|
== Tính chất ==
[[FileTập tin:Na-D-sodium D-lines-589nm.jpg|thumb|left|[[Quang phổ vạch]] của natri thể hiện đường D.]]
[[FileTập tin:Flametest--Na.swn.jpg|thumb|left|upright|Thí nghiệm ngọn lửa chủ động với natri cho ánh sáng màu vàng.]]
===Tính chất vật lý===
Natri ở điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn là một kim loại mềm, màu bạc, khi bị ôxy hóa chuyển sang màu trắng xám trừ khi nó được cất giữ trong dầu hoặc khí trơ. Natri có thể bị cắt dễ dàng bằng dao, và là một chất dẫn nhiệt và điện tốt. Các tính chất này thay đổi rõ rệt khi tăng áp suất: ở 1,5 [[Bar (đơn vị)|Mbar]], màu sắc thay đổi từ bạc sang đen; ở 1,9 Mbar vật liệu trở nên trong, có màu đỏ; và ở 3 Mbar natri là chất rắn trong suốt không màu. Tất cả các đồng phân ở áp suất cao này là chất cách điện và [[electride]].<ref>{{cite journal|last1=Gatti|first1=M.|last2=Tokatly|first2=I.|last3=Rubio|first3=A.|date=2010|title=Sodium: A Charge-Transfer Insulator at High Pressures|journal=[[Physical Review Letters]]|volume=104|issue=21|pages=216404-1 to 216404-4|doi=10.1103/PhysRevLett.104.216404|bibcode=2010PhRvL.104u6404G|arxiv = 1003.0540 }}</ref>
Khi natri hoặc các hợp chất của natri cháy, chúng chuyển thành màu vàng,<ref>{{citechú bookthích sách|last=Schumann|first=Walter|title=Minerals of the World|date=ngày 5 Augusttháng 8 năm 2008|publisher=Sterling|isbn=978-1-4027-5339-8|edition=2nd|page=28|oclc=637302667}}</ref> do các electron ở lớp 3s của natri bị kích thích phát ra [[photon]] khi chúng từ phân lớp 3p trở về 3s; bước sóng của các photon này tương ứng với đường D có giá trị 589,3 nm. Tương tác orbitan liên quan đến electron trong phân lớp 3p chia đường D thành 2; [[cấu trúc siêu mịn]] liên quan đến cả 2 orbitan tạo ra nhiều đường hơn.<ref name="Citron-PRL-1977">{{cite journal|last1=Citron|first1=M. L.|last2=Gabel|first2=C.|last3=Stroud|first3=C.|date=1977|title=Experimental Study of Power Broadening in a Two-Level Atom|journal=Physical Review A|volume=16|doi=10.1103/PhysRevA.16.1507|page=1507|issue=4|bibcode=1977PhRvA..16.1507C|last4=Stroud|first4=C.}}</ref>
===Tính chất hóa học===
Natri thường ít phản ứng hơn [[kali]] và phản ứng mạnh hơn [[liti]].<ref>{{citechú thích web|last=De Leon|first=N|title=Reactivity of Alkali Metals|url=http://www.iun.edu/~cpanhd/C101webnotes/modern-atomic-theory/alkali-reac.html|publisher=[[Indiana University Northwest]]|accessdate=2007-12-07}}</ref> Natri nổi trong nước và có phản ứng mãnh liệt với [[nước]], tạo ra [[hiđrô]] và các ion hiđrôxit. Nếu được chế thành dạng bột đủ mịn, natri sẽ tự bốc cháy trong không khí.<ref name="Greenwood">{{Greenwood&Earnshaw2nd}}</ref> Kim loại natri có tính khử mạnh, để khử các ion natri cần −2.71 vôn.<ref>{{citechú bookthích sách|last1=Atkins|first1=Peter W.|last2=de Paula|first2=Julio|title=Physical Chemistry|date=2002|edition=7th|publisher=W. H. Freeman|isbn=978-0-7167-3539-7|oclc=3345182}}</ref> Do đó, để tách natri kim loại từ các hợp chất của nó cần sử dụng một lượng năng lượng lớn.<ref name="Greenwood"/> Tuy nhiên, kali và liti còn có mức âm nhiều hơn.<ref>{{citechú thích booksách|last=Davies|first=Julian A.|title=Synthetic Coordination Chemistry: Principles and Practice|date=1996|publisher=World Scientific|isbn=978-981-02-2084-6|oclc=717012347|page=293}}</ref>
=== Đồng vị ===
=== Sự phổ biến ===
<sup>23</sup>Na được tạo ra từ quá trình đốt cháy cacbon trong các sao bởi sự hợp hạch của hai nguyên tử cacbon; quá trình này cần nhiệt độ trên 600 megakelvin và ngôi sao có khối lượng ít nhất bằng 3 lần khối lượng Mặt Trời.<ref>{{cite journal|bibcode=1987SvAL...13..214D|title= Sodium Synthesis in Hydrogen Burning Stars|last1=Denisenkov |first=P. A.|last2=Ivanov|first2=V. V.|volume=13| date=1987|page= 214|journal=Soviet Astronomy Letters}}</ref> Natri là nguyên tố tương đối phổ biến trong các [[sao|ngôi sao]] và [[quang phổ vạch]] D của nguyên tố này là nằm trong số các vạch rõ nhất từ ánh sáng của các sao. Natri chiếm khoảng 2,6% theo khối lượng của vỏ [[Trái Đất]], làm nó trở thành nguyên tố phổ biến thứ sáu nói chung và là kim loại kiềm phổ biến nhất<ref>{{RubberBible86th}}</ref>. Trong [[môi trường liên sao]], natri được xác định bằng đường D; mặc dò nó có nhiệt độ hóa hơi cao, sự phổ biến của nó cho phép tàu [[Mariner 10]] phát hiện nó trong khí quyển của [[Sao Thủy]].<ref>{{citechú thích web|url=http://findarticles.com/p/articles/mi_m1200/is_v128/ai_3898126|date= ngày 17 Augusttháng 8 năm 1985|first=Dietrick E.|last= Tjrhonsen|accessdate=2008-09-18|title=Sodium found in Mercury's atmosphere|publisher=BNET}}</ref> Natri còn được phát hiện trong ít nhất một [[sao chổi]]; các nhà thiên văn học trong quá trình quan sát [[sao chổi Hale-Bopp]] năm 1997 đã quan sát được đuôi sao chổ bằng natri, nó bao gồm các nguyên tử trung hòa điện và kéo dài khoảng 50 triệu km.<ref name="Cremonese1997">{{cite journal | journal = The Astrophysical Journal Letters | volume = 490 | issue = 2 | pages =L199–L202 | year = 1997 | doi = 10.1086/311040 | title = Neutral Sodium from Comet Hale–Bopp: A Third Type of Tail | author1 = Cremonese, G | author2 = Boehnhardt, H | author3 = Crovisier, J | author4 = Rauer, H | author5 = Fitzsimmons, A | author6 = Fulle, M | author7 = Licandro, J | author8 = Pollacco, D | author9 = Tozzi, G. P | bibcode=1997ApJ...490L.199C|arxiv = astro-ph/9710022 | display-authors = 8 | last10 = West | first10 = R. M. }}</ref>
== Lịch sử ==
Muốn ăn là một loại hàng hóa quan trọng trong các hoạt động của con người, các tấm muối đôi khi được giao cho lính La Mã cùng với lương thực của họ. Ở [[châu Âu]] thời Trung cổ các hợp chất của natri với tên [[Latinh|Latin]] sonadum đã được sử dụng như là thuốc chữa đau đầu. Tên gọi natri được cho là có nguồn gốc từ tiếng Ả Rập ''suda'', nghĩa là đau đầu, vì tính chất giảm đau của natri cacbonat hay soda được biết khá rõ từ rất sớm.<ref name=newton>{{citechú bookthích sách|last=Newton|first=David E.|editor-last=Baker|editor-first=Lawrence W.|title=Chemical Elements|date=1999|isbn=978-0-7876-2847-5|oclc=39778687}}</ref> Kí hiệu của natri được [[Jöns Jakob Berzelius]] công bố đầu tiên trong hệ thống kí hiệu nguyên tử của ông,<ref>{{citechú thích web|url=http://elements.vanderkrogt.net/element.php?sym=Na|title=Elementymology & Elements Multidict|first = Peter|last = van der Krogt|accessdate=2007-06-08}}</ref> và có tên trong tiếng Latinh mới là ''natrium'', nhằm ám chỉ tên gọi trong tiếng Hy Lạp của ''natron'',<ref name=newton/> một loại muối tự nhiên ban đầu được làm từ natri cacbonat ngậm nước. Về tính lịch sử, natron có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp và gia đình, sau đó trở nên ít chú ý khi có nhiều hợp chất natri khác. Mặc dù vậy, natri, đôi khi còn được gọi là ''soda'' một thời gian dài được xem là một hợp chất, bản thân kim loại không được cô lập mãi cho đến năm 1807 khi [[Humphry Davy|Sir Humphry Davy]] điện phân [[natri hydroxit]].<ref name=Davy1807>{{cite journal|first=Humphry|last=Davy|title=On some new phenomena of chemical changes produced by electricity, particularly the decomposition of the fixed alkalies, and the exhibition of the new substances which constitute their bases; and on the general nature of alkaline bodies|date=1808|volume=98|journal=Philosophical Transactions of the Royal Society of London|pages=1–44|url=http://books.google.com/?id=gpwEAAAAYAAJ&pg=PA57|doi=10.1098/rstl.1808.0001}}</ref><ref name="weeks">{{cite journal|doi=10.1021/ed009p1035|title=The discovery of the elements. IX. Three alkali metals: Potassium, sodium, and lithium|date=1932|last1=Weeks|first1=Mary Elvira|authorlink1=Mary Elvira Weeks|journal=Journal of Chemical Education|volume=9|issue=6|page=1035|bibcode=1932JChEd...9.1035W}}</ref>
==Sản xuất==
Chỉ có khoảng 100.000 tấn natri kim loại được sản xuất hàng năm<ref name=Ullmann>Alfred Klemm, Gabriele Hartmann, Ludwig Lange, "Sodium and Sodium Alloys" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2005, Wiley-VCH, Weinheim. {{DOI|10.1002/14356007.a24_277}}</ref> Natri kim loại được sản xuất thương mại đầu tiên năm 1855 bằng cách [[khử cacbon nhiệt]] từ [[natri cacbonat]] ở 1100 °C, hay còn gọi là [[công nghệ Deville]]:<ref name=kirk>{{cite journal|last1=Eggeman |first1=Tim|title=Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology|publisher=John Wiley & Sons|date=2007 |doi=10.1002/0471238961.1915040912051311.a01.pub3|last2=Updated By Staff|isbn=0-471-23896-1}}</ref><ref>{{cite journal|jstor=27757153|pages=205–221 |last1=Oesper|first1=R. E.|last2=Lemay| first2=P.| title=Henri Sainte-Claire Deville, 1818–1881| volume=3| journal= Chymia|date=1950|doi=10.2307/27757153}}</ref><ref>{{cite journal|doi =10.1021/ed067p1046|title=Sodium|date=1990| last=Banks |first=Alton|journal=Journal of Chemical Education|volume=67 |issue=12|page=1046 |bibcode=1990JChEd..67.1046B}}</ref>
Quá trình liên quan dựa trên sự khử natro hydroxit được phát triển năm 1886.<ref name=kirk/>
Natri hiện được sản xuất thương mại bằng phương pháp [[điện phân]] [[natri clorua]] nóng chảy, theo công nghệ được cấp bẳng sáng chế năm 1924.<ref name="pauling">Pauling, Linus, ''General Chemistry'', 1970 ed., Dover Publications</ref><ref name="losal">{{citechú thích web|url=http://periodic.lanl.gov/11.shtml|title=Los Alamos National Laboratory – Sodium|accessdate=2007-06-08}}</ref> Phương pháp này rẻ tiền hơn so với phương pháp cũ là điện phân [[natri hiđroxit|xút ăn da]] nóng chảy [[Natri hiđroxit]]. Natri kim loại có giá khoảng 15 đến 20 xent Mỹ trên một [[Bảng Anh|pound]] (0,30 USD/kg đến 0,45 USD/kg) năm [[1997]] nhưng loại dùng trong các phản ứng hóa học (ACS) của natri có giá khoảng 35 USD trên pao (75 USD/kg) vào năm [[1990]]. Nó là kim loại rẻ tiền nhất tính theo khối lượng.
Natri dạng thuống thử được cung cấp với số lượng hàng tấn có giá khoảng US$3.30/kg năm 2009; số lượng mua ít hơn có giá khác nhau dao động trong khoảng US$165/kg; giá cao một phần là do chi phí vận chuyển vật liệu độc hại.<ref>{{citechú thích web| url=http://www.mcssl.com/store/gallium-source/sodium-metal |title=007-Sodium Metal| publisher=Mcssl.com |accessdate=2010-11-27}}</ref>
== Ứng dụng ==
== Hợp chất ==
[[FileTập tin:StericAcidChemStr.png|thumb|right|300px|Hai hình ảnh tương tự về cấu trúc hóa học của [[natri stearat]], một loại xà phòng.]]
[[Natri clorua|Clorua natri]], được biết đến nhiều hơn như [[muối ăn]], là hợp chất phổ biến nhất của natri được sử dụng làm các chất chống đông đá và tan đá và chất bảo quản. Natri bicacbonat được sử dụng chủ yếu trong nấu ăn. Cùng với kali, nhiều dược phẩm quan trọng đã cho thêm natri vào để cải thiện ứng dụng sinh học của chúng; mặc dù trong hầu hết các trường hợp, kali là loại ion tốt hơn, natri được chọ do chi phí và khối lượng nguyên tử thấp.<ref>{{citechú bookthích sách|last=Remington|first=Joseph P.|title=Remington: The Science and Practice of Pharmacy|date=2006|publisher=Lippincott Williams & Wilkins|isbn=978-0-7817-4673-1|pages=365–366|edition=21st|editor-last=Beringer|editor-first=Paul|oclc=60679584}}</ref>[[Natri hydrat]] được dùng làm chất nền cho nhiều phản ứng khác nhau (như [[phản ứng aldol]]) trong hóa hữu cơ, và là chất khử trong hóa vô cơ.<ref>{{citechú bookthích sách|last1=Wiberg|first1=Egon|last2=Wiberg|first2=Nils|last3=Holleman|first3=A. F.|title=Inorganic Chemistry|date=2001|publisher=Academic Press|pages=1103–1104|url=http://books.google.com.sg/books?id=Mtth5g59dEIC&pg=PA1103|isbn=978-0-12-352651-9|oclc=48056955}}</ref> Natri còn có mặt trong nhiều khoáng chất, chẳng hạn [[amphibôn]], [[cryôlit]], [[muối mỏ]], [[diêm tiêu]], [[zêôlit]], v.v. Các hợp chất của natri rất quan trọng trong các công nghiệp hóa chất, thủy tinh, luyện kim, sản xuất [[giấy]], [[dầu mỏ]], [[xà phòng]] và [[dệt may]].<ref name=Ullmann/> Nói chung xà phòng là muối của natri với các [[axít béo]]. Các xà phòng natri là cứng hơn (độ nóng chảy cao hơn) so với xà phòng kali.<ref name="Holl">{{citechú thích booksách|publisher=Walter de Gruyter|date=1985|edition=91–100|pages=931–943|isbn=3-11-007511-3|title=Lehrbuch der Anorganischen Chemie|last1=Holleman|first1=Arnold F.|last2=Wiberg|first2=Egon|last3=Wiberg|first3=Nils|language=German}}</ref>
Các hợp chất quan trọng nhất đối với công nghiệp là muối (NaCl), [[sôđa khan]] (Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>), [[bột nở]] (NaHCO<sub>3</sub>), [[natri hiđroxit|xút ăn da]] (NaOH), [[diêm tiêu]] [[Chile]] (NaNO<sub>3</sub>), đi- và tri-natri phốtphat, thiôsulfat natri (hypô, Na<sub>2</sub>S<sub>2</sub>O<sub>3</sub>·5H<sub>2</sub>O), và [[borac|borax]] (Na<sub>2</sub>B<sub>4</sub>O<sub>7</sub>·10H<sub>2</sub>O).<ref name="Holl"/> Trong các hợp chất của nó, natri thường tạo liên kết ion với nước và các anion, và được xem là một [[axit Lewis]] [[HSAB|mạnh]].<ref>{{citechú bookthích sách|last=Cowan|first=James A.|title=Inorganic Biochemistry: An Introduction|date=1997|publisher=Wiley-VCH|isbn=978-0-471-18895-7|page=7|oclc=34515430}}</ref>
== Cảnh báo ==
|
