什么是钠?

[拼音]：na

[外文]：sodium

元素符号Na，银白色金属，在元素周期表中属IA族，原子序数11，原子量22.98977，较低温度下为密排六方晶体，较高温度下为体心立方晶体，常见化合价为+1。

1807年英国化学家戴维(H.Davy)用电解氢氧化钠的方法制得几滴金属钠。因钠是由碱（拉丁文soda）中提取，所以命名为 sodium。1890年英国人卡斯特纳(H.Y.Castner)在英国建厂，用电解氢氧化钠的方法生产金属钠。1921年美国人东斯 (J.C.Downs)研究成功电解熔融氯化钠制取金属钠，并于1925年投产，使金属钠的生产成本大幅度下降。1940年前后，随着生产汽油抗爆剂四乙基铅的用钠量急剧增加，金属钠的产量也迅速增加。目前全世界金属钠的年产量约20万吨。

钠广泛分布于自然界，主要以食盐(NaCl)的形态存在于海水、 盐湖之中。其他矿物有芒硝(Na2SO4)、天然碱(Na2CO3)等。中国的内蒙古、青海等地出产天然碱和芒硝。

金属钠很柔软，室温下可用小刀切割。钠在空气中表面迅速氧化，失去光泽。120℃时燃烧，并产生浓的白色烟雾；低于 160℃和供氧不足时，生成氧化钠(Na2O)；250～300℃下供氧充足时，生成过氧化钠(Na2O2)。钠的化学性质非常活泼，遇水猛烈反应，放出氢气和大量的热。这种热可以熔化金属并点燃氢气，产生爆鸣。钠同氢在室温下不反应，200～350℃时反应生成氢化钠(NaH)。钠与CO2气体在室温下反应缓慢，但与干冰 (固体CO2)接触时立刻爆炸。钠与CO在250～340℃时反应，生成羰基钠[Na6(CO)6]；在 600～850℃生成碳酸钠和碳化钠。

钠主要制成铅钠合金用于汽油抗爆剂四甲基铅或四乙基铅的生产。冶金工业中用金属钠作还原剂，制取钛、锆、铪、钽等金属，用钠量增长很快。钠用作铸造铝-硅合金的变质剂，使共晶体内的硅变成细小的纤维结构，从而提高合金的强度和塑性。在化学工业中，钠用于制造氰化钠、过氧化钠、氢化钠和氨基钠等化合物，它们在冶金、制药、农药、印染工业中均有广泛的用途。金属钠在还原脂类制取脂肪醇的用量日益增加。钠和钠钾合金的导热性和热稳定性好，中子吸收截面小，可以用作快中子增殖反应堆中的载热体。金属钠有很好的导电性，已被制成“钠电缆”，很有发展前途。钠的基本光谱线D1＝5890┱，D2＝5896┱，利用这种特性制造的钠灯，光电转化率高，发光量大，光线柔和，已广泛用于照明。此外，钠还是研究中的钠-硫电池的负极材料。

金属钠须保存在液体石蜡中，绝对不可与水接触。钠着火时，应使用干燥的碳酸钠、氯化钠、石棉灰等粉末灭火，禁止用水、泡沫灭火器和四氯化碳灭火器。处理残存的钠和钠渣时，应采用水蒸气，或水蒸气和氮气的混合气清洗。直接用水处理会引起爆炸。

在 350℃下电解熔融的氢氧化钠(NaOH)。1925年前，曾用此法大量生产金属钠，由于电解时在阳极生成的水，同电解质中的钠又发生反应，生成NaOH和H2，所以电流效率不超过50％；后为电解氯化钠法取代。

即电解氯化钠法，是目前工业上通用的方法（见熔盐电解）。虽然各种形式的钠电解槽都有自己的特点，但基本上沿用了东斯槽的结构形式（见图）。

东斯电解槽为钢制圆形壳体，内衬耐火砖，中间有一石墨阳极，周围为环状钢制带斜孔的阴极。阳极和阴极间隔有铁丝网或开孔的薄钢板制成的“隔膜”，使在阴极生成的钠不与阳极生成的氯气相遇。阳极和阴极间的间隙应保持在40～50毫米。钠从阴极析出后，因比重小于熔融电解质，沿阴极上浮，进入一个倒置环状的钠收集罩，并沿上升管进入收集罐中。上升管的温度控制在200℃左右，使在电解时与钠同时析出的钙在此管内结晶析出。上升管中装有定时转动的刮刀，将附在管壁上的钙刮下，返回熔体中，并发生Ca+2NaCl─→CaCl2+2Na反应，以增加钠的产量，保持电解质组成的稳定。氯气在阳极析出，从阳极室导出。通用的电解质组成(重量)为：CaCl258％，NaCl 42％； *** 作温度580～600℃，槽电压6～7伏，阴极电流密度为9600安/米2左右，电流效率可达80％以上。原料氯化钠无须经过除钙、镁和硫根等精制过程。制得的粗钠夹杂有氯化物、氧化物和钙，在液体石蜡保护下，加热至110～130℃，加压过滤，能除去大部分杂质；所得金属钠送铸钠机铸锭，包装。工业金属钠的纯度在99.6％以上，含钙<0.04％，含氯化物0.005％。将工业钠在0.1托、400℃下真空蒸馏，在氮或氩气保护下，可制取99.95％的高纯钠产品。

参考书目

M.Sittig， Sodium; Its Manufacture， Propertiesand Uses，Reinhold，New York，1956.W.A.Hart & O.F.Beumel Jr.，The Chemistry of Lithium， Sodium，Potassium，Rubidium，Cesium and Francium， Pergamon， Oxford， 1973.

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