Натрий*

(хим. Нем. Natrium, франц. И англ. Sodium). — Сведения о соединениях этого металла ведут свое начало от очень старых времен. Еврейское слово neter (греч. Νίτρον, лат. Nitrum) встречается в Библии как название вещества, которое, по Соломону, вскипает с уксусом. Это вещество в XV в. Стали называть natron, т. Е. Сода, оставив nitrum для обозначения селитры (также — sal nitri). История изучения Н. Находится в близкой связи с историей калия (см.). Современные названия H., едкий натр, натр, обозначают соответственно Na, Na.OH, N a2 O, т. Е. Металл, гидрат окиси и самую окись. Na=23,06 — по Стасу (О=16). В природе соединения Н. Встречаются часто в значительных массах, а в малых количествах находятся почти всюду. Чаще всего можно встретить поваренную соль, NaCl, в виде мощных залежей в различных геологических формациях и растворенную в воде морей и соляных озер, а также и в водах различных соляных источников.

Так называемая чилийская селитра, NaNO3, находится в Перуанской провинции Тарагала, на границе Чили, в пустынной, сухой местности. В Чили, близ порта Икике, встречаются залежи селитры мощностью в 7—8 футов. Углекислый и сернокислый Н. Содержатся растворенными во многих минеральных водах. Минералы тенардит Na2SO4, мирабилит Na2SO410H2 O (близ Тифлиса), глауберит Na2SO4CaSO4 образовались путем высыхания соляных озер. Кремнекислый Н. Есть составная часть многих минералов, например альбита — Na2Al2Si6O16. В малых же количествах его можно найти почти во всяком силикате. В растениях, обитающих близ соляных озер и морей, в водорослях, произрастающих в соленых водах, находятся соединения Н., а потому зола их содержит соли его, а именно Na 2CO3, Na2SO4, NaCl, NaI, и служила в прежнее время для добычи соды.

Теперь же из неё готовят йод. Металлический Н., как и калий, впервые был получен электролизом едкого натра (Дэви, 1807), а теперь готовится путем накаливания тесной смеси соды и угля в железном сосуде, например бутыли из-под ртути (Бруннер), по уравнению. Na 2CO3 +2C=2Na+3CO. Вся операция идет проще, чем при калии, потому что Н. С окисью углерода никакого соединения не дает и в расплавленном виде, если не очень горяч, на воздухе не загорается, как калий. И здесь прибавляют мелу к смеси соды и угля. Пар металла по железной трубке входит в плоский чугунный сосуд, подобный приемнику Донни и Мареска (фиг. 1), но помещаемый не в горизонтальной плоскости, а в вертикальной, и служащий собственно холодильником, из которого во все время операции вытекает жидкий Н.

В подставленный сосуд с нефтью или керосином (фиг. 2).Фиг. 1. Получение калия, а именно в железном сосуде A, в котором смесь угля, поташа и мела. C — приемник Донни и Мареска. Вверху он же изображен в разобранном виде.Фиг. 2. Заводское получение натрия по способу Девилля. AC — железная трубка со смесью соды, угля и мела. B — холодильник Донни и Мареска. R — приемник с нефтью.Отлитый в виде брусков около 2,5 стм толщиной и 30 стм длиной, Н. Поступает в продажу. В хорошо закрытой банке он может в этом виде сохраняться неопределенно долго, покрывшись тонким слоем окисла, но обыкновенно его заливают перегнанным керосином. Это серебристо-белый металл — белее, чем калий. Плавится при 97,6° и имеет при этой температуре удельный вес 0,9519 в твердом виде и 0,9287 — в жидком (Вицентини и Омодей, 1888).

При 13,5° удельный вес 0,9735 (Баумгауер, 1873). Кипит между 861° и 954° (Карнелли и Виллиамс, 1880). Теплоемкость 0,2934 между —28° и +6° (Реньо). При —20° Н. Тверд, при 0° ковок, при обыкновенной температуре мягок, как воск, при 50° — тягуч. Спиртовое или бесцветное газовое пламя окрашивается при введении паров Н. В яркий оранжево-желтый цвет, что достигается прибавлением поваренной соли к спирту в резервуаре лампы или введением на платиновой проволоке, загнутой колечком, той же соли (а также и других, способных разлагаться при нагревании) в пламя Бунзеновой горелки. Спектр пламени характеризуется блестящей желтой линией, которая соответствует линии D солнечного спектра и при употреблении сильно преломляющих призм распадается на две линии.

Яркость окраски пламени парами Н. Так значительна, что окраска от других металлов, находящихся в том же пламени, совершенно незаметна, и только при рассматривании пламени через раствор индиго, который поглощает желтые лучи, можно в этом случае видеть, например, фиолетовую окраску от калия. Химические свойства Н. Во всех отношениях уподобляют его калию. К этому должно добавить, что всегда, вступая в реакции, он проявляет немного меньшую энергию, чем калий. Чтобы иметь его совершенно чистым нужно расплавить его в атмосфере недействующего газа (например, водорода), процедить от покрывавшей корки (окисла) и запаять в той же стеклянной трубке, в которой все это делалось. При охлаждении, слив не застывшую часть в другой конец трубки, можно получить кристаллы Н.

— острые, с полосчатыми поверхностями и розовым отливом октаэдры. В сухом воздухе и при обыкновенной температуре Н. Не окисляется. Даже после расплавления нужно его еще подогреть, чтобы быть уверенным, что он загорится в кислороде (желтое пламя). Брошенный на поверхность воды кусочек Н. Бегает по ней, выделяя водород 2Na+2H 2O=2NaOH+H2. Но водород здесь не горит, как при калии. Воспламенение его происходит только в том случае, если брошенный Н. Почему-либо остановится и тогда обыкновенно под конец происходит более или менее сильный взрыв (см. Калий). Сплавы Н. При 200—400° Н. Поглощает водород, причем образуется вещество металлического вида, серебристо-белого цвета, состава Na 2H — водородистый Н. (см. Водородистые металлы).

Амальгама Н. Получается при раздавливании его кусков под ртутью. Растворение совершается при значительном выделении тепла (виден свет и выделяются пары ртути), а потому Н. В виде амальгамы оказывается менее энергичным и с большим удобством может быть употребляем для реакций во многих случаях вместо чистого металла. Например, если желают иметь водород в момент выделения его из воды при действии Н., то употребляют амальгаму. Амальгама состава NaHg 6 тверда, при ее образовании выделяется (на граммовый вес, отвечающий формуле) 21,1 больших калорий. Более богатые ртутью амальгамы полужидки или жидки, например NaHg 25. По отгонке ртути из них можно снова получить металл [Н., подобно калию, растворяется в жидком аммиаке, причем получается темная жидкость, отливающая цветом меди, она содержит в растворенном виде крайне малопрочное соединение NaH 3N.NH3 Na (А.

Joannis, 1892), т. Е. Свободный аммоний N 2H8, в котором два H заменены двумя Na, разлагающиеся при испарении аммиака и оставляющие неизмененный металл. Иным образом относится Н. При нагревании в струе сухого N H3, причем получается амид NaNH 2, если операцию производить в серебряном или железном полированном сосуде при 300—400°, то получается чисто-белый кристаллический продукт, с температурой плавления 149—156° (Titherley, 1894). Вода разлагает его на NH 3 и NaOH, а при нагревании в струе закиси азота получается соль азотисто-водородной кислоты (W. Wislicenus, 1892). 2NaNH 2+N2O=NaN3+NaOH+NH3]. Окислы. При сжигании Н. В избытке сухого кислорода получается перекись Na2O2, желтовато-зеленое вещество, плавящееся при сильном калении.

Если сжигание происходит в воздухе, то получается окись Na2 O в смеси с перекисью. Чистая окись может быть получена только после нагревания этой смеси с металлическим Н. Другие способы получения и здесь (см. Калий) не приводят к окиси. Трудность операции увеличивается еще тем, что обычные огнеупорные тигли — платиновые, фарфоровые — здесь не годятся (платина окисляется), а серебряные или медные легкоплавки и также разъедаются. Полученная этим способом окись Н. (Н. Н. Бекетов, 1881) серого цвета, но не содержит ни перекиси, ни недокиси Н., что видно из ее отношения к воде сравнительно с Na 2O2 и Na 4O —1. Na2O + H2O = 2NaOH2. 2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2 [Перекись Н. Сделалась в последние годы легко доступным продуктом, так как ее стали готовить фабричным путем, ввиду этого она многими изучается и нашла себе технические применения как удобный окислитель, например при белении волокнистых веществ животного происхождения, при очищении спирта, при химическом анализе и проч.

При действии спирта (J. Tafel, 1894) происходит следующая реакция. Na 2O2+C2H5ОН=C 2H5ONa+ONa.ОН. Этот гидрат натрил-гидроксид растворяется в воде и может быть осажден спиртом в виде Na 2O28H2 O, a соляной кислотой (также и водой) разлагается с образованием перекиси водорода ONa.OH+HCl=NaCl+H 2O2 На химическом заводе de Ha ë n в Ганновере применяется следующий метод получения перекиси Н. Азотнокислая соль смешивается с известью и магнезией. Смесь сильно накаливается. Над полученной таким образом пористой щелочной массой пропускается воздух при 300—500°, кислород которого и переводит окиси в перекиси. Извлекая водой, получают в растворе перекись щелочного металла. Удобно готовить в больших количествах перекись и из металла, окисляя его воздухом при 300° (Prud'home).

Анилин окисляется перекисью Н. В водном растворе в нитробензоле, в уксуснокислом — в азобензоле (О. Fischer и J. Trost).]3. Na4O + 3H2O = 4NaOH + H2 — только окись растворяется без выделения газов (1), перекись же выделяет при этом кислород (2), а недокись (получаемая при сжигании Н. В недостаточном количестве кислорода — серое вещество, похожее на K 4 O. См. Недокиси) — водород (3). Н. Н. Бекетов определил теплоту растворения окиси Н. В воде, что дало ему возможность, при содействии ранее известных термохимических данных, высчитать теплоту образования из элементов граммовой частицы ее. (Na 2,O) = +97,5 бол. Калорий. Окись Н. Оказалась способной "гореть" в углекислом газе, превращаясь в соду. Na 2 O+СО 2=Na2O3, a в атмосфере водорода превращаться, при слабом подогревании, в едкий натр.

2Na 2 O+Н 2 =2NaOH+2Na, что и объясняет причину не возникновения окиси при взаимодействии Н. С едким натром. (Na,O,H) = 100,5 бол. Калорий. Итак, при взаимодействии с водой всякого окисла Н., а также и металлического Н. Получается всегда в водном растворе гидрат окиси NaOH, так называемый едкий натр, или каустическая сода — в технике. Это вещество во всех отношениях походит на едкое кали и почти во всех практических случаях употребляется вместо него [Для поглощения углекислоты при количественных определениях необходимо употреблять KOH, если хотят поглощать раствором. Крепкий раствор NaOH слишком пенится в "калиаппарате".]. Готовится оно из соды при действии на 10%-ный водный раствор гашеной известью. Na 2CO3+Ca(OH)2=CaCO3 +2NaOH.

Слитый с осадка раствор сгущается (для операции получения нельзя употреблять более крепкий, чем 10%-ный раствор соды, ибо тогда возможна обратная реакция, т. Е. Образование Na 2CO3 из СаСО 3 с NaOH) и выпаривается до полного удаления воды в железном сосуде (или для большей чистоты в серебряном). Оставшийся жидкий NaOH отливают в палочки или плиты (о заводском получении NaHO в больших размерах см. Сода каустическая). Это — белая, просвечивающая, кристаллическая масса, удельного веса 2,13 [Самый чистый NaOH имеющийся в продаже, готовится из металлического Н. Действием воды или растворением едкого натра в спирте, небольшие количества удобно готовить и из чистой соды, оперируя в серебряном сосуде. В последние годы в Германии, а также в Англии в технике соединений щелочных металлов начинает играть большую роль электричество.

Подвергая электролизу раствор поваренной соли, получают хлор и амальгаму Н. Если, не прерывая процесса, заменять жидкую еще амальгаму ртутью, выделенной водой из ранее полученной на катоде амальгамы, то одно и то же количество ртути дает возможность переработать громадные количества поваренной соли в водный раствор NaOH посредством электролиза. Можно надеяться, что в недалеком будущем соду будут готовить из NaOH, а не наоборот, как теперь.], очень хорошо и с большим выделением тепла растворимая в воде. Известны кристаллические гидраты, например 2NaOH+7H 2 O (Hermes), который плавится при +6° в жидкость удельного веса 1,405 и при уменьшенном давлении над серной кислотой теряет половину воды. Как щелочь, едкий натр имеет обширные применения как в лабораторной практике, так и в технике, например для приготовления мыла и проч.

Он может быть употребляем и для получения всяких других солей Н. При реакции его с кислотами. NaOH+H.Ac=Na.Ac+H 2 O (Ac — остаток кислоты). Но для этого чаще всего применяются соли же, и прежде всего сода и поваренная соль. Последняя собственно и является первоисточником для получения всех соединений Н. Хлористый Н., поваренная соль — в общежитии, NaCl, может быть получен прямым соединением элементов. Н. Горит в хлоре с ярким желтым пламенем. Воспламенение при употреблении не совершенно сухого хлора происходит без предварительного подогревания (без зажигания), сухой же хлор не действует даже на расплавленный Н., только при более сильном нагревании в этом случае начинается реакция. Жидкий сухой хлор точно так же не действует на Н.

В природе находятся иной раз очень чистые образцы NaCl, например в каменной соли, но, обыкновенно, для очищения необходимо продажную соль кристаллизовать из воды, причем приходится выделять NaCl выпариванием раствора, а не охлаждением его по насыщении. Причина в том, что растворимость поваренной соли мало меняется с температурой, а именно. При —15° 100 весовых частей воды могут содержать 32,73 весовых частей, при 0° — 35,52 вес. Частей, при +14° — 35,87 вес. Частей, при 40° — 36,64 вес. Частей, при 109,7° — 40,35 вес. Частей. Температура кипения насыщенного раствора около 109°. Можно также очень удобно осаждать NaCl из крепкого раствора, насыщая его хлористым водородом, так как NaCl почти не растворяется в крепкой соляной кислоте.

Таким образом можно очистить NaCl не только от примеси солей серной кислоты, но и от KCl (Менделеев), затем нужно только полученный осадок прокалить (удаление HCl) и перекристаллизовать из воды, причем выделяются кубические кристаллы безводной соли. Если кристаллизация происходит на холоде, то при —12° выделяется кристаллический гидрат NaCl.2H 2 O. А раствор состава NaCl.10Н 2 O замерзает целиком при —23° (криогидрат). При тщательном смешении 1 весовой части поваренной соли с 3 весовыми частями снега (почти NaCl на 10Н 2 O) происходит понижение температуры до —21°. Такая "охладительная смесь", благодаря дешевизне, чаще всего применяется в лабораториях, а также и в общежитии. Чистый NaCl имеет удельный вес 2,15, плавится при 772° (Carnelly), при высшей температуре медленно улетучивается.

После сильного нагревания приобретает от действия кислорода и влаги воздуха слабую щелочную реакцию. Будучи соединением очень прочным, поваренная соль, как и другие соли, весьма способна к двойным разложениям, особенно в присутствии воды. Путем подобных взаимодействий и получаются почти все ниже упоминаемые соли [Бромистый и йодистый Н. Готовятся тем же путем, как KBr и KI (см. Калий). Имеют применения в медицине, в фотографии. Хлорноватистокислый Н., NaClO, в водном растворе лучше всего получать для лабораторных надобностей действием соды на раствор белильной извести. Слитый с осадка раствор (содержит еще NaCl) употребляется для отличения налета мышьяка, который растворяет, от сурьмяного налета. Последний раствором не изменяется.

NaClO находится в белильной жидкости (eau de Labarraque) — см. Жавелевая вода.]. Сернокислый H. Готовится в больших количествах на содовых заводах при сильном нагревании смеси NaCl с серной кислотой (60° Б.):1. 2NaCl + Н 2 SО 4 = Na2SO4 + 2НCl;в лабораториях предпочитают пользоваться взаимодействием NaCl с избытком кислоты при слабом нагревании [Реакция идет хорошо — сначала при очень слабом подогревании, которое затем приходится усиливать — если берут смесь 2 весовых частей сплавленной и измельченной соли, 3 весовых частей крепкой серной кислоты и 1 весовой части воды. Предварительное сплавление соли делается ради избежания вспучивания.] по другому уравнению:2. NaCl + H2SO4 = NaHSO4 + НCl.В первом случае получается сернокислый Н.

и хлористый водород, во втором — кислый сернокислый Н. И НCl. Последний на заводе составляет побочный продукт, улавливается в приемниках, содержащих воду, и превращается в соляную кислоту, в лабораториях же НCl является обыкновенно главным продуктом. NaHSO 4 довольно легко может быть превращен в Na 2SO4 — при накаливании на паяльной лампе:2NaHS04 = Na2SO4 + Н 2 SО 4 причем улетает серная кислота. Средняя соль Na 2SO4 описана впервые Глаубером ("De natura salium", 1658), который получил ее именно при действии серной кислоты на поваренную соль, открыл её слабительные свойства и назвал "sal mirabile". Это название (sal mirabile Glauberi, Глауберова соль) сохранилось и до сих пор в применении к Na 2SO410H2 O, кристаллизующейся обыкновенно из водного раствора в виде больших прозрачных призм.

Известны, кроме того, ромбические кристаллы состава Na 2SO47H2 O и одноводная соль Na 2SO4H2 O. Растворимость Na 2SO4 (см. Сульфат) при повышении температуры до 34° возрастает, а при дальнейшем повышении падает. Сернокислый Н. Замечателен по способности образовывать пересыщенные растворы (см.). Так как Na 2SO4 вещество очень прочное при высокой температуре, то обыкновенно в виде этой соли определяют содержание Н. При количественном анализе его соединений. Сернистокислый H. Na2SO3 и NaHSO 3 Однометаллическая соль получается при насыщении сернистым газом раствора соды:Na2CO3 + Н 2 O + 2SО 2 = 2NaHSO3 + CO2;если прибавить к полученному раствору еще такое же количество соды, то получится двухметаллическая соль:2NaHSO3 + Na2CO3 = 2Na2SO3 + Н 2 O + СО 2Применения этих солей главным образом основаны на их способности окисляться, подобно самой сернистой кислоте, окисляющейся в серную.

При кипячении раствора Na 2SO3 с "серным цветом" получается новая соль, Na 2SO3+S=Na2S2O3, серноватистокислый H., которая хорошо растворима в воде, образует пересыщенный раствор и кристаллизуется в прозрачных одноклиномерных призмах, с содержанием воды — Nа 2S2O35Н 2 O. Под именем гипосульфита она имеет большое значение в фотографии для фиксирования негативов и позитивов, потому что водный раствор ее — фиксат — растворяет галоидное серебро, причем получается двойная соль серноватистой кислоты Ag 2S2O32Na2S2O32H2 O (может быть выделена спиртом из водного раствора). Na 2S2O3 вместе с Na 2SO3 находит в лабораториях значительное применение при йодометрии, так как Na 2SO3+H2O+I2=Na2SO4 +2HI и 2Na 2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6.

В последнем случае получается в растворе новая соль — тетратионовокислый Н. С хлором — те же отношения, а потому Na 2S2O3 находит важное применение в технике беления — как антихлор, когда появляется необходимость прекратить действие хлора. Азотнокислый H., NaNO3, так называемая чилийская селитра, кристаллизуется в тупых ромбоэдрах, почти кубах (кубическая селитра), хорошо растворим и гигроскопичен. Будучи самой дешевой солью азотной кислоты, идет для получения обыкновенной селитры (см. Это слово и Калий) и самой азотной кислоты на заводах (см. Крепкая водка). Азотистокислый Н., NaNO 2, имеющийся в продаже в форме палочек, готовится из NaNO 3, как KNO 2 из обыкновенной селитры, и употребляется для тех же целей.

Получение его удобнее достигается (Берч и Гармсен, 1891) при нагревании (400°) смеси селитры, свинцового блеска и извести:4NaNO3 + PbS + CaO = 4NaNO2 + PbO + CaSO4 Углекислый .