ГЛАВНАЯ ♢ ХИМИЯ ♢ ТОКСИКОЛОГИЯ ♢ ФАРМАКОЛОГИЯ ♢ БАЗЫ ДАННЫХ ♢ КНИГИ ♢ ЗАКОНЫ ♢ ФОРУМ ♢ ЗАГРУЗКИ ♢ ИССЛЕДОВАНИЯ ♢ ССЫЛКИ ♢ РАЗНОЕ ♢ КАРТА САЙТА

Пользовательский поиск

Многие химики спросят: «Что может быть удивительного у такого изученного металла, как натрий? Сам металл и его соединения хорошо рассмотрены даже в школьной программе». Действительно, вроде типичный щелочной металл, распространен в виде соединений в земной коре, применяется как сильный восстановитель в химических реакциях, как теплоноситель на атомных станциях и в клапанах грузовиков. Чем он может удивить? Но природа более разнообразна, чем наши представления о ней.

Начнем с самого металлического натрия. Это довольно мягкий, химически очень активный щелочной металл. Получают его в основном электролизом, но известны и химические способы получения, нагреванием карбоната натрия с углем, разложением азида натрия, металлотермический способ. Натрий дает легкоплавкие сплавы с другими щелочными металлами и ртутью. Сплавление натрия с ртутью сопровождается сильным разогревом из-за образования интерметаллических соединений. Известный сплав натрия и калия имеет эвтектическую температуру плавления -12°С, но если его сплавить сразу с двумя щелочными металлами – калием и цезием, то получится самый легкоплавкий сплав из всех известных на сегодняшний день, с температурой плавления -78°С. Любопытно, что данный сплав, в отличие от входящих в его состав металлов, не самовоспламеняется на воздухе даже при нагревании до 700°С, а спокойно окисляется с поверхности.

Раствор натрия в жидком аммиаке тоже ведет себя необычно. Если в жидком аммиаке при -40°С растворить 4 г натрия в 100 г аммиака, то данный раствор самопроизвольно расслоиться на две жидкости с разной концентрацией натрия. Более концентрированная (и менее плотная) бронзового цвета будет наверху, менее концентрированная темно-синяя - внизу. 21,7%-ный раствор натрия в жидком аммиаке застывает при значительно более низкой температуре (-110°С), чем жидкий аммиак.

Раствор натрия в жидком аммиаке реагирует со свинцом, давая осадок соединения Na₄Pb, которое растворяется при избытке свинца с образованием Na₄Pb₉. Эта реакция очень напоминает осаждение малорастворимых осадков солей и их растворения в избытке соли с образованием комплексов.

Химическая активность натрия также имеет свои необычные особенности. Мы все привыкли, что натрий очень активный металл и значит, по логике, он должен активно реагировать с неметаллами. Но, из справочной и научной литературы можно с удивлением узнать, что натрий не реагирует с азотом, кремнием, графитом и бором ни при каких температурах. Более того, натрий отказывается реагировать с бромом и сухим хлором, если его не нагревать и не реагирует с иодом даже если его расплавить! Реакции с серной и азотной кислотами идут со взрывом, а вот с соляной кислотой реакция идет медленно и спокойно. Это объясняется образованием малорастворимого в соляной кислоте слоя хлорида натрия. Также спокойно реагируют безводные уксусная и муравьиная кислоты.

Любопытна реакция натрия с расплавленным гидроксидом натрия с образованием оксида натрия и водорода. Это пример проявления кислотности воды по второй ступени. Хотя эта реакция довольно медленная и обратимая.

Раньше считалось, что щелочные металлы не могут образовывать стабильные комплексы, но в 1967 году Чарльз Педерсен открыл краун-эфиры, а чуть позже Ж.М. Лен - криптанды, которые полностью опровергли это представление. Если натрий растворить в растворе криптанда-222 в органическом растворителе, то из такого раствора можно выделить синие кристаллы электрида (криптанд-222)натрия. В данном соединении анионом выступает электрон! Свободный электрон является очень сильным восстановителем, и при добавлении избытка натрия может его восстановить до соединения натрия со степенью окисления -1 – натрида (криптанд-222)натрия! Натрид (криптанд-222)натрия – это золотистые гексагональные кристаллы с металлическим блеском, является сильным восстановителем. Соединения с натрид-анионом были получены с разными катионами, связанными в комплексы с криптандами и краун-эфирами (K⁺, Rb⁺, Cs⁺, Ba²⁺). В 2002 году было получено соединение, где в качестве катиона был протон, связанный с азакриптандом, т.е. фактически инвертированный гидрид натрия, где катион и анион поменялись местами!

Другим соединением, где натрий проявляет необычную степень окисления +1/2, является квадратный кластер Na₄²⁺, полученный в 1998 году (DOI: 10.1021/ja9822963).

Для многих химиков до сих пор остается малоизвестной химия натрийорганических соединений. В основном это связано с их чрезвычайно высокой химической активностью и отсутствием подходящего растворителя, с которым они бы не реагировали. Соединения алкилнатрия являются сильнейшими основаниями по Брёнстеду-Лоури и способны отрывать протон от большинства органических соединений. Например, этилнатрий реагирует с бензолом, давая фенилнатрий и этан. Любопытно, что он реагирует с ртутью с образованием амальгамы натрия, этилена и этана. Получают соединения алкилнатрия либо реакцией алкилхлоридов с мелкой дисперсией натрия при низкой температуре (чтоб предотвратить реакцию Вюрца), либо реакцией диалкилртутных соединений с натрием, либо обменной реакцией алкоголятов натрия с алкиллитиевыми соединениями. Необычно выглядит реакция присоединения натрия к 1,4-дифенилбутадиену с образованием динатриевого производного.

Известно, что из-за низкой электроотрицательности, натрий предпочитает давать ионные соединения, для которых характерны высокие температуры плавления. Тем не менее, для натрия известны соединения, жидкие при комнатной температуре. До недавнего времени они были представлены в основном полигидратами, которые плавились за счет растворения в собственной кристаллизационной воде (как это делает мирабилит при 32,4°С). Но в 1981 году был получен перфторированный алкоголят - 3-гептафторизопропокси-1,1-бис(трифторметил)-2,2,3,3-тетрафторпропоксид натрия, который представляет собой бесцветную вязкую жидкость. Известен жидкий триэтилборогидрид натрия.

Под гигантским давлением свойства натрия разительно меняются. При повышении давления температура плавления натрия сначала повышается, а затем снижается, достигая минимума в 27 С при 118 ГПа, после чего опять начинает повышаться. При давлениях выше 2 миллионов атмосфер натрий теряет металлическую проводимость и становиться прозрачным. Кроме того, в таких условиях он проявляет необычную химическую активность, например, образует с гелием соединение Na₂He (DOI: 10.1038/nchem.2716). По расчетам Оганова, при высоких давлениях в будущем возможно получение соединений NaCl₃, NaCl₇.

Вот таким разнообразием свойств и соединений может удивить обыкновенный натрий!

Собрал информацию Руслан Анатольевич Кипер.