskirti natrioiš išlydyto natrio chlorido. Pasirodė, kad pridėjus kalcio chlorido,lydymosi temperatūrą galima žymiai sumažinti – nuo 800(C iki ~600(C.Elektrolizės vonios lydimosi temperatūros sumažinimui įvairūs autoriaisiūlė prie natrio chlorido pridėti CaCl2; KCl ir žemės šarminių metalų; KClir Na2CO3; KCl ir NaF, KF; NaF ir žemės šarminių metalų chloridų, Na2CO3 . Norint gauti gerus rezultatus, elektrolizinant išlydytą NaCl, būtina: 1) anodas turi būti pagamintas iš grafito 2) numatyti būdus chlorui pašalinti iš anodinės erdvės 3) katodas turi būti metalinis, pageidautina iš geležies 4) numatyti būdus, kaip pašalinti natrį iš katodinės erdvės ir apsaugoti jį nuo galimos sąveikos su oksidatoriais 5) visos elektrolizerio dalys privalo būti atsparios ugniai 6) tarp elektrodinių polių lydynyje neturi būti jokių metalinių dalelių.Daunso elektrolizės kamera pavaizduota piešinyje: [pic] Kamera sudaryta iš akmeninio indo, kuriame yra grafitinis strypas A(anodas) ir iš šonų geležiniai katodai K. Anodą dengia geležnis gaubtas 1ant jo tinklelis 2, skiriantis anodinę ir katodinę erdves. Chloridų mišinysišlydomas elektros pagalba. Išsiskyręs ant katodo natris kyla į viršų irgeležiniais vamzdžiais 3,4 patenka į surinkėją 5. Tokiu būdu skystas natrisapsaugomas nuo oro poveikio. Išlydytas natris turi iki 1% kalcio. Lėtaiaušinant metalą, kalcio kiekis sumažinamas iki šimtųjų procento dalių –gaunamas techninės kvalifikacijos švarumo elementas. Toliau filtruojant 105-110(C temperatūroje, gaunamo natrio švarumas siekia 99,9% . Gaunamaschloras yra švarus, jį galima suslėgti ir panaudoti. Elektrolizei naudojama~7V įtampa, metalo išeiga pagal srovę siekia 80-85% . Vienam kilogramuinatrio gauti reikalinga apie 11kW val energijos. Paminėtini Akerio (Acker C.), Aškrofto (Ashkroft E.), Mak-Nito (McNitt R.), Danielio (Daneel H.), Siuardo (Seward C.O.), Cibo (Ciba) ir kitųautorių sukurti elektrolizeriai natriui gauti. Elektrolizės būdu natrį galima gauti iš išlydyto natrio karbonato,natrio tetraborato, natrio nitrato, natrio cianido, natrio sulfato irnatrio sulfido arba dvigubos elektrolizės metodu iš nevandeninių jo druskųtirpalų (gautas natrio junginys arba jo amalgama antrą kartąelektrolizinama). FIZINĖS SAVYBĖS Gamtoje sutinkamas tik vienas stabilus izotopas Na23. Bombarduojantnatrį neutronais, susidaro ( aktyvus izotopas Na24 (skilimo pusperiodisT1/2=15,06 val). Iš viso žinomi 6 radioaktyvūs izotopai. Na22 skildamasspinduliuoja pozitronus – teigiamas daleles, kurio masė artima ellektronomasei (T1/2=2,58 metų).|Simbolis |Na ||Atominis numeris |11 ||Atominė masė |23 (tiksli 22,989768) ||Masės numeris |23 ||Protonų skaičius |11 ||Elektronų skaičius |11 ||Neutronų skaičius |12 ||Išorinių e konfigūracija |3s1 ||Atominis radiusas, ( |1,86 ||Jono radiusas, ( |0,92 ||Jonizacijos energija, eV | ||Na0 ( Na+ ( Na2+ ( Na3+ ( |5,09; 46,65; 71,3; 99,0; ||Na4+ | ||Spektrinės linijos, ( | ||(intesyvi geltona) |5890; 5896 ||Elemento tipas |baltas metalas ||Kristalinės gardelės tipas |kūbinė centruota ||Būvis kambario temperatūroje|kietas ||Tankis, Kg/m3 |971 ||(H2O=1000) | ||Kietumas |0,5 ||(deimantas=10) | ||Virimo temperatūra, K |1156,1 (883(C) ||Lydimosi temperatūra, K |370,96 (97,96(C) ||Šiluminė talpa |0,29 ||(H2O=1) | ||Specifinis šiluminis |1230 ||laidumas, W/m·K | ||Elektrinis laidumas |21 ||(Hg=1) | ||Specifinė varža, ( m |4,3·10-8 ||Normalusis elektrodo |–2,71 ||potencialas, V | ||Magnetinės savybės |paramagnetikas ||Dielektrinė skvarbtis |60 |

Temperatūrinės priklausomybės|Tankio, Kg/m3 (kieto) |dt=0,9725–0,0002011t–0,00000015t|| |2 ||(skysto) |dt=0,9490–0,000223t–0,0000000175|| |t2 ||Klampumo, puazai (skysto) |lg(= –1,09127+382(t+313) ||Paviršiaus įtempimo, din/cm |(=202–0,1t ||Šiluminio laidumo, |k=0,324–0,00040t ||kal/cm·s·laipsn(C (kieto) |(0–97,83() ||(skysto) |k=0,2166–0,000116t || |(iki 500() ||Elektrinės varžos, ((·cm (kieto)|r=4,777+0,01932+0,00004t2 || |(0-97,83() ||(skysto) |r=6,225+0,0345t || |(iki 400() |

Dujiniame būvyje (purpurinė spalva) natris sudarytas, daugiausia, išvienatomių molekulių. Dimerų Na2 skaičius didėja, didėjant temperatūrai

(600(K–0,008 dalis Na2; 650(K–0,013; 700(K–0,019; 750(K–0,025). Natrio dujųslėgis labai mažas (mm Hg stulp.)–1,199·10-7 (100(C); 3,958 (500(C); 1998(1000(C). CHEMINĖS SAVYBĖS Išorinio elektroninio sluoksnio struktūra leidžia manyti, kad natrisneturėtų prisijungti elektronų. Kita vertus, vienintelio elektronoatidavimas turėtų vykti gana lengvai, susidarant vienvalenčiam katijonui.Natris iš tiesų lengvai atiduoda savo valentinius elektronus (po vienąvienam atomui) ir pasižymi ryškiomis redukcinėmis savybėmis. Natrio hidroksidas – stipri bazė. Taigi, natris turi pilną kompleksąmetalams būdingų cheminių savybių. Tai patvirtina ir fizinės šio elementosavybės. Cheminis natrio aktyvumas didelis. Kai kurios natrio reakcijos suneorganinėmis medžiagomis pateikiamos lentelėje:|Elementas |Cheminė saveika su Na ||Deguonis |reaguoja gana greitai ||Azotas |nereaguoja ||Vandenilis |greita reakcija, temperatūra || |virš 300(C ||Vanduo |greita reakcija ||Anglis |reaguoja prie 800-900(C ||Amoniakas |lėtai reaguoja ||Anglies monoksidas |nesant NH3 nereaguoja ||Anglies dioksidas |reaguoja ||Halogenai: | ||Fluoras |užsidega ||Chloras |reaguoja ||Bromas |lėta reakcija (praktiškai || |nevyksta) ||Jodas |nereguoja ||Sieros rūgštis | ||šalta koncentruota |intensyvi reakcija ||šalta praskiesta |labai intensyvi reakcija |

Natrio reakcijoms su specifinėmis neorganinėmis medžiagomis skirtadaug apžalginių straipsnių. Ypač gausiai tyrinėtos natrio reakcijosskystame amoniajake. Reakcija su vandeniu. Kambario temperatūroje natris energingaireaguoja su vandeniu, susidarant natrio hidroksidui ir skiriantisvandeniliui. Reakcijos metu išsiskyrusios šilumos užtenka natriui išlydyti.Esant dideliam natrio paviršiaus kontaktui su vandeniu, reakcija lydimasprogimo. Natris taip pat reaguoja su paprastu ledu, o vandenilio skyrimąsisnustoja, tik atšaldžius ledą iki -200(C. Kai kurių autorių duomenimis,reaguoti su vandeniu natris pradeda prie -80(C.Natrio reakcijos su vandeniu: Na + H2O ( NaOH + 1/2H2šiluma (H0298= –33,67 kcal; skysto natrio su vandens garais –45,7 kcal. Natrio reakcija su vandeniu plačiai taikoma praktikoje. Taip pvz., sunatriu pašalinami drėgmės pėdsakai iš transformatorinių tepalų. Gerirezultatai gauti džiovinant natriu propilo, izoamilo, fenoksibutilo irmetilo spiritus. Natris gali būti panaudojamas vandens šalinimui išpiperidino ir kitų aminų. Drėgmės šalinimui iš reagentų naudojami ir natrio-kalio lydiniai.Paskirsčius natrį kietame nešėjuje, patogu juo sausinti dujas. Įdomu pažymėti, kad 1920 metais Vokietijoje vietoje degtukų buvogaminamos natrio lazdelės. Jos buvo pardavinėjamos sausai įpakuotos. Norintįdegti ugnį, reikėjo atkirsti nedidelį gabalėlį šių lazdelių ir patalpintiant sudrėkinto vandeniu popieriaus lapo. Natrio reakcijos su vandeniu pagalba buvo gauti vandenilio izotopai. Reakcija su deguonimi. Drėgname ore metalinis natris greitai prarandasavo sidabrinę spalvą ir tampa blankiai pilku, padengtu oksido plėvele. Šiplėvelė sugeria drėgmę ir anglies dioksidą iš oro, susidarant natriohidroksidui ir karbonatui. Kaitinamas sausame ore natris užsidega, kaitemperatūra artima jo virimo temperatūrai. Vykstant oro ar deguonies sąveikai su natriu, susidaro jo oksido irperoksido mišinys. Esant žemesnei nei 160(C temperatūrai ir nepakankantdeguonies, susidaro tik natrio oksidas. Ilgą laiką buvo manoma, kadsusidaro tik du deguoniniai natrio junginiai – oksidas Na2O ir peroksidasNa2O2. Vėliau nustatyta, kad egzistuoja ir peroksidas NaO2. Be to,egzistuoja ir natrio ozonidas NaO3. Išlydytas natris lengvai degapaprastoje atmosferoje – susidaro tiršti oksido dūmai. Iš pradžių, matyt,susidaro natrio peroksidas, kuris reaguoja su metalinio natrio pertekliumisusidarant oksidui. Natrio reakcijų termodinamika su deguonimi pateikiama žemiau: 2Na(k) + 1/2O2(d) ( Na2O(k) (H0298= –100,7 kcal 2Na(sk) + 1/2O2(d) ( Na2O(k) (H0400= –104,2 kcal 2Na(k) + O2(d) ( Na2O2(k) (H0298= –120,6 kcal . Natrio ozonidas gaunamas, leidžiant ozoną per natrio tirpalą skystameamoniake. Susidaro oranžinės ar tamsios spalvos nuosėdos. Kai kurių autoriųnuomone, natris savaime užsidega ozono atmosferoje. Praktinį pritaikymą turi tik natrio peroksidas (stiprus oksidatorius).Iš pradžių jis buvo naudojimas šiaudinių skrybėlių blukinimui, dabartiniumetu naudojamas celiuliozės masės balinimui popieriaus gamyboje, kadangijam reaguojant su vandeniu susidaro natrio peroksidas: Na2O2 + 2H2O ( 2NaOH + H2O2 + 34 kcal . Žinomi sekantys natrio peroksido junginiai: Na2O2; Na2O2·H2O;Na2O2·2H2O; Na2O2·8H2O . Natrio peroksidas naudojamas izoliuojančiose dujokaukėse irpovandeniniuose laivuose kaip deguonies šaltinis: 2Na2O2 + 2CO2 ( 2Na2CO3 + O2 + 111kcal . Labaratorijose Na2O2 naudojamas stipriu oksidatoriumi, lydant metalus. Reakcija su vandeniliu. Natris pradeda absorbuoti vandenilį maždaug200(C temperatūroje, o 300-400(C temperatūroje proceso greitissuintensyvėja. Jei nesiimama specialių priemonių natrio dispergavimui,aplink jį susidaro kieto natrio hidrido plėvelė ir reakcija sustoja. Natrio hidrido gavimo reakcija yra grįžtama: 2Na + H2 = 2NaH. Susidarymo šiluma 13,8-15,69 kcal/mol . Kadangi reakcija grįžtama,norint gauti produktą, vandenilio slėgis turi būti didesnis už natriohidrido disociacijos slėgį. Natrio hidridas yra stiprus reduktorius, ypač aukštesnėsetemperatūrose. Jis reaguoja su daugeliu oksidatorių, halogenais arįvairiais jų kovalentiniais junginiais. Natrio hidridas redukuoja sierosrūgštį iki sieros vandenilio ir laisvos sieros. Metalurgijoje vartojamasoksidinių plėvelių pašalinimui nuo paviršiaus. Kasmet sunaudojama virš 1000t natrio hidrido. Reakcijos su halogenais. Natrio sugebėjimas reaguoti su halogenaisnevienodas. Susilietęs drėgnas natris ir fluoras užsidega. Fluoroatmosferoje natris pasidengia fluorido plėvele. Su chloru natris nereaguoja –80(C temperatūroje. Su sausu chlorukambario temperatūroje natris reaguoja silpnai, tačiau išlydytas – degachloro atmosferoje susidarant natrio chloridui. Natrio reakcija su bromu vyksta tik ant paviršiaus ir 300(C

temperatūroje. Kai kurie autoriai nurodo, kad jungiantis šiems elementams,gali įvykti net sprogimas. Lydimas jodas ir natris nereaguoja, bet 300-360(C temperatūroje galivykti paviršinė reakcija. Termodinaminės natrio reakcijos su halogenais: Na(k) + 1/2F2(d) ( NaF(k) (H0298= –136,0 kcal Na(k) + 1/2Cl2(d) ( NaCl(k) (H0298= –98,23 kcal Na(k) + 1/2Br2(sk) ( NaBr(k) (H0298= –86,03 kcal Na(k) + 1/2J2(k) ( NaJ(k) (H0298= –68,84 kcal . Reakcijos su amoniaku. Natrio reakcija su amoniaku, esant kokso,kurios metu susidaro natrio cianidas, yra viena iš svarbiausių pramonėješio metalo reakcijų (žr. skyr. “natrio junginiai ir jų panaudojimas”).Tiesa, pastaruoju metu ciano vandenilio rūgštis gaunama tiesioginėssintezės metu, ir šios reakcijos reikšmingumas šiek tiek sumažėjo. Tirpdamas skystame amoniake, natris disocijuoja į teigiamus metalojonus ir elektronus, kurie yra sugaudomi tirpiklyje. Natrio kompleksiniaijunginiai su metalais yra aprašyti daugelio autorių specialiojeliteratūroje. Žemose temperatūrose labiausiai koncentruoti natrio tirpalai yrasudaryti iš dviejų fazių: praskiestos-tamsiai mėlynos dugne ir virš joskoncentruotos-bornzos spalvos. Natrio tirpalai skystame amoniake skirstomiį dvi kategorijas – katalizinius ir nekatalizinius. Aktyvūs metalai, tokie kaip geležis, kobaltas ir nikelis skaldotamsiai mėlyną natrio tirpalą amoniake – susidaro natrio amidas. Šiareakcija pagrįstas vienas iš pramoninių natrio amido NaNH2 gamybos būdų.Didžiausi amido kiekiai pagaminami tiesioginės amoniako ir natrio sąveikosmetu: 2Na + 2NH3 ( NaNH2 + H2 . Reakcija gali būti vykdoma trimis metodais – esant aukštai 300-400(C(išlydytas natris ir dujinis amoniakas), vidutinei 140-170(C (skystasnatris ir dujinis amoniakas) ir žemai -30(C (kietas natris ir kietasamoniakas) temperatūroms. Išlydytas NaNH2 pasižymi dideliu reakcingumu. Jis reaguoja su angliesmonoksidu, susidarant natrio cianidui, su anglies dioksidu – susidaronatrio ciano amidas, natrio karbonatas ir natrio cianatas. Išlydytas natrioamidas reaguoja su stiklu. Natrio amidas naudojamas sintetinio dažo indigo, vitamino A ir kitųorganinių junginių sintezėje. Kitos reakcijos. Siera , selenas ir teliūras energingai reaguoja sunatriu, susidarant sulfidams (Na2S, Na2S2, Na2S3, Na2S4 ir Na2S5),selenidams ir teliūridams. Kambario temperatūroje natris nereaguoja su anglimi, tačiau 800-900(Ctemperatūroje natrio garai su anglimi sudaro karbidus Na2C2. Natriojunginiai su grafitu išreiškiami formulėmis NaC8 ir NaC16. Natrio sąveika su azotu normaliomis salygomis nevyksta. Yra duomenų,kad iki 300(C sausas azotas natrio atžvilgiu išlieka inertiškas.Aukštesnėse temperatūrose susidaro du reakcijos produktai: natrio azidasNaN3 ir natrio nitridas Na3N. Šildant natrį su fosforu be oro, susidaro fosfidas. Oro astmosferojereakcija lydima liepsnos – susidaro natrio fosfatas. Reaguojant natriui sufosforu, gali būti gaunami sekantys junginiai: NaP3, Na2P5 ir Na3P .Raudonasis fosforas reaguoja su natriu skystame amoniake; susidaroNaP3·3NH3. Šildant su selenu, susidaro įvairūs natrio selenidai: Na2Se, Na2Se2,Na2Se3, Na2Se4 ir Na2Se6. Natris redukuoja daugelį metalų (išskyrus Al, Mg ir šarminius žemėsmetalus) iš jų oksidų. Pastaruoju metu padidintas dėmesys skiriamas sunkiaibesilydančių metalų (pvz., titano, cirkonio ir kt.) gavimo tyrinėjimams,panaudojant reduktoriumi natrį. Metalinis natris energingai reaguoja su daugeliu neorganiniųhalogeninių junginių. Tokių reakcijų metu šiuolaikinėje milteliųmetalurgijoje gaunama geležis, cirkonis, berilis ir kt. metalai. Reakcijasu geležimi vyksta pagal lygtį: FeCl3 + 3Na ( Fe + NaCl . Kai kurios reakcijos su organiniais junginiais. Natris yra plačiainaudojamas organinėje sintezėje. Natrio panaudojimas organinėse reakcijoseyra plačiai aprašytas specialiuose apžvalginiuose darbuose. Svarbiausia dabartiniu metu pramoninę reikšmę vis dar turi natriopanaudojimas tetraetilšvino gamybai, kuris pasižymi antidetonacinėmismotorinio kuro savybėmis. Pagrindinė reakcija yra 4PbNa + 4C2H5Cl ( (C2H5)4Pb + 3Pb + NaCl . Kitos svarbesnės natrio reakcijos ir susidarę produktai pateikiamilentelėje:

|Reakcija |Produktas ||Esterių susidarymo iš alkoholiatų|C6H5CH2OC2H5 ||Fitigo sintezė (alkilaromatinių |C6H5C2H5 ||angliavandenilių | ||gavimas) | ||Alkilinimo (aukštesniųjų šakotųjų|CH3COCH(C2H5)CO2C2H5 ||spiritų ir eterių gavimas) | ||Kondensacijos su alkoholiatais |C2H5CH(CO2C2H5) 2 ||(esterių | ||gavimas) |CH3COCH2CO2C2H5 || |CH3COCH2COCO2C2H5 ||Perkino sintezė (cinamono rūgščių|C6H5CH=CHCO2H ||gavimo) | ||Pinakolo sintezė |pinakolas ||Orto skruzdžių eterio sintezė |HC(OC2H5)3 ||Ketonų gavimo iš rūgščių druskų |(CH3) 2CO ||sausos | ||destiliacijos būdu |(C6H5)2CO |

Praktinę reikšmę turi natrio reakcijos su alkoholiais, kurių metugaunami alkoholiatai vėliau panaudojami įvairių esterių sintezei. Reaguodamas natris su kai kuriais polihalogeniniais angliavandeniliaissprogsta. Pvz., natrio-kalio lydinio su anglies tetrachloridu mišiniojautrumas sprogimui yra 150-200 kartų didesnis, negu sprogstamojogyvsidabrio. Natrio ir kalio sprogimo reakcija su chloroformu panaudojamabomboje. Literatūroje galima sutikti ir kitas sprogstamasias sistemas sunatriu. NATRIO PANAUDOJIMAS Metalinis natris (grynas ar jo lydiniai su kitais metalais) plačiaipanaudojamas pramonėje. Ilgą laiką dižiausias natrio kiekis (lydinys 10% Nair 90% Pb) buvo sunaudojamas tetraetilšvino ir įvairių esterių gamyboje beinatrio cianido gamyboje. Kadangi metalinis natris lydosi prie 98(C temperatūros, o verda tik883(C, jis plačiai panaudojamas šilumos nešėju aviacijos varikliųvožtuvuose, liejimo mašinų plunžerių aušinimui, o taip pat eilėje cheminiųprocesų, užtiktrinant tolygų šildymą 450-650(C temperatūroje. Dėka aukštosvirimo temperatūros, mažo neutronų sugaudymo radiuso ir didelio šilumos

atidavimo koeficiento natris panaudojamas skystu šilumos nešėjubranduolinėje energetikoje. Pvz., amerikietiškose atominėse povandeninėsevaltyse panaudojami energetiniai įrenginiai su natrio kontūrais.Reaktoriaus viduje išsiskyrusi šiluma įkaitina natrį, kuris cirkuliuojatarp reaktoriaus ir garo generatoriaus ir aušdamas gamina vandens garus,panaudojamus garo turbinai sukti. -Metalurgijjoje natris naudojamas įvairiems metalams redukuoti ir jųjunginiams gauti. Pvz., švino lydinys, turintis 0,58% Na; 0,04% Li; 0,73%Ca yra labai kietas ir naudojamas vagonų ašių guoliams gaminti. Charakteringas natrio garų švytėjimas naudojamas specialiuosešviestuvuose. Pažymėtina, kad paleidžiant kosminį palydovą į Mėnulį 1959 m.buvo išleistas natrio dujų debesis, pagal kurio švytėjimą buvo tikslinamapastarojo trajektorija. Organinėje sintezėje natrio panaudojimas prasidėjo nuo kondensacijosreakcijų – 1850 m. Viljamsonas gavo eterius. Viurcas 1885 m. sintezavo 2,5-dimetilheksaną iš 2-etilbrompropano ir natrio, o Fitigas 1863 m. šįprincipą panaudodo alkil aromatinių angliavandenilių sintezėje. Kitasklasikinis pavyzdys – Klaizeno 1863 m. kondensacijos reakcija, kurios metususintetintas acto rūgšties etilo esteris. Natrio organiniai junginiai yra daugelio vaistinių preparatų sudėtyje(norsulfazolas, natrio salicilatas ir kt.), fiziologiniuose tirpaluose. Radioaktyvus natrio izotopas Na24 naudojamas medicininėjediagnostikoje ir kai kurių leukemijos formų gydimui. Analitinis nustatymas. Natrio jonus tirpale nustatyti sudėtinga, visųpirma, dėl didelio daugumos druskų tirpumo. Kokybiškai natris dažnainustatomas pagal charakteringą geltonos liepsnos spalvą. Natrį nustatytigalima ir mikroskopo pagalba pagal nusodintų trietanolaminodinitrocikloheksafenoliatų kristalų formą. Kiekybinis natrionustatymas svorio metodu grindžiamas jo nusodinimu dvigubomis uranilodruskomis.Kiekybiškai natris nustatomas šiais metodais: 1) uranilacetatiniu (nusodinamas NaZn(UO2)3(CH3COO)9·6H2O) 2) magnio uranilacetatiniu (nusodinamas NaMg(UO2)3(CH3COO)9·6H2O ) 3) modifikuotu uranilacetatiniu 4) centrifūginiu 5) poliarografiškai redukuojant uranilo joną 6) panaudojant dihidroksi vynoakmens rūgštį 7) panaudojant kalio-cezio-bismuto nitratą 8) radiometriškai 9) chromotografiškai 10) liepsnos fotometrijos 11) nefeliometriniu 12) mikroanalizės 13) kalorimetriniu 14) spektrometriniais (rentgeno struktūr. analizė, BMR ir kt.) Saugumo technika. Dirbant su natriu, būtina laikytis tam tikrų saugumopriemonių. Natris laikomas po inertinio skysčio sluoksniu (žibalas ir pan.)pervežamas tik uždaruose induose ir specialiai įrengtuose cisternose. Darbosu natriu metu reikia naudoti specialius rūbus, gumines pirštines, akiniusar apsaugines kaukes. Darbo vietose privalo būti priešgaisrinisinventorius, o gesintuvai užpildyti sausu natrio chloridu, natriokarbonatu, grafitu ir pan. Ugnį gesinti vandeniu, esant natrio,kategoriškai draudžiama, nes gali įvykti sprogimas. NATRIO JUNGINIAI, JŲ GAVIMAS, SAVYBĖS IR PANAUDOJIMAS Natrio junginiai labai paplitę gamtoje. Kaip minėta, jie randaminatrio chlorido, natrio nitraro, natrio sulfato, įvairių lauko špatų arkitokių mineralų pavidalu. Praktikoje plačiai panaudojamos šio metalodruskos. Junginiai. Natrio jonas yra bespalvis, teigiamas, vienvalentis. Beveikvisos druskos tirpsta vandenyje. Silpnųjų rugščių druskų tirpalai dėlhidrolizės turi šarminę reakciją. Natrio hidridas (žr. skyr. “reakcija su vandeniliu”). Natrio oksidas, peroksidas (žr. skyr. “reakcija su deguonimi”). Natrio hidroksidas. NaOH – balta, kristalinė, trapi ir labaihigroskopinė medžiaga, kurios lyginamasis svoris 2,13 (g/cm3).Laboratorijose naudojama lazdelių, žirnelių arba žvynelių pavidale. Natriohidroksidas lydosi, o prie aukštesnių temperatūrų išgaruoja. Tirpinantvandenyje, susidaro įvairūs hidratai (nuo vienos iki septynių molekuliųvandens) ir išsiskiria dideli šilumos kiekiai. Toks tirpalas vadinamasnatrio šarmu . Jis sugeria iš oro anglies dioksidą ir virsta karbonatu: 2NaOH + CO2 ( Na2CO3 + H2O . Natrio hidroksido tirpumas: 0 20 100 (C 42 109 342 % (g NaOH 100g H2O) Natrio hidroksidas ardo odą, audinius, popierių ir kitas organinesmedžiagas. Gavimas. NaOH gaunamas, elektrolizuojant valgomosios druskos NaClvandeninius tirpalus. Prie geležinio katodo skiriasi vandenilis, o priegrafitinio anodo – chloras. Ant elektrodų vyksta sekančios reakcijos:| Anodas |Katodas ||Cl– – e ( 1/2Cl2 |1) H+ + e ( 1/2H || |2) H2O = H+ + OH– || |3) H2O + e ( 1/2H2 + OH– |

Iš pateiktų lygčių matyti, kad katodinės reakcijos mechanizmassudėtingesnis, negu anodinės. Kadangi vandenilio išsiskyrimo viršvoltažisžymiai mažesnis už natrio, vandenilis skiriasi ant katodo. Dėka to,atsilaisvina atitinkamas kiekis hidroksilo jonų. Sumarinis katodinisprocesas aprašomas lygtimi 3) . Pasišalinus iš tirpalo Cl– jonams, (dėl jųišsikrovimo ant anodo) tirpale susikaupia ekvivalentinis kiekis natriojonų. Pastariesiems susijungus su OH– jonų pertekliumi katodinėje srityje,kaupiasi natrio hidroksidas. Svarbu, kad elektrolizės produktai negalėtųsusimaišyti, nes laisvas chloras su natrio hidroksidu gali duoti natriohipochloritą – NaOCl. Šiai reakcijai užkirsti siūlomi sekantys būdai:diafragminis, būgninis ir gyvsidabrinis. Plačiausiai naudojamasdiafragminis būdas elektrolizerio sritims atskirti labiausiai paplitusioseEuropoje Simenso-Biliterio kamerose. Literatūroje pateikiamas detalusįvairių konstrukcijų elektrolizerių aprašymas. Techninis natrio šarmas taip pat gaunamas virinant sodos tirpalą sugesintomis kalkėmis: Na2CO3 + Ca(OH)2 ( 2NaOH + CaCO3 .Reakcijai pasibaigus, tirpalas nupilamas nuo kalcio karbonato nuosėdų irišgarinamas. Tokiu būdu gautas šarmas vadinamas “kaustine soda”. Natrio hidroksidas plačiai naudojamas technikoje muilui virti, dažųpramonėje, šilkui gaminti, naftos produktams valyti, farmacinių gaminiųpramonėje, laboratorijose. Virinant šiaudus ar medieną su natrio šarmu,gaunama celiuliozė popieriaus pramonėje. Natrio chloridas – valgomoji druska, tirpi kristalinė medžiaga.Tirpumas mažai kinta nuo temperatūros. Kasamas iš žemės NaCl vadinamasakmens druska (halitas). Žinomiausios kasyklos yra Šiaurės Vokietijoje,Veličkoje (Lenkija), buvusioje SSRS (Užbaikalė, Solikamskas). Gavimas. Natrio chloridas gaunamas, pagrindinai, trimis būdais: 1)kalnakasybos būdu gautą halitą perdirbant ar išgarinant gamtinius tirpalus,2) tirpdant po žeme ir išgarinant akmens druską, 3) iš sūriųjų jūros irežerų vandenų – garinant ar išsodinant šaldant NaCl iš tirpalų. Techniniams

poreikiams NaCl daugiausia gaunamas pirmuoju būdu – šiuo atveju NaClšalutinis produktas, gaunant kalio druskas. Akmens druska yra užterštakalcio ir magnio sulfatais. Ekenominiais sumetimais natrio chlorido gavimuinaudojama tik švari, turinti 98-99% NaCl, akmens druska. Labiau užterštadruska neišgaunama, o paliekama šachtoje. Valgomoji druska, kurios švarumui taikomi didžiausi reikalavimai,gaminama išgarinant natūralius ar dirbtinius druskingus tirpalus.Dabartiniu metu, daugeliu atveju, tirpalai persotinami akmens druska.Grynas natrio chloridas ne higroskopinis – tik priemaišos “padaro” šiądruską drėgna. Natrio chloridas kristalinasi taisyklingų kūbų pavidale,specifinis svoris 2,17. Virš lydimosi temperatūros (801(C) pastebimailakus. Valgomoji druska būtina gyvam organizmui, ypač dominuojant augalinėskilmės produktams mytybos racione. Todėl jos pridedama į galvijų maistą.Daug NaCl sunaudojama maisto pramonėje sūdymui, konservavimui. Medicinojenaudojamas fiziologinis druskos tirpalas – 0,9% NaCl. Didžiuliai NaCl kiekiai sunaudojami pramonėje beveik visų kitų natriojunginių gamybai. Tai svarbiausia žaliava chloro ir druskos rūgšties,sodos, natrio hidroksido ir kt. junginių gamybai. Pramonėje natriochloridas naudojamas muilo ir organinių dažų išsūdymui, metalurginiuoseprocesuose, odų sūdymui, molinių dirbinių glazūravimui, sniego tirpimopagreitinimui, šaldomųjų mišinių gamybai ir t.t. Natrio karbonatas. Na2CO3 – balti milteliai, kurių lyginamasis svoris2,4-2,5, lydimosi temperatūra ~850(C. Jie gerai tirpsta vandenyje, tirpdamišyla, nes susidaro dekahidratas. Na2CO3 vadinamas kristaline ar skalbiamajasoda. Žinomi mono- ir hepta- hidratai. Nedideli sodos kiekiai randami gamtoje kai kurių ežerų vandenyje(Kalifornija, Sibiras). Ovenso ežere (Kalifornijos valstija) sodos kiekisvandenyje siekia 100 mln. tonų. Ežerų vandenyse be sodos yrahidrokarbonato. Kai kuriose vietose sutinkami dvigubi hidrokarbonato irkarbonato junginiai Na2CO3·NaHCO3, vadinami trona. Natrio karbonato yra kaikuriuose jūros augaluose. Prieš šimtą metų soda dažnai buvo gaunama išjūros žolių pelenų. Gavimas. Dabartiniu metu ji gaminama vadinamuoju Solvėjaus(amoniakiniu) būdu iš NaCl. Į koncentruotą NaCl tirpalą slegiant leidžiamasamoniakas ir anglies dioksido dujos, kurios gaunamos kaitinant kalkakmenį: NaCl + NH3 + CO2 + H2O ( NaHCO3 + NH4Cl .Mažai tirpus NaHCO3 nusėda, o NH4Cl lieka tirpale. Kaitinant NaHCO3,gaunama bevandenė kalcinuota soda: 2NaHCO3 ( Na2CO3 + CO2 + H2O .Susidaręs NH4Cl kaitinamas su gesintomis kalkėmis: 2NH4Cl + Ca(OH)2 ( CaCl2 + 2H2O + 2NH3 .Regeneruotas amoniakas ir CO2 , gautas kaitinant NaHCO3 , gražinami įgamybą. Tokiu būdu sodą 1863 m. gavo belgas Solvėjus. Gaunama soda yralabai švari. Senesnis Leblano (1791 m.) metodas, pagal kurį akmens druskaapdorojama sieros rūgštimi 2NaCl + H2SO4 ( Na2SO4 + 2HCl .Gautas natrio sulfatas sumaišomas su kalcio karbonatu bei anglimi irlydomas krosnyje Na2SO4 + 2C ( Na2S + CO2 ; Na2S + CaCO3 ( Na2CO3 + CaS .Atšaldyta masė paveikiama vandeniu – nusėda netirpus CaS.JAV soda buvo gaunama iš kriolito, kaitinant su kalkakmeniu: Na3AlF6 + 3CaCO3 ( Na3AlO3 + 3CaF + 3CO2 .Gautas natrio aliuminatas skaldomas vandeniu ir anglies dioksidu: 2Na3AlO3 + 3H2O + 3CO2 ( 3Na2CO3 + 2Al(OH)3 . Soda yra vienas svarbiausių produktų chemijos pramonėje. Dideli joskiekiai sunaudojami stiklo, tekstilės, naftos, muilo, popieriaus pramonėje,taip pat vandens mikštinimui garų katiluose. Soda – pagrindinė žaliavagaminant tokius natrio junginius kaip natrio hidroksidą, natriotetraboratą, fosfatą, tirpų stiklą ir kitus. Cheminėse laboratorijoseplačiai naudojama lydymams paverčiant netirpius silikatus, sulfatus ir kt.uolienas tirpiais karbonatais. Namų ūkyje naudojama kaip valymo priemonė. Natrio hidrokarbonatas. NaHCO3 arba geriamoji soda – balti blogaitirpstantys šaltame vandenyje milteliai. Gamtoje NaHCO3 aptinkamas daugeliogydomųjų šaltinių vandenyje. Vandeniniai tirpalai turi silpnai šarminęreakciją. Vandeniniame tirpale (arba šlapias) natrio hidrokarbonatas lėtaiišskiria CO2. Virš 65(C CO2 skyrimąsis tampa energingas. Gavimas. Natrio hidrokarbonatas gaunamas leidžiant anglies dioksidąper šaltą sotų Na2CO3 tirpalą: Na2CO3 + CO2 + H2O ( 2NaHCO3 .Natrio hidrokarbonatas – tarpinis produktas, gaminant natrio karbonatąSolvėjau būdu. Natrio hidrokarbonatas vartojamas gaivinamiems gėrimams, vaistamsgaminti. Pagrindinė užpildančioji medžiaga tablečių gamyboje yra NaHCO3.Anksčiau geriamoji soda buvo naudojama skrandžio rūgštingumui mažinti. Natrio cianidas. Didžiausi metalinio natrio kiekiai po tetraetilšvinoir sudėtingų esterių gamybos sunaudojami natrio cianido gamybai. NaCN – tainepaprastai nuodinga, balta, kristalinė medžiaga. Lydimosi temperatūra564(C, virimo temperatūra 1500(C. Virš 600(C NaCN pradeda skilti ir azotoatmosferoje disocijuoja, išsiskiriant azotui, natrio karbidui, natriui irangliai. Vandenyje vyksta natrio cianido hidrolizė. Gavimas. Pramoniniu būdu natrio cianidas gaunamas reaguojant natriui,amoniakui ir koksui. NaCN gamybai gali būti panaudojamas bet kuris iš šiųbūdų: 1) Iš natrio, anglies ir azoto junginių. Tai plačiai palitęs būdas. 2) Iš natrio karbonato pagal Bušerio metodą: Na2CO3 + 2C ( 2Na + 3CO 2Na +2C ( Na2C2 Na2C2 + N2 ( 2NaCN Na2CO3 + 4C + N2 ( 2NaCN + 3CO CaCN2 + 2NaCl + C ( CaCl2 + 2NaCN CaCN2 + CaC2 + Na2CO3 ( Ca(CN)2 + 2CaO + Na2O + 4C Ca(CN)2 + CaO + Na2O + 4C ( 2NaCN + 3CaO + 4C . Šis metodas buvo naudojamas pramonėje. 4) Iš metalų nitridų, natrio ir anglies. 4) Iš metalų karbidų ir natrio druskų, esant azoto. Dažniausiai naudojamas kalcio karbidas. 5) Iš kitų cianidų. Pirmą kartą natrio cianidas buvo gautas iš kalcinuotos sodos ir kalio ferocianido. 6) Redukuojantmetalų oksidus: MO + 2C + Na + 1/2N2 ( M + NaCN + CO . Kastnerio metodas. Pagal šį metodą reaguoja azotas su įkaitintosanglies ir natrio mišiniu. Vietoje azoto kartais naudojamas amoniakas. Šisprocesas, kuriame susidaręs natrio amidas reaguoja su medžio anglimi,
susidarant NaCN, dabartiniu metu plačiausiai naudojamas grynam natriocianidui gauti. Procesas vyksta pagal lygtis: 2NaNH2 + C ( Na2CN2 + 2H2 Na2CN2 + C ( 2NaCN . Natrio cianidas panaudojamas neorganinėje ir organinėje cheminėjetechnologijoje, metalurgijoje ir kitose srityse. Neorganinėjetechnologijoje jis panaudojamas ciano vandenilio rūgšties gamyboje.Organinėje technologijoje NaCN naudojamas nailono gamyboje. Metaloapdirbamojoje pramonėje NaCN naudojamas įvairioms galvaninėms dangomsgauti, auksui iš rūdų gauti, plieno paviršiaus sukietinimui. Natrio sulfatas. Na2SO4 – bespalviai kristalai, sudarantys keletąmodifikacijų. Žinomas metastabilus hidratas Na2SO4·7H2O, kuris iškrenta iškoncentruotų natrio sulfato tirpalų juos atšaldžius iki 12(C. Na2SO4 sudarokietus tirpalus su daugeliu druskų (Li2SO4, K2SO4, Na2CO3), o taip patdvigubas druskas su kitais sulfatais; kai kurie iš jų sutinkami gamtoje:Na2SO4·MgSO4·4H2O (astrachanitas), Na2SO4·CaSO4 (glauberitas),Na2SO4·3K2SO4 (glazeritas), 2Na2SO4·2Na2CO3 (berkeitas). Gamtoje Na2SO4 randamas mineralo mirabilito Na2SO4·10H2O, tenarditoNa2SO4 bei kitų mineralų pavidalu, aptinkamas taip pat ištirpęs įvairiuosešaltiniuose. Kaip pašalinis produktas, dideliais kiekiais jis gaunamasgaminant druskos rūgštį iš natrio chlorido ir sieros rūgšties. Gaminantkalio chloridą, pašaliniais produktais yra NaCl ir MgSO4. Šaldant šįtirpalą (t<32(C) kristalizuojasi Na2SO4·10H2O druska: 2NaCl + MgSO4 = MgCl2 + Na2SO4 .Kaitinama virš 32(C ši druska lydosi nuosavame kristalizaciniame vandenyje,sudarydama bevandenę druską. Natrio sulfatas lengvai sudaro persotintus tirpalus. Natrio sulfatas,turintis kristalizacinio vandens, vadinamas Glauberio druska. Šią druskądar 1658 m. išskyrė Glauberis, gamindamas druskos rūgštį iš natrio chloridoir sieros rūgšties. Įdomu pažymėti, kad bevandenio natrio sulfato ir jo dekahidratopusiausvyros temperatūra yra griežtai fiksuota – 32,383(C. Ją galimapasiekti ir atkartoti be vargo visada. Tirpdamas vandenyje, kristalinisnatrio sulfatas stipriai atšaldo vandenį (–18,86 kcal/mol). Jis kartaisnaudojamas kaip šaldančioji priemonė. Technikoje dažniausiai naudojamas bevandenis natrio sulfatas. Didelijo kiekiai sunaudojami stiklo, celiuliozės, odų, tekstilės, mineraliniųdažų gamyboje ir kt. Bevandenis natrio sulfatas naudojamas dujoms ir kitomsmedžiagoms gaminti. Jis taip pat vartojamas medicinoje ir veterinarijoje. Natrio hidrosulfatas. Rūgštus natrio sulfatas NaHSO4 – bespalvė,lengvai tirpstanti druska susidaro, šildant natrio chloridą su koncentruotasieros rūgštimi: H2SO4 + NaCl ( NaHSO4 + HCl .Stipriau kaitinamas su natrio chloridu, pereina į neutralų sulfatą: NaHSO4 + NaCl ( Na2SO4 + HCl .Šildomas hidrosulfatas netenka vandens – susidaro pirosulfatas Na2S2O7,kuris skyla iki sulfato ir sieros trioksido: 2NaHSO4 ( Na2S2O7 + H2O Na2S2O7 ( Na2SO4 + SO3 .Natrio hidrosulfatas ir pirosulfatas vartojami mažai tirpių junginiųcheminėje analizėje. Natrio sulfitas. Na2SO3 – bespalviai heksagonalinės sistemoskristalai, pakankamai gerai tirpstantys vandenyje (21g 100g H2O, 20(C).Temperatūrų intervale nuo –3,45 iki 33,4(C kristalizuojasi heptahidratopavidale – Na2SO3·7H2O. Natrio sulfato tirpalai turi šarminę reakciją, juosrūgštinant, išsiskiria SO2. Natrio sulfitas – stiprus reduktorius.Vandeniniuose tirpaluose jį lengvai oksiduoja deguonis. Natrio sulfitas gaunamas vykstant Na2CO3 ir SO2 tirpalų sąveikai.Sotinimas vykdomas tol, kol gaunamas 45-47% NaHSO3 tirpalas. Tirpalasneutralizuojamas soda ir šaldant kristalinamas Na2SO3·7H2O. Bevandenisnatrio sulfitas gaunamas išgarinant koncentruotą tirpalą. Vartojamas fotografijoje, vaistų pramonėje, medicinoje ir sintetiniųpluoštų gamyboje. Natrio tiosulfatas (kartais neteisingai vadinamas hiposulfitu).Na2S2O3 – tai bespalviai kristalai, gerai tirpstantys vandenyje. Kaitinamasiki 300(C skyla į Na2SO3 + S; 600(C – į Na2SO4 + Na2S5 . Iki 120(C atsparusoro poveikiui, o prie didesnių temperatūrų oksiduojasi. Iš vandeniniųtirpalų prie skirtingų temperatūrų kristalinasi įvairūs hidratai –Na2S2O3·1/2H2O; Na2S2O3·2H2O; Na2S2O3·5H2O. Žinoma visa eilė metastabiliųjo hidratų. Natrio tiosulfatas – stiprus reduktorius. Stiprūs oksidatoriai jįoksiduoja iki sulfato, vidutinio stiprumo – iki sulfato ir sieros, o silpni(pvz., jodas) – iki tetrationato Na2S4O6. Tuo paremtas jo taikymas tūrinėjeanalizėje (jodometrija). Vandeniniai tirpalai turi neutralią reakciją; juosparūgštinus išsiskiria siera. Gaunamas tirpdant susmulkintą sierą karštame natrio sulfito tirpale Na2SO3 + S ( Na2S2O3 arba reaguojant natrio hidrosulfidui su bisulfitu: 2NaHS + 4NaHSO3 ( 3Na2S2O3 + 3H2O . Natrio tiosulfatas plačiai vartojamas fotografijoje vaizdofiksavimui, t.y. jo apsaugojimui nuo tolesnio šviesos poveikio. Šio procesometu jis tirpdo sidabro halogenidus, susidarant Ag kompleksiniamsjunginiams pagal schemą: 2Na2S2O3 + AgHal ( Na3[Ag(S2O3) 2] + NaHal .Natrio tiosulfatas naudojamas tekstilės pramonėje chloro pėdsakųpašalinimui audinių balinimo metu, medicinoje,veterinarijoje ir kaipanalitinis reagentas. Natrio nitratas. NaNO3 vadinamas Čilės salietra. Dideliais kiekiaisrandamas Ramiojo vandenyno pakrantėse, Čilėje, Egipte ir kitur. Taibespalviai gerai tirpūs vandenyje heksagonalinės struktūros kristalai.Lydimosi temperatūra 308(C. Virš lydimosi temperatūros skyla į NaNO2 ir O2.Dar aukštesnėse temperatūrose skyla į Na2O2 ir Na2O. Natrio nitratas gerai tirpsta skystame amoniake. Sudaro lengvaibesilydančius eutektinius mišinius su daugeliu druskų, yra stiprusoksidatorius. Pramonėje gaunamas oksiduojant azoto rūgštimi natrio nitritą, gautąabsorbuojant azoto oksidus šarmuose. Dideli kiekiai gaunami, sodą veikiantazoto rūgštimi. Naudojamas kaip azotinės trąšos ar komponentas grūdinimo voniosemetalurgijoje ir oksidatorius stiklo pramonėje. Kiti junginiai. Natrio nitritas. NaNO2 – bespalviai ar silpnai gelsvi kristalai;vidutinio stiprumo oksidatorius. Nuodingas. Gaunamas garinant azoto oksidųprisotintus šarmų tirpalus. Naudojamas dažų, jodo gamyboje, maisto
pramonėje ir medicinoje. Natrio silikatas. Silikatai aprašomi bendra formule xNa2O·ySiO2 (x,y=1-3) . Gaunami kristalinant atitinkamos sudėties stiklus. Vandeniniaisilikatų tirpalai vadinami skystu stiklu ir gaunami maišant įvairiaissantykiais Na2O ir SiO2. Plačiai vartojami gaminant įvairius stiklus irkaip plovimo priemonė cheminėje technologije. Natrio fosfatas. Ortofosforo rūgštis sudaro tris natrio druskas –NaH2PO4, Na2HPO4 ir Na3PO4 . Kaitinant NaH2PO4, gaunamas Na2H2P2O7 irpolimerinis natrio metafosfatas (NaPO3)x, x=2-6. Kaitinamas Na2HPO4 pereinaį pirofosfatą Na4P2O7. Praktinę reikšmę turi pentanatrio trifosfatasNa5P3O10 . Dauguma fosfatų tirpūs vandenyje. Gaunami neutralizuojant kalcinuotossodos ir natrio hidroksido tirpalus fosforo rūgštimi. Natrio fosfatainaudojami, daugiausia, kaip plovimo ir vandenį minkštinančios priemonės.Natrio fosfatai taip pat naudojami rūdų sodrinimui, tekstilės ir odųpramonėje, įvairiose maisto pramonės šakose, fotografijoje,elektrolitiniuose procesuose. Natrio fluoridas. NaF – bespalviai kristalai, mažai tirpūs vandenyje.Gamtoje sutinkamas mineralo viljonito pavidale, įeina į kriolito ir kitųmineralų sudėtį. Gaunamas lydant lauko špatus su soda ir silicio dioksidu.Naudojamas medienos koncervavimui, kovoje su žemės ūkio kenkėjais, fliusųir emalių gamyboje, vandens fluoravimui. Natrio bromidas. NaBr – bespalviai kristalai, gerai tirpstantysvandenyje. Sudaro hidratus – NaBr·2H2O ir NaBr·5H2O. Gaunamas natrio šarmotirpalus veikiant bromu, esant reduktorių. Naudojamas medicinoje irfotografijoje. Natrio jodidas. NaJ – gerai tirpstantys vandenyje kristalai.Veikiamas šviesos ir deguonies geltonuoja, išsiskiriant jodui.Higroskopinis. Gaunamas tūrinės reakcijos tarp Fe3J8 ir Na2CO3 metu.Vartojamas medicinoje. Natrio hopofosfitas. NaH2PO2·H2O – bespalviai labai higroskopiškikristalai, gerai tirpūs vandenyje. Kaitinamas virš 200(C skyla. Natriohipofosfitas – stiprus reduktorius. Reduokuoja Au, Ag, Pt, Hg, As; aktyviaireaguoja su stipriais oksidatoriais. Gaunamas iš kalcio hidroksido irfosforo ar kalcio dihidrofosfito ir sodos. Neorganinėje chemijoje plačiaivartojamas reduktorius; labiausiai paplitęs reduktorius cheminiuose metalų(Cu, Ni, Ag, Au, Pd) nusodinimo porcesuose. TAI ĮDOMU D. Mendelejevas apie natrį. Daugiau nei prieš 100 metų Mendelejevasrašė: “Metalinio natrio gavimas priklauso prie svarbiausių chemijosatradimų ir ne vien tik todėl, kad tai išplėtė mūsų suvokimą apie paprastuskūnus, bet svarbiausia, kad natryje matyti tos cheminės savybės, kuriossilpnai išreikštos kituose gerai žinomuose metaluose.” Neorganinė fotosintezė. Deginant natrį sausame ore prie dideliųtemperatūrų, gaunamas natrio peroksidas Na2O2, kuris pasižymi stipriomisoksidacinėmis savybėmis. Reaguojant natrio peroksidui su anglies dioksidu,vyksta procesas atvirkščias kvėpavimui:2Na2O2 + 2CO2 ( 2Na2CO3 + O2, t.y. surįšamas anglies dioksidas irišsiskiria deguonis. Visiškai kaip fotosintezėje. Natrio laidai. Natrio laidumas tris kartus mažesnis, negu vario. Betnatris devynis kartus lengvesnis. Be abejo, plonų elektrinių laidų išnatrio niekas nedaro. Tačiau gaminti magistralinius “laidus” didelėmssrovėms perduoti, matyt tikslinga. Tokie “laidai” – metaliniai arpolietileniniai vamzdeliai, pripildyti natrio. Svarbiausia, šie laidai yrapigesni už varinius. Natris vandenyje. Visiems žinoma, kas bus įmetus natrio gabalėlį įvandenį. Tačiau natrio reakcija su vandeniu – ne vien pavojingasužsiėmimas. Priešingai, ši reakcija dažnai būna naudinga. Su natriupatikimai šalinami vandens pėdsakai iš transformatorinių alyvų, spiritų,eterių ir kitų medžiagų, o panaudojant natrio amalgamas (natrio irgyvsidabrio lydinį) greitai galima nustatyti drėgmės kiekį daugelyjejunginių. Amalgama su vandeniu reaguoja žymiai lėčiau. Drėgmės kiekisnustatomas pagal išsiskyrusio vandenilio tūrį. Natrio žiedas apie Žemę. Žemėje laisvas natris nesutinkamas. Tačiauviršutiniuose atmosferos sluoksniuose – 80 km aukštyje – nustatytassluoksnis atominio natrio. Tokiame aukštyje praktiškai nėra nei deguonies,nei vandens pėdsakų, su kuriais natris galėtų reaguoti. Spektriniaismetodais natrio buvo aptikta tarpžvaigždinėje erdvėje. Natris ir auksas. Tuo metu, kai buvo atrastas natris, alchemija jaubuvo nemadinga, ir paversti natrį auksu jau nebuvo bandoma. Tačiaudabartiniu metu aukso gavimui sunaudojama nemažai natrio. Aukso rūdaapdorojama natrio cianido tirpalu, kuris gaunamas iš elementaraus natrio.Auksas išskiriamas iš kompleksinių natrio cianido tirpalų, panaudojantcinką. Prieš 20-30 metų aukso gamybai buvo sunaudojama kasmet apie 20tūkst. t metalinio natrio. Natrio butadieninis kaučiukas. 1928 metais pirmą kartą pagamintassintetinis kaučiukas, gautas polimerinant 1,3-butadieną, panaudojuspolimerizacijos proceso katalizatoriumi natrį. Natris ir plovimo priemonės. Pradinėmis medžiagomis sintetiniųplovimo priemonių gamyboje dažniausiai būna aukštesnieji alkoholiai t.y.,alkoholiai, kurių molekulės sudarytos iš ilgos anglies atomų grandinės.Pastarieji gaunami redukuojant atitinkamas rūgštis natriu.