Natrium

Natrium er et grunnstoff med kjemisk symbol Na og atomnummer 11. Det er et mykt, sølvhvitt metall, og i ren form reagerer det svært lett med andre stoffer. Natriums eneste kjente stabile isotop er ₂₃Na. Natrium i ren form eksisterer ikke i naturen, men kan framstilles fra dens forbindelser. Av grunnstoffene i jordskorpen er natrium det sjette mest vanlige, og finnes i en rekke mineraler som stensalt (NaCl), feltspat og Sodalitt. Flere av natriumsaltene er lett løselig i vann, og over tid har vann løst opp og konsentrert disse forbindelsene. Natrium er, sammen med klor, de mest oppløste grunnstoffene i verdenshavene, målt i masse.

Natrium
Basisdata
Navn		Natrium
Symbol		Na
Atomnummer		11
Utseende		sølvhvitt
Plass i periodesystemet
Gruppe		1
Periode		3
Blokk		s
Kjemisk serie		alkalimetall
Atomegenskaper
Atomvekt		22,989770 u
Empirisk atomradius		180 pm
Kalkulert atomradius		190 pm
Kovalent atomradius		154 pm
Elektronkonfigurasjon		[Ne]3s1
Elektroner per energinivå		2, 8, 1
Oksidasjonstilstander		+1 (sterk base)
Krystallstruktur		kubisk romsentrert
Fysiske egenskaper
Stofftilstand		fast stoff
Smeltepunkt		97,72°C (370,87 K)
Kokepunkt		883°C (1156 K)
Molart volum		23,78 · 10−6 m³/mol
Tetthet		968 kg/m³
Hardhet		0,5 (Mohs skala)
Kritisk temperatur		2573 K
Kritisk trykk		35 MPa
Fordampningsvarme		96,96 kJ/mol
Smeltevarme		2,598 kJ/mol
Damptrykk		14,3·10-6 Pa ved 20 K
Lydfart		3 200 m/s
Diverse
Elektronegativitet etter Pauling-skalaen		0,93
Spesifikk varmekapasitet		1 230 J/(kg·K)
Elektrisk ledningsevne		21 · 106 S/m
Termisk konduktivitet		141 W/(m·K)
SI-enheter & STP er brukt, hvis ikke annet er nevnt. MV = Manglende verdi.

Natrium i ren form ble framstilt første gang av Humphry Davy i 1807 ved hjelp av elekrolyse av natriumhydroksid. Natriumforbindelser har mange bruksområder, som natriumhydroksid (lut) i framstilling av renholdsprodukter, og natriumklorid til avising og som næringsmiddel.

Natrium inngår i mineraler som er livsnødvendige for alle dyr og noen planter.

Historie

Kjemiske forbindelser der natrium inngår har vært kjent helt siden oldtiden. Likevel lærte man ikke å skille mellom natrium- og kaliumforbindelser før på 1700-tallet. Først i 1807 klarte den engelske kjemikeren Humphry Davy å framstille rent natrium og kalium. Natriums kjemiske symbol Na ble introdusert av den svenske kjemikeren Jöns Jakob Berzelius i hans atomsymbol-system. Navnet natrium er avledet av det egyptiske ordet for mineral-salt: natron.

I fransk og engelsk brukes betegnelsen sodium.

Natriumatomets elektronskall

Egenskaper

Natrium er et sølvhvitt lettmetall som tilhører periodesystemets gruppe 1. Natrium er svært bløtt til å være et metall, og kan lett skjæres i. Natrium har ett fritt elektron i sitt ytterste skall (M-skallet). Dette elektronet er helt alene, langt fra kjernen, og det er grunnen til at natrium reagerer så godt med andre stoffer, og leder elektrisitet så godt. Når natrium kommer i kontakt med oksygen reagerer det fort, og det dannes et hvitt belegg av natriumoksid (Na₂O) på metallet. Natrium brenner med en lys gul flamme.

Natrium reagerer også kraftig med vann hvor natrium reagerer med vann og danner natriumhydroksid (NaOH) og et halvt hydrogengassmolekyl (H₂). Vist i en reaksjonsligning slik:

Na + H₂O ⇒ NaOH + 1/2 H₂.

Hvis denne reaksjonsligningen balanseres vil det se slikt ut:

2 Na + 2 H₂O ⇒ 2NaOH + H₂.

Dette er en redoksreaksjon som betyr at det ytterste elektronet overføres fra natrium til hydrogen, som i sin tur bruker elektronet til å lage elektronparbinding med det andre hydrogenatomet som også har fått et elektron fra natrium.

Natronlut, eller lut er navnet på natriumhydroksid løst i vann. Natriumhydroksiden gjør at vannet blir basisk, det vil si at pH-verdien er større enn 7. Siden natrium reagerer så lett med andre stoffer, må det oppbevares f.eks. i krukker med petroleum eller i lufttette beholdere.

Isotoper

Naturlig forekommende natrium består utelukkende av den stabile isotopen ²³Na. I tillegg er 19 kunstig fremstilte ustabile (og dermed radioaktive) isotoper kjent. De mest stabile av disse er ²²Na med halveringstid 2,6019 år og ²⁴Na med halveringstid 14,959 timer. Alle de resterende isotopene har halveringstider kortere enn 1 minutt, og de fleste kortere enn 1 sekund.

CAS-nummer:7440-23-5

Forekomst

Rent natrium

Natrium reagerer lett med andre stoffer og finnes derfor ikke i ren form naturlig, men som en del av kjemiske forbindelser er det veldig vanlig. Jordskorpa inneholder 2,23 % natrium. Det meste av dette finnes som silikater. Silikater er kjemiske forbindelser mellom silisium (Si) og andre grunnstoffer. De vanligste silikatene som inneholder natrium, er mineraler som heter feltspat. Når disse stoffene går i oppløsning, blir de ført med elvene til havet, der natrium og klor (Cl) danner koksalt (natriumklorid, NaCl). 1 liter sjøvann inneholder ca. 27 gram natriumklorid.

Fremstilling av rent natrium foregår ved elektrolyse av smeltet NaCl (salt) eller NaOH (natriumhydroksid, natronlut).

Anvendelse

Natrium brukes i gatebelysning i natriumdamplamper som gir et gulaktig lys. Natriumfluorid (NaF) er en kjemisk forbindelse mellom natrium og fluor. Siden fluor er et grunnstoff i hovedgruppe 7 i det periodiske system, og altså har 7 elektroner i ytterste skall, reagerer det meget lett med natrium. Natriumfluorid er giftig, men benyttes i veldig små mengder i drikkevann og i tannkrem for å styrke tannemaljen.

Natrium brukes også i fyrverkeri for å få gult lys.