После работы с металлическим натрием всю посуду и остатки натрия заливают неразбавленным спиртом и полученный раствор нейтрализуют слабым раствором кислоты. Следует обратить особое внимание на то, чтобы все остатки и обрезки натрия были полностью нейтрализованы до их выбрасывания, так как натрий в мусорном ведре может вызвать пожар, а в канализационном сливе может вызвать разрушение трубы. Все работы с натрием, как и вообще с щелочами и щелочными металлами, должны проводиться в очках или защитной маске. Хранить натрий дома и производить с ним какие-либо опыты не рекомендуется.
Воспламенение и даже взрыв металлического натрия при соприкосновении с водой и многими органическими соединениями может причинить серьёзные травмы и ожоги. Попытка взять кусочек металлического натрия голыми руками может привести к его воспламенению (иногда взрыву) из-за влажности кожи и образованию тяжелейших ожогов натрием и образующейся щёлочью. Горение натрия создает аэрозоль оксида, пероксида и гидроксида натрия, обладающий разъедающим действием. Некоторые реакции натрия протекают очень бурно (например, с серой, бромом).
ПРОЗРАЧНЫЙ СЛАЙМ за 1 МИНУТУ! Как СДЕЛАТЬ СЛАЙМ СТЕКЛО. Клей для слаймов
Натрий входит в состав всех живых организмов. В высших организмах натрий находится большей частью в межклеточной жидкости клеток (примерно в 15 раз больше, чем в цитоплазме клетки). Разность концентраций поддерживает встроенный в мембраны клетки натрий-калиевый насос, откачивающий ионы натрия из цитоплазмы в межклеточную жидкость.
Совместно с калием натрий выполняет следующие функции:
Создание условий для возникновения мембранного потенциала и мышечных сокращений.
Поддержание осмотической концентрации крови.
Поддержание кислотно-щелочного баланса.
Нормализация водного баланса.
Обеспечение мембранного транспорта.
Активация многих энзимов.
Рекомендуемая доза натрия составляет для детей от 600 до 1700 миллиграммов. Для взрослых по данным Американской Ассоциации сердечных заболеваний минимальная необходимая доза составляет меньше 500 миллиграммов, рекомендуемая до 1500 миллиграммов в день (за исключением некоторых болезней или профессий, при которых нужно повышенное количество натрия). В виде поваренной соли в 3/4 чайной ложки содержится 1725 миллиграммов натрия. По другим данным здоровым взрослым стоит ограничивать употребление натрия 2300 миллиграммами, а людям с повышенным давлением и рядом других заболеваний 1500 или меньшим количеством.
Дефицит натрия у питающегося сбалансированной пищей человека не встречается, однако некоторые проблемы могут возникнуть при голодании. Временный недостаток может быть вызван использованием мочегонных препаратов, поносом, обильным потением или избыточным употреблением воды.
Симптомами нехватки натрия являются потеря веса, рвота, образование газов в желудочно-кишечном тракте и нарушение усвоения аминокислот и моносахаридов. Продолжительный недостаток вызывает мышечные судороги и невралгию.
Переизбыток натрия вызывает отек ног и лица, повышенное выделение калия с мочой, у некоторых людей повышенное кровяное давление и скопление жидкости. Максимальное количество соли, которое может быть переработано почками, составляет примерно 20—30 граммов, большее количество уже опасно для жизни.
ТОП Кристальных ЛИЗУНОВ БЕЗ КЛЕЯ / КАК сделать ХЕНДГАМ без натрия тетрабората И КЛЕЯ
Калий.
Калий — серебристый металл с характерным блеском на свежеобразованной поверхности. Очень лёгок и легкоплавок. Относительно хорошо растворяется в ртути, образуя амальгамы. Будучи внесённым в пламя горелки, калий (а также его соединения) окрашивает пламя в характерный розово-фиолетовый цвет.
Калий образует кристаллы кубической сингонии, пространственная группа I m3m, параметры ячейки a = 0,5247 нм, Z = 2.
Элементарный калий, как и другие щелочные металлы, проявляет типичные металлические свойства и очень химически активен, является сильным восстановителем. На воздухе свежий срез быстро тускнеет из-за образования плёнок соединений (оксиды и карбонат). При длительном контакте с атмосферой способен полностью разрушиться. С водой реагирует со взрывом.
С Na, Tl, Sn, Pb, Bi калий образует интерметаллиды (Интерметаллиды обладают, как правило, высокой твёрдостью и высокой химической стойкостью. Очень часто интерметаллиды имеют более высокую температуру плавления, чем исходные металлы. Многие интерметаллиды менее пластичны, чем исходные металлы, и сообщают повышенную хрупкость сплавам, в структуру которых они входят, так как связь между атомами в решётке в них является переходной от металлической к ковалентной или ионной. Некоторые из интерметаллидов имеют полупроводниковые свойства, причём, чем ближе к стехиометрии соотношение элементов, тем выше электрическое сопротивление. Никелид титана, известный под маркой «нитинол», обладает памятью формы — после закалки изделие может быть деформировано механически, но примет исходную форму при небольшом нагреве.).
Соединения калия — важнейший биогенный элемент и потому применяются в качестве удобрений. Калий является одним из трех базовых элементов, которые необходимы для роста растений наряду с азотом и фосфором. В отличие от азота и фосфора, калий является основным клеточным катионом.
При его недостатке у растения прежде всего нарушается структура мембран хлоропластов — клеточных органелл, в которых проходит фотосинтез. Внешне это проявляется в пожелтении и последующем отмирании листьев. При внесении калийных удобрений у растений увеличивается вегетативная масса, урожайность и устойчивость к вредителям.
Соли калия широко используются в гальванотехнике, так как, несмотря на относительно высокую стоимость, они часто более растворимы, чем соответствующие соли натрия, и потому обеспечивают интенсивную работу электролитов при повышенной плотности тока.
Источник: cyberpedia.su
Прозрачный натрий
Экспериментаторы и теоретики из нескольких стран сначала предсказали, а затем получили и объяснили необычную кристаллическую модификацию натрия, которая формируется только при очень сильном сжатии. О своей работе они рассказали в статье, которая 12 марта появилась в журнале Nature.
Как выглядит натрий, все мы узнаем на уроках химии в средней школе. Это мягкий и пластичный серебристо-белый металл, тонкие слои которого имеют фиолетовый оттенок. Свежий срез натрия красиво блестит, но быстро темнеет, поскольку на воздухе натрий покрывается окисной пленкой. Поэтому натрий приходится хранить в сосудах с керосином или минеральным маслом.
По той же причине на Земле он в свободном состоянии не встречается, однако присутствует в виде многочисленных соединений. Наверное, самое известное из них – это поваренная соль, хлористый натрий.
Ядро атома натрия окружено 11 электронами, распределенными по трем слоям. Внутренняя оболочка содержит пару электронов, промежуточная – восемь, внешняя – только один. С ним атом натрия расстается без всяких затруднений, а потому легко вступает в соединение с кислородом (иначе говоря, окисляется) и многими другими элементами. Поскольку в кристалле натрия внешние электроны переходят в коллективное пользование, он хорошо проводит тепло и электрический ток и вообще является типичным металлом. Как и положено уважающему себя металлу, он оптически непрозрачен.
Физики уже давно обнаружили, что этот элемент весьма своеобразно реагирует на сильное сжатие. Многие твердые вещества в такой ситуации переходят в жидкую фазу при более высоких температурах, нежели при атмосферном давлении. Натрий тоже подчиняется этому правилу, но только до поры до времени. Кристаллический натрий в обычных условиях плавится примерно при 98 градусах Цельсия.
При сжатии до 300 тысяч атмосфер его температура плавления зашкаливает за 800 градусов, однако затем начинает падать и под давлением в 1,2 миллиона атмосфер доходит до комнатной температуры (причины этого эффекта пока непонятны). В физической литературе даже высказывались предположения, что жидкий натрий в экстремальных условиях может обрести сверхпроводимость или сверхтекучесть.
Теперь исследователи из Соединенных Штатов, КНР, Германии и России обнаружили еще один натриевый сюрприз. Оказалось, что при очень высоких давлениях натрий теряет металлические свойства и превращается в диэлектрик. При этом он сначала чернеет (для этого его надо сдавить до полутора миллионов атмосфер), а затем, при приближении к двум миллионам атмосфер, краснеет и начинает пропускать свет. Расчеты показывают, что под давлением в 3,2 миллиона атмосфер натрий должен выглядеть подобно обычному бесцветному стеклу.
Как было сделано это открытие и чем оно объясняется? О этом нашей редакции рассказал один из авторов статьи в журнале Nature Артем Оганов, профессор кристаллографии университета штата Нью-Йорк в Стони Брук.
А.О.: Все началось с визита китайского физика Янминга Ма, который приехал к нам в университет в 2005 году. Он присоединился к моей группе, чтобы изучить разработанные мною методы квантовомеханического предсказания кристаллических структур. Интересно, что к тому времени он был полным профессором Гиринского университета, но у нас удовольствовался просто временной двухлетней должностью постдока.
Гость, а теперь уже и друг из КНР прекрасно освоил наши методики и теоретически изучил поведение многих элементов под высоким давлением. На основе этих вычислений он пришел к заключению, что натрий при высоких давлениях должен приобретать очень странную структуру и из проводника превращаться в изолятор, причем прозрачный. К тому времени уже было известно, что натрий при сильном сжатии демонстрирует много аномалий, но предсказания Ма даже на этом фоне выглядели очень странно.
Математика есть математика, с ней не поспоришь. Мы с Янмингом Ма создали химическую картину этого явления, оформили вычисления в статью и послали ее в Nature. Однако редактор рукопись завернула. Она сказала, что сумасшедшие предсказания делать нетрудно, но надо доказать, что они подтверждаются в лаборатории. Тогда мы нашли экспериментатора, нашего соотечественника Михаила Еремца.
Это очень крупный специалст в области физики высоких давлений, сейчас он работает в Майнце, в Химическом институте общества Макса Планка. Он вместе с коллегами приготовил чрезвычайно качественные образцы натрия и сжал их в алмазном прессе до сверхвысоких давлений. Уже в первой серии экспериментов выяснилось, что натрий ведет себя в полном соответствии с нашими предсказаниями. Группе Еремца удалось дойти до двух миллионов атмосфер, и тогда натрий действительно покраснел и стал пропускать свет. После этого мы сделали с ними совместную статью, которая теперь и публикуется в Nature.
А.Л.: Артем, но почему же все-таки натрий делается диэлектриком?
А.О.: В этом и состоит изюминка. Диэлектрики при сильном сжатии часто приобретают металлические свойства, это вполне обычная вещь. Причина понятна – при сближении атомов кристаллической решетки электроны легче объединяются и обретают повышенную подвижность. Отсюда вроде бы следует, что металл при сжатии уж точно должен оставаться металлом.
А вот для натрия эти рассуждения не проходят. Оказалось, что когда его атомы сближаются примерно в пять раз по сравнению с нормой, внешние электроны собираются в сгустки, которые локализуются в определенных местах внутри решетки. В результате атомы превращаются в положительные ионы, между которыми располагаются отрицательно заряженные облачка из спаренных электронов.
Эти электроны локализованы, проще говоря, привязаны к своим местам. Поэтому они не могут свободно перемещаться и, следовательно, оказываются не в состоянии проводить электрический ток. Так и получается, что натрий делается диэлектриком.
А.Л.: Скажите, Артем, этот результат может выйти за пределы собственно кристаллографии?
А.О.: Я думаю, что он имеет все шансы заинтересовать планетологов. Диэлектрические состояния, которые мы описали, в принципе могут возникать в недрах гигантских планет, где господствуют фантастические давления. Думаю, что их удастся детектировать с помощью магнитных измерений.
А.Л.: Ну, это, конечно, задача на будущее. А пока спасибо за беседу.
В заключение стоит кое-что добавить. Полтора года назад, в сентябре 2007 года, физики из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса сообщили, что в сильно сжатом жидком натрии могут возникать внутренние пустоты, которые служат ловушками для электронов. А вот теперь выяснилось, что подобные зоны электронного пленения появляются и в натриевых кристаллах. В самом деле, это очень любопытный элемент.
Источник: iamik.ru
grraen
Металл не может быть прозрачным потому, что его атомы связаны металлической связью. Валентные электроны обобществляются, электронные уровни расщепляются, и всегда найдется такой электрон, которому для перехода на другой уровень хватит энергии самого слабого кванта света.
Иначе обстоит дело у диэлектриков: они могут поглотить только такой квант света, который перебросит электрон через запрещенную зону. Поэтому прозрачные диэлектрики бывают. Теперь появился прозрачный натрий; в диэлектрическое состояние ученые перевели этот металл оригинальным способом: с помощью высокого давления (2 млн. атм.).
Необычность этого способа состоит в том, что высокое давление, наоборот, переводит вещество в проводящее состояние. Пример — металлический водород в центре Юпитера и Сатурна. Поэтому, когда Ма Яньмин из Цзилинского университета высказал эту идею, она всех озадачила.
Однако потом Артему Оганову из университета штата Нью-Йорк в Стони-Брук удалось построить простую химическую картину явления. Оказалось, что при давлении в натрии должна возникать необычная структура: валентные электроны собираются в пространстве между атомами натрия и получается нечто вроде ионного кристалла, в котором роль анионов выполняют эти собравшиеся электроны. Эксперименты при высоком давлении, проведенные Михаилом Еремцом из Института Макса Планка подтвердили: при 2 млн. атм. натрий становится прозрачным и красным, как рубин. Расчет предсказывает, что при дальнейшем повышении давления до 3 млн. атм. он будет бесцветным прозрачным как стекло материалом.
Источник: grraen.livejournal.com