Натрий (Na) — щелочной металл I группы периодической таблицы. Отличается серебристо-белым блеском, мягкостью, высокой пластичностью и низкой плотностью (0,97 г/см³), позволяющей металлу плавать на воде. Температура плавления натрия составляет 97,8 °C, кипения — 883 °C. Металл характеризуется высокой химической активностью, особенно в присутствии воды и кислорода. Под действием воздуха поверхность натрия быстро покрывается оксидной и гидроксидной плёнкой, что препятствует его дальнейшему окислению при кратковременном хранении.
Химические свойства натрия проявляются в реакциях с водой, кислотами, галогенами и многими неметаллами. Реакция с водой сопровождается выделением водорода и образованием щёлочи:
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑
Натрий активно реагирует с галогенами с образованием солей, например:
2Na + Cl2 → 2NaCl
С кислородом натрий образует оксид (Na2O), пероксид (Na2O2) или надпероксид (NaO2), в зависимости от условий реакции:
2Na + O2 → Na2O (при ограниченном доступе кислорода)
Na + O2 → NaO2 (при избытке кислорода)
Оксид натрия (Na2O) — белое кристаллическое вещество, сильная щёлочь при растворении в воде, образует гидроксид:
Na2O + H2O → 2NaOH
Пероксид натрия (Na2O2) — желтоватый порошок, реагирует с водой с выделением кислорода:
2Na2O2 + 2H2O → 4NaOH + O2↑
Гидроксид натрия (NaOH) — сильная щёлочь, легко растворимая в воде, применяется в лабораторной и промышленной химии для нейтрализации кислот, получения мыла и бумажной массы.
Натрий образует разнообразные соли, включая хлориды, сульфаты, карбонаты и нитраты.
Хлорид натрия (NaCl) — белое кристаллическое вещество, основная соль натрия, широко распространён в природе, растворим в воде. Применяется в химической промышленности, пищевой промышленности и как исходное сырьё для получения других соединений натрия.
Карбонаты (Na2CO3, NaHCO3) — содовые соли, проявляют амфотерные свойства в определённых условиях, используются в стекольной и мыльной промышленности, в пищевой химии.
Сульфаты (Na2SO4) — белые кристаллы, растворимые в воде, применяются в производстве бумаги, стекла и моющих средств.
Нитраты (NaNO3) — хорошо растворимые соли, применяются в производстве удобрений и пиротехники.
Натрий образует также фториды, бромиды, йодиды, азиды, сульфиды, фосфаты. Многие из них находят промышленное применение или используются в аналитической химии. Особое значение имеют комплексные соединения, где натрий выступает как координационный центр с анионами или молекулами воды.
Соединения натрия широко используются в промышленности:
Ионы натрия играют ключевую роль в поддержании осмотического давления и электролитного баланса в организме. Они участвуют в передаче нервных импульсов, сокращении мышц и регуляции водного обмена. Избыток или дефицит натрия в организме ведёт к нарушению физиологических процессов, поэтому контроль потребления солей натрия имеет медицинское значение.
Металлический натрий получают преимущественно электролизом расплавленных хлоридов (метод Дауна), что позволяет получать чистый металл промышленного масштаба. Также натрий может быть восстановлен щёлочью из оксидов натрия или другими восстановителями в лабораторных условиях.
Соединения натрия, такие как гидроксид, получают реакцией металла или оксидов с водой; карбонаты — щёлочным методом с использованием углекислого газа; нитраты — взаимодействием оксидов азота с щелочью.
Соединения натрия занимают центральное место в промышленной и лабораторной химии, обеспечивая производство широкого спектра реактивов и материалов.