Tại sao kim loại natri có the cháy trong nước

Natri (tiếng Latinh: natrium; có thể viết là nátri, tiếng Anh: sodium) là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Na và số nguyên tử bằng 11. Giống như các kim loại kiềm khác, natri là một kim loại mềm, nhẹ, màu trắng bạc, là nguyên tố có phản ứng hóa học mạnh nên không thể tìm thấy ở dạng tự do trong thiên nhiên. Natri nổi trong nước và có phản ứng mãnh liệt với nước, tạo ra hiđrô và các ion hiđrôxít. Nếu được chế thành dạng bột đủ mịn, natri sẽ tự bốc cháy trong nước. Tuy nhiên, nó thông thường không bốc cháy trong không khí có nhiệt độ dưới 388 K (khoảng 115°C). Ngọn lửa của các hợp chất chứa natri có màu vàng. Natri trong hợp chất có số oxi hóa +1.

Màu vàng của ngọn lửa khi đốt Natri hoặc các hợp chất của Natri.

Lịch sử hình thành: Natri đã được biết đến trong các hợp chất, nhưng đã không được cô lập cho đến tận năm 1807 khi Humphry Davy điều chế ra nó bằng cách điện phân xút ăn da. Ở châu Âu thời Trung cổ các hợp chất của natri với tên Latinh sodanum đã được sử dụng như là thuốc chữa đau đầu. Ký hiệu của natri, Na, có nguồn gốc từ tên Latinh kiểu mới của hợp chất phổ biến nhất của nó có tên gọi natrium, có nguồn gốc từ nítron trong tiếng Hy Lạp, một dạng của muối tự nhiên.

Tính chất vật lý, hóa học của Natri:

Natri là kim loại mềm, có thể cắt được bằng dao. Tương tự Liti, sau khi cắt, bề mặt cắt có màu sáng bạc nhanh chóng xỉn màu do tiếp xúc với không khí.

Natri có một electron hóa trị tự do ở lớp ngoài cùng, dễ bị tách ra khỏi nguyên tử để tạo thành ion Na+. Hoạt tính hóa học của Natri cao hơn Liti nhưng thấp hơn Kali. Khi tương tác với nước, Natri nóng chảy thành hạt tròn nổi và chạy trên mặt nước, hạt lớn có thể bốc cháy, trong khi Li phản ứng không cho ngọn lửa còn Kali lại bốc cháy ngay.

Natri nóng chảy thành hạt tròn nổi và chạy trên mặt nước.

Natri để ngoài không khí khô và ở điều kiện thường sẽ bị oxi hóa thành Na2O2 và lẫn một ít Na2O. Còn khi để trong không khí ẩm, các lớp oxit của Natri kết hợp với hơi nước của không khí biến thành Natri hidroxit rồi kết hợp tiếp với khí cacbonic biến thành muối cacbonat.

Natri tác dụng với Hidro ở 350-400oC tạo thành Natri Hidrua (tương tự với các kim loại kiềm khác trừ Liti).

Đốt Natri trong không khí hoặc trong oxi, Natri phản ứng với oxi tạo oxit Na2O và peoxit Na2O2. Natri không tác dụng trực tiếp với nitơ, cacbon, silic ngay cả khi đun nóng.

Đồng vị của Natri:

Có 20 đồng vị của natri đã được biết đến. Đồng vị ổn định duy nhất là 23Na. Natri có hai đồng vị phóng xạ nguồn gốc vũ trụ là 22Na, chu kỳ bán rã = 2,605 năm; 24Na, chu kỳ bán rã 15 giờ. Các đồng vị khác của Natri có chu kỳ bán rã dưới một phút.

Điều chế Natri:

Có thể điều chế Natri bằng cách điện phân nóng chảy muối clorua NaCl hoặc hidroxit NaOH trong điều kiện không có không khí.

Trong thực tế, để điều chế natri, người ta dùng thùng điện phân bằng thép ở trong lót gạch, cực dương bằng than chì và cực âm bằng sắt (hoặc thép) , giữa hai cực có màng ngăn và chất điện phân không phải là NaCl tinh khiết mà là hỗn hợp của NaCl với 25% NaF và 12% KCl (hoặc hỗn hợp gồm 2 phần NaCl và 3 phần CaCl2) để hạ nhiệt độ nóng chảy của NaCl ở 800oC xuống thấp hơn

Sơ đồ thùng điện phân nóng chảy NaCl để điều chế Natri.

Trong đó, các phản ứng xảy ra ở các điện cực là:

Ở catốt:

Ở anốt:

Ứng dụng của Natri:

Natri trong dạng kim loại của nó là thành phần quan trọng trong sản xuất este và các hợp chất hữu cơ. Kim loại kiềm này là thành phần của clorua natri (NaCl)(muối ăn) là một chất quan trọng cho sự sống. Các ứng dụng khác còn có:

• Trong một số hợp kim để cải thiện cấu trúc của chúng.
• Trong xà phòng (trong hợp chất với các axít béo).
• Để làm trơn bề mặt kim loại.
• Để làm tinh khiết kim loại nóng chảy.
• Trong các đèn hơi natri, một thiết bị cung cấp ánh sáng từ điện năng có hiệu quả.
• Như là một chất lỏng dẫn nhiệt trong một số loại lò phản ứng nguyên tử.

Muối ăn, một trong những hợp chất quan trọng của Natri đối với sinh vật.

Ánh sáng vàng từ đèn hơi Natri

Bảng một số đại lượng của Natri:

-

Bài viết có sử dụng tư liệu từ các nguồn:

Wikipedia (tiếng Việt và tiếng Anh)

SGK Hóa học 12 Nâng cao.

Hoàng Nhâm (2005), Hóa học vô cơ, tập hai, NXB Giáo Dục.

Một số hình ảnh trên Google.