4 Свойства натриевого теплоносителя. Взаимодействие натрия с бензином


взаимодействие топлива с натрием — с русского

См. также в других словарях:

  • взаимодействие топлива с натрием — (напр. в ядерном реакторе с натриевым теплоносителем) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN sodium water reactionSWR …   Справочник технического переводчика

  • ЯДЕР ДЕЛЕНИЕ — ядерная реакция, в которой атомное ядро при бомбардировке нейтронами расщепляется на два или несколько осколков. Полная масса осколков обычно меньше суммы масс исходного ядра и бомбардирующего нейтрона. Недостающая масса m превращается в энергию… …   Энциклопедия Кольера

  • Металл — (Metal) Определение металла, физические и химические свойства металлов Определение металла, физические и химические свойства металлов, применение металлов Содержание Содержание Определение Нахождение в природе Свойства Характерные свойства… …   Энциклопедия инвестора

  • Угленатровая соль* — или сода, Na2CO3, содержит 58,49% Na 2O и 41,51% CO 2. Она представляет белого цвета и неприятного щелочного (мыльного) вкуса порошковатое вещество уд. в. 2,4 (при 20°), плавится при темп. от 810° до 1098° (по различным данным) и при более… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • Угленатровая соль — или сода, Na2CO3, содержит 58,49% Na2O и 41,51% CO2. Она представляет белого цвета и неприятного щелочного (мыльного) вкуса порошковатое вещество уд. в. 2,4 (при 20°), плавится при темп. от 810° до 1098° (по различным данным) и при более сильном… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • АЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ — А. МОНОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ 1. С1 : металлоорганические соединения. Эти соединения обычно получают двумя методами: а) действием активного металла (Na, Li, Mg, Zn) на органический галогенид, например: или б) действием галогенида менее… …   Энциклопедия Кольера

  • КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ — самопроизвольное физико химическое разрушение и превращение полезного металла в бесполезные химические соединения. Большинство компонентов окружающей среды, будь то жидкости или газы, способствуют коррозии металлов; постоянные природные… …   Энциклопедия Кольера

translate.academic.ru

взаимодействие топлива с натрием - это... Что такое взаимодействие топлива с натрием?

 взаимодействие топлива с натрием

 

взаимодействие топлива с натрием (напр. в ядерном реакторе с натриевым теплоносителем) [А.С.Гольдберг. Англо-русский энергетический словарь. 2006 г.]

Тематики

  • энергетика в целом

Справочник технического переводчика. – Интент. 2009-2013.

  • взаимодействие топлива и оболочки тепловыделяющего элемента ядерного реактора
  • взаимодействие топлива с оболочкой тепловыделяющего элемента ядерного реактора

Смотреть что такое "взаимодействие топлива с натрием" в других словарях:

  • ЯДЕР ДЕЛЕНИЕ — ядерная реакция, в которой атомное ядро при бомбардировке нейтронами расщепляется на два или несколько осколков. Полная масса осколков обычно меньше суммы масс исходного ядра и бомбардирующего нейтрона. Недостающая масса m превращается в энергию… …   Энциклопедия Кольера

  • Металл — (Metal) Определение металла, физические и химические свойства металлов Определение металла, физические и химические свойства металлов, применение металлов Содержание Содержание Определение Нахождение в природе Свойства Характерные свойства… …   Энциклопедия инвестора

  • Угленатровая соль* — или сода, Na2CO3, содержит 58,49% Na 2O и 41,51% CO 2. Она представляет белого цвета и неприятного щелочного (мыльного) вкуса порошковатое вещество уд. в. 2,4 (при 20°), плавится при темп. от 810° до 1098° (по различным данным) и при более… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • Угленатровая соль — или сода, Na2CO3, содержит 58,49% Na2O и 41,51% CO2. Она представляет белого цвета и неприятного щелочного (мыльного) вкуса порошковатое вещество уд. в. 2,4 (при 20°), плавится при темп. от 810° до 1098° (по различным данным) и при более сильном… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • АЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ — А. МОНОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ 1. С1 : металлоорганические соединения. Эти соединения обычно получают двумя методами: а) действием активного металла (Na, Li, Mg, Zn) на органический галогенид, например: или б) действием галогенида менее… …   Энциклопедия Кольера

  • КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ — самопроизвольное физико химическое разрушение и превращение полезного металла в бесполезные химические соединения. Большинство компонентов окружающей среды, будь то жидкости или газы, способствуют коррозии металлов; постоянные природные… …   Энциклопедия Кольера

technical_translator_dictionary.academic.ru

взаимодействие топлива с натрием - это... Что такое взаимодействие топлива с натрием?

 взаимодействие топлива с натрием
  1. SWR
  2. sodium-water reaction

 

взаимодействие топлива с натрием (напр. в ядерном реакторе с натриевым теплоносителем) [А.С.Гольдберг. Англо-русский энергетический словарь. 2006 г.]

Тематики

  • энергетика в целом

EN

Русско-английский словарь нормативно-технической терминологии. academic.ru. 2015.

  • взаимодействие топлива и оболочки тепловыделяющего элемента ядерного реактора
  • взаимодействие топлива с оболочкой тепловыделяющего элемента ядерного реактора

Смотреть что такое "взаимодействие топлива с натрием" в других словарях:

  • взаимодействие топлива с натрием — (напр. в ядерном реакторе с натриевым теплоносителем) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN sodium water reactionSWR …   Справочник технического переводчика

  • ЯДЕР ДЕЛЕНИЕ — ядерная реакция, в которой атомное ядро при бомбардировке нейтронами расщепляется на два или несколько осколков. Полная масса осколков обычно меньше суммы масс исходного ядра и бомбардирующего нейтрона. Недостающая масса m превращается в энергию… …   Энциклопедия Кольера

  • Металл — (Metal) Определение металла, физические и химические свойства металлов Определение металла, физические и химические свойства металлов, применение металлов Содержание Содержание Определение Нахождение в природе Свойства Характерные свойства… …   Энциклопедия инвестора

  • Угленатровая соль* — или сода, Na2CO3, содержит 58,49% Na 2O и 41,51% CO 2. Она представляет белого цвета и неприятного щелочного (мыльного) вкуса порошковатое вещество уд. в. 2,4 (при 20°), плавится при темп. от 810° до 1098° (по различным данным) и при более… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • Угленатровая соль — или сода, Na2CO3, содержит 58,49% Na2O и 41,51% CO2. Она представляет белого цвета и неприятного щелочного (мыльного) вкуса порошковатое вещество уд. в. 2,4 (при 20°), плавится при темп. от 810° до 1098° (по различным данным) и при более сильном… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • АЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ — А. МОНОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ 1. С1 : металлоорганические соединения. Эти соединения обычно получают двумя методами: а) действием активного металла (Na, Li, Mg, Zn) на органический галогенид, например: или б) действием галогенида менее… …   Энциклопедия Кольера

  • КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ — самопроизвольное физико химическое разрушение и превращение полезного металла в бесполезные химические соединения. Большинство компонентов окружающей среды, будь то жидкости или газы, способствуют коррозии металлов; постоянные природные… …   Энциклопедия Кольера

normative_ru_en.academic.ru

ФИЗИКО химические свойства натрия

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАТРИЯ.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ НАТРИЯ И ЕГО СОЕДИНЕНИЙ.

Натрий серебристо-белый щелочной металл с удельным весом 0,95 г/см3 при 200С, температура плавления -980С , температура кипения -8830С, минимальная температура воспламенения в воздухе -2000С.

Натрий- один из наиболее химически активных элементов, на воздухе теряет металлический блеск и покрывается пленкой, которая частично защищает твердый натрий от дальнейшего окисления. Большинство реакций с натрием идет со значительным выделением тепла.

Натрий и кислород при комнатной температуре взаимодействуют с образованием окиси и перекиси натрия. Расплавленный натрий в воздухе легко воспламеняется и горит с температурой 650С, образуя белый дым окиси и перекиси натрия.

Натрий энергично взаимодействует с кислородом, водой, кислотами, спиртами, галогенами, галоидзамещенными углеводородами, аммиаком, фосфором, хлором, фтором, ртутью, причем часто реакции сопровождаются самовоспламенением, взрывом. При нагревании натрий активно взаимодействует с водородом, углеродом, оксидами углерода, диоксидом кремния, серой, силикатами, оксидами ряда металлов.

Не взаимодействует натрий с инертными газами, кремнием, парафином и обезвоженным керосином, бензином, минеральным маслом. До температуры 4000С натрий не взаимодействует с сухим азотом.

Биологическое воздействие натрия и его соединений основано на явлении химического ожога. При попадании на поверхность тела, особенно на слизистые оболочки и глаза, натрий и его продукты соединений взаимодействуют с влагой кожи, глаз и слизистых оболочек, что приводит к поражению их теплом , образовавшимся в результате этой реакции. На коже возникают глубокие, труднозаживающие ожоги. Глазная ткань повреждается на большую глубину и во многих случаях возможно ухудшение и полная потеря зрения. Жидкий и горящий натрий оказывают дополнительные термические ожоги.

При вдыхании аэрозолей и дымов происходит поражение дыхательных путей и легких, при заглатывании - поражение желудочно-кишечного тракта.

Особенно опасно внутреннее поглощение продуктов взаимодействия радиоактивного натрия-24, действие которого (кроме химического воздействия) сводится к изменению деятельности коры головного мозга, желудочной секреции и морфологического состава крови.

Выводится натрий из организма в основном через кишечник.

Предельно-допустимые концентрации гидроксида натрия в воздухе рабочей зоны -0,5 мг/м3 (а натрия-24 при удельной его активности в натрии 1 контура 20 Ки/кг - 0,007 мг/м3), в атмосферном воздухе - 0,01 мг/м3 .

Примечание: При концентрации аэрозольных продуктов соединений натрия около 50 мг/м3 видимость в помещении ограничивается 10-15 метрами, при концентрации 200 мг/м3 - видимость равна нулю.

studfiles.net

4 Свойства натриевого теплоносителя

4.1 Основные свойства натрия как теплоносителя

К теплоносителю любой реакторной установки предъявляются следующие требования. Он должен обеспечивать удовлетворительный теплосъем с активной зоны реактора, иметь высокую температуру кипения, высокий коэффициент теплопередачи, низкую коррозионную активность, совместимость с топливом и конструкционными материалами. Кроме того, теплоноситель должен иметь низкие стоимость, наведенную активность, температуру плавления, быть пожаро- и взрывобезопасным.

Поэтому для реакторов различных типов в зависимости от конкретных требований в качестве теплоносителя используют воду, органические жидкости, газы и т.п. Для быстрых реакторов применяют вещества с низкими сечениями замедления поглощения нейтронов: натрий, водяной пар, гелий, диссоциирующий газ. Наибольшее распространение получил натрий.

Основные свойства натрия, которые делают его предпочтительным теплоносителем, - небольшие сечения поглощения и рассеяния нейтронов, высокие температура кипения, скрытая теплота парообразования и коэффициент теплопередачи, коррозионная пассивность по отношению к нержавеющей стали, топливу, высокие теплостойкость и температура замедления. Последнее позволяет проводить работы на участках с замороженным теплоносителем. Натрий имеет высокую термическую стойкость, низкую вязкость при рабочих температурах и для его прокачки можно применять надежные, не имеющие движущихся частей электромагнитные насосы.

Основные недостатки натриевого теплоносителя: его высокая химическая активность по отношению к воде, воздуху, пожароопасность, высокая наведенная радиоактивность.

4.2 Физико-химические свойства натрия.

Натрий серебристо-белый щелочной металл с удельным весом 0,95 г/см3 при 200С, температура плавления -980С, температура кипения -8830С, минимальная температура воспламенения в воздухе -2000С.

Натрий- один из наиболее химически активных элементов, на воздухе теряет металлический блеск и покрывается пленкой, которая частично защищает твердый натрий от дальнейшего окисления. Большинство реакций с натрием идет со значительным выделением тепла.

Натрий и кислород при комнатной температуре взаимодействуют с образованием окиси и перекиси натрия. Расплавленный натрий в воздухе легко воспламеняется и горит с температурой 650С, образуя белый дым окиси и перекиси натрия.

Натрий энергично взаимодействует с кислородом, водой, кислотами, спиртами, галогенами, галоидзамещенными углеводородами, аммиаком, фосфором, хлором, фтором, ртутью, причем часто реакции сопровождаются самовоспламенением, взрывом. При нагревании натрий активно взаимодействует с водородом, углеродом, оксидами углерода, диоксидом кремния, серой, силикатами, оксидами ряда металлов.

Не взаимодействует натрий с инертными газами, кремнием, парафином и обезвоженным керосином, бензином, минеральным маслом. До температуры 4000С натрий не взаимодействует с сухим азотом.

Биологическое воздействие натрия и его соединений основано на явлении химического ожога. При попадании на поверхность тела, особенно на слизистые оболочки и глаза, натрий и его продукты соединений взаимодействуют с влагой кожи, глаз и слизистых оболочек, что приводит к поражению их теплом , образовавшимся в результате этой реакции. На коже возникают глубокие, труднозаживающие ожоги. Глазная ткань повреждается на большую глубину и во многих случаях возможно ухудшение и полная потеря зрения. Жидкий и горящий натрий оказывают дополнительные термические ожоги.

При вдыхании аэрозолей и дымов происходит поражение дыхательных путей и легких, при заглатывании - поражение желудочно-кишечного тракта.

Особенно опасно внутреннее поглощение продуктов взаимодействия радиоактивного натрия-24, действие которого (кроме химического воздействия) сводится к изменению деятельности коры головного мозга, желудочной секреции и морфологического состава крови.

Выводится натрий из организма в основном через кишечник.

Предельно-допустимые концентрации гидроксида натрия в воздухе рабочей зоны -0,5 мг/м3 (а натрия-24 при удельной его активности в натрии 1 контура 20 Ки/кг - 0,007 мг/м3), в атмосферном воздухе - 0,01 мг/м3 .

Примечание: При концентрации аэрозольных продуктов соединений натрия около 50 мг/м3 видимость в помещении ограничивается 10-15 метрами, при концентрации 200 мг/м3 - видимость равна нулю.

4.3 Требования к качеству натрия

Жидкий натрий, используемый в ядерном реакторе в качестве теплоносителя, только условно можно считать чистым. На самом деле он представляет собой раствор, компонентами которого являются различные примеси. Состав раствора определяется многими факторами, и в первую очередь качеством исходного натрия, а также химическим составом и физическими характеристиками компонентов, с которыми контактирует жидкометаллический теплоноситель: трубопроводов, оборудования, защитного газа. В принципе возможна диффузия элементов атмосферы через стенку трубопроводов или проникновение среды другого контура через неплотности. В натрий первого контура попадают осколки деления ядерного топлива и даже само топливо при нарушении целостности оболочек тепловыделяющих элементов. В натрий второго контура проникает водород из третьего, пароводяного контура, что вызвано диффузией что вызвано диффузией через теплопередающую поверхность парогенератора. При нарушении герметичности теплопередающей поверхности парогенератора в натрий может попасть водяной пар и вода. Ясно, что в такой сложной системе могут протекать разнообразные химические и физические процессы. Влияние этих процессов при различных теплофизических параметрах на работоспособность конструкционных материалов и реакторной установки в целом тщательно изучается.

4.4 Причины появления примесей в натрии

Примеси в натрии действующего ядерного реактора можно подразделить на имевшиеся в исходном натрии и появившиеся в процессе эксплуатации установки как в нормальном режиме работы, так и при возникновении аварийных ситуаций и при проведении ремонтных работ. Примеси в исходном натрии зависят от применяемой технологии производства и используемого сырья.

В процессе монтажных и ремонтных работ на контурах установки поверхности оборудования и трубопроводов, контактирующие с натрием, загрязняются материалами, используемыми при проведении технологических операций, и в результате образования химических соединений при взаимодействии конструкционных материалов с воздухом. Такое взаимодействие особенно интенсивно идет при выполнении сварки сталей с последующим высокотемпературным отжигом. Недостаточно тщательно проведенная расконсервация оборудования и материалов, требующих в процессе хранения защиты от атмосферной коррозии, приводит к дополнительному загрязнению поверхности контуров.

При проведении работ в системе, в которой ранее уже находился натрий, неизбежны загрязнения продуктами взаимодействия остатков теплоносителя с воздухом. Основные загрязнения будут состоять из гидроксида и карбоната натрия. Толщина пленки натрия, остающейся на поверхности оборудования после дренирования теплоносителя, составляет 5-10 мкм, и её взаимодействие с воздухом заканчивается за 10 мин.

Основными источниками примесей в процессе эксплуатации являются: защитный газ, конструкционные материалы, продукты ядерных реакций и осколки деления, проникновение примесей за счет диффузии и через имеющиеся неплотности.

Примеси из конструкционных материалов поступают за счет коррозии, взаимодействия натрия с газами, адсорбированными поверхностями, и с оксидными пленками. Происходит также выделение примесей, растворенных в металле, и селективное растворение отдельных химических элементов, входящих в состав стали.

Количество газа, адсорбированное поверхностью металла, невелико и для кислорода и других газов, по оценке, может составлять 5*10-4 г/м2.

Количество кислорода, которое может поступить в натрий в результате восстановления оксидных пленок на нержавеющей стали, оценивается в 3*10-3 г/м2.

Основными примесями, поступающими в натрий из сталей Х18Н10Т и 1Х2М, являются водород в количестве 4,4*10-3 и 6,4*10-3 г/кг соответственно (выделяется при температуре 400 0С и выше за время около 20 часов) и кислород до 0,05 г/кг (выделяется из стали Х18Н10Т при температуре выше 500 0С за время 1000 часов).

Источниками примесей углерода в контуре могут служить сталь, масла, попадающие из системы смазки центробежных насосов, графит из устройства очистки натрия от радиоактивного цезия.

Поток водорода из третьего контура за счет диффузии через теплопередающую поверхность парогенератора составляет величину приблизительно 1*10—8 г/(м2*с).

При нарушении целостности трубок парогенератора в натрий второго контура попадает от нескольких килограммов до десятков килограммов воды.

5 Промежуточный теплообменник натрий-натрий

5.1 Основные конструктивные особенности ПТО

Теплообменник рисунок 2 предназначен для осуществления теплопередачи. От теплоносителя 1 контура, циркулирующего в межтрубном пространстве, к теплоносителю, циркулирующему внутри трубок.

В установке предусмотрено шесть теплообменников: по два параллельно соединенных теплообменника на каждую теплопередающую петлю.

Тип теплообменника - вертикальный кожухотрубный с коаксиальным подводом и отводом теплоносителя 2 контура, противоточный.

Теплообменник состоит из трех основных сборок:

-трубной системы поз.2;

-блока биологической защиты поз.1;

-центральной трубы и деталей крепления поз.3.

Блок защиты устанавливается над трубной системой, а центральная труба проходит через блок защиты и трубную систему.

Блок защиты и центральная труба составляют выемную часть теплообменника.

Трубная система состоит из 4974 трубок  16х1,4 мм, 150 стержней вытеснителей, двух трубных плит и внутренней обечайки, жестко соединяющей верхнюю и нижнюю трубные плиты. Разбивка трубок в трубных плитах кольцевая с шагом между рядами и в ряду 21,5 мм.

Трубки и стержни имеют участок с “ U “ образным изгибом для компенсации неравномерности температурных удлинений.

Трубки и стержни-вытеснители между собой дистанционируются решетками поз.7, состоящими из набора гофрированных и гладких стальных лент. Дистанционирующие решетки расположены по длине трубного пучка на расстоянии 800 мм друг от друга.

Трубки в трубных плитах заделаны путем приварки на кольцевой ус и развальцовки на глубину 150 мм.

Для профилирования потока теплоносителя 1 контура трубчатый пучок закрыт снаружи цилиндрической обечайкой, имеющей в верхней части поз.6 2600 отв.  50 мм для входа натрия 1 контура и в нижней части окна поз.5 для выхода натрия 1 контура.

Обечайка штифтами жестко закреплена к верхней трубной плите и подвижна относительно нижней трубной плиты.

К нижней трубной плите приварено эллиптическое днище с выравнивающей поток натрия решеткой поз.4, образующее нижнюю камеру для входа натрия 2 контура. Верхняя трубная плита, блок защиты и центральная труба образуют выходную камеру для натрия 2 контура.

Блок защиты поз.1 состоит из набора стальных и графитовых блоков, заключенных в герметичную полость, заполненную аргоном.

Центральная труба поз.3 предназначена для подвода натрия 2 контура в нижнюю камеру теплообменника и состоит из двух концентричных обечаек, жестко связанных между собой в нижней части.

Зазор между обечайками заполнен воздухом, выполняющим роль теплоизоляции между “холодным” и “горячим” натрием 2 контура.

Внутри центральной трубы проходит трубопровод для дренирования натрия 2 контура при демонтаже теплообменника (для замены). Дренажный трубопровод выведен через стенку центральной трубы наружу.

Для эащиты от прострела внутри центральной трубы в районе блока защиты выполнена защита поз.8 в виде спиральной ленты.

Подвод натрия 2 контура к теплообменнику производится по центральной трубе, а отвод из кольцевой выходной камеры, образованной центральной трубой и верхней обечайкой блока защиты, через патрубки  630х13.

Теплообменник устанавливается в реактор через горловину на опорный стакан, который с помощью сварки закреплен на опорном гнезде опорного пояса.

Место посадки теплообменника на опорный стакан герметизировано “усиковым” сварным швом. В свою очередь опорный стакан и горловина корпуса реактора соединены между собой многослойным сильфонным компенсатором, обеспечивающим герметизацию и взаимную свободу термических перемещений.

В теплообменнике (опорном стакане) предусмотрены каналы для установки термопар:

-контроля температуры натрия 1 контура на входе в теплообменник;

-контроля температуры натрия 1 контура на выходе из теплообменника.

Кроме того, в установке предусматривается контроль целостности сильфонных компенсаторов по повышению активности воздуха, отсасываемого из внутренней полости сильфонного компенсатора.

5.2 Основные технические характеристики теплообменника

Основные технические характеристики теплообменника приводятся в таблице 3.1 :

Таблица 3.1 Основные технические характеристики теплообменника

Характеристика

Размерность

Величина

1к.

2к.

Расход теплоносителя номинальный

т/час

4000

3650

Температура теплоносителя на

входе в ТО

550

328

Температура теплоносителя на

выходе из ТО

365

518

Гидравлическое сопротивление при

кгс/см2

0,092

0,92

Давление в теплообменнике

кгс/см2

0,5

8,5 до 15

Объем внутренних полостей

м3

8

13,5

Размер теплообменных трубок

мм

16х1,4

Число теплообменных трубок

шт

4974

Длина трубки (между тр.досками)

мм

6205

Поверхность теплообмена

м3

1590

Вес теплообменника в сухом

Состоянии

мм

72000

studfiles.net

Натрий горение на воде - Справочник химика 21

    Напишите уравнения реакций образование метиламина из хлорида метиламмония и гидроксида натрия, горение метиламина, взаимодействие метиламина с водой. [c.126]

    Опыт 3. Горение натрия в воздухе (в вытяжном шкафу ). На крышку тигля положить маленький кусок натрия, расплавить его, нагревая крышку снизу, затем поджечь металл пламенем горелки и сразу опустить дверцу вытяжного шкафа. Когда весь металл сгорит, охладить полученное вещество и растворить его в фарфоровой чашке в 2—3 мл воды (осторожно, может остаться несгоревший металл ). К полученному раствору добавить несколько капель раствора иодида калия, подкисленного разбавленной серной кислотой, и 1—2 капли крахмального клейстера перемешать жидкость стеклянной палочкой. Объяснить наблюдаемые явления. Какие вещества образуются при горении на воздухе натрия  [c.230]

    Натрий довольно широко применяется в качестве теплоносителя в различных энергетических установках. Он обладает достаточно хорошими физическими и теплофизическими свойствами, позволяющими осуществлять интенсивный теплосъем в различных теплообменных аппаратах (теплотворная способность 2180ккал/кг коэффициент теплопроводности, кал (см-с-град), 0,317 при 21 °С и 0,205 при 100 °С). Вместе с тем натрий характеризуется и существенными недостатками. Он обладает высокой химической активностью, благодаря которой он реагирует со многими химическими элементами и соединениями. При его горении выделяется большое количество тепла, что приводит к росту температуры и давления в помещениях. Он обладает большой реакционной способностью [температура горения около 900 °С, температура самовоспламенения в воздухе 330—360 °С, температура самовоспламенения в кислороде 118°С, минимальное содержание кислорода, необходимое для горения, 5 % объема, скорость выгорания 0,7—0,9 кг/ /(м2-мин)]. При сгорании в избытке кислорода образуется перекись NaaOa, которая с легкоокисляющимися веществами (порошками алюминия, серой, углем и др.) реагирует очень энергично, иногда со взрывом. Карбиды щелочных металлов обладают большой химической активностью в атмосфере углекислого и сернистого газов они самовоспламеняются энергично и взаимодействуют с водой со взрывом. Твердая углекислота взрывается с расплавленным натрием при температуре 350 °С. Реакция с водой начинается при температуре —98 °С с выделением водорода. Азотистое соединение NaNa взрывается при температуре, близкой к плавлению. В хлоре и фторе натрий воспламеняется при обычной температуре, с бромом взаимодействует при темпера- [c.115]

    Если сравнить химический состав Земли с составом Вселенной, то, казалось бы, между ними не должно быть существенных различий, за исключением, пожалуй, водорода, который легко уходит из атмосферы в межпланетное пространство. К сожалению, судить о составе Земли можно лишь по составам атмосферы, гидросферы и земной коры, изученной в глубину не более чем на 20 км. Главная химическая особенность этих трех сфер — необычайно высокое содержание кислорода, что объясняется уже не строением ядер его атомов, а его химическими свойствами. Атомы кислорода способны образовывать прочные химические связи с атомами многих элементов, в том числе кремния и алюминия. В процессе образования земной коры эти элементы накапливались в ней благодаря легкоплавкости их соединений со щелочами. В итоге на поверхности нашей планеты выкристаллизовалась твердая кремнекислородная оболочка. Кислород, не считая воды, входит в состав 1364 минералов. В атмосфере кислород появился около 1,8 млрд. лет назад в результате действия на минералы микроорганизмов. В настоящее время выделение кислорода растениями за счет фотосинтеза возмещает его убыль в атмосфере в ходе процессов окисления, горения, гниения, дыхания. По числу известных природных соединении (432) второе место занимает кремний. Далее по распространенности атомов в земной коре следуют алюминий, натрий, железо, кальций, магний и калий  [c.201]

    Что общего в процессах горения натрия в хлоре, взаимодействия натрия с водой и взаимодействия натрия с серной кислотой  [c.257]

    Продуктами горения газообразного органического вещества А являются вещества Б и В. При растворении первого во втором образуется минеральная кислота. Вещество В при определенных условиях может взаимодействовать с веществом А. Продукт этой реакции — вещество Г — не взаимодействует с едким натром, но взаимодействует с металлическим натрием. Одним из продуктов в последней реакции будет газ без цвета и запаха, способный вступать в реакцию с веществом А с образованием газообразного углеводорода, не обесцвечивающего бромную воду. Определите, что собой представляет вещество Л, если дополнительно известно, что оно обесцвечивает бромную воду и перманганат калия, а в молекуле его содержится два атома углерода. Напишите соответствующие уравнения реакций. [c.54]

    Перекись бария и перекись натрия, хотя и взаимодействуют с водой, но горючих газов не выделяют. Горение может возникнуть, если перекиси смешаны или соприкасаются с горючими веществами. [c.121]

    Пример 1. Скорость горения угля в воздухе (С + О2) может быть рассчитана как и = о Состояние поверхности раздела фаз, естественно, влияет на скорость реакции и учитывается значением константы скорости реакции. При избытке кислорода его концентрация остается практически постоянной, и тогда V = о - Такая реакция имеет нулевой порядок, т. е. скорость не зависит от концентрации реагентов, так как они постоянны. К реакции нулевого порядка можно отнести и взаимодействие натрия с водой, взятой в избытке  [c.176]

    В заключение упомянем также напалм, который хотя, и не относится к боевым химическим веществам в буквальном смысле этого слова, но является очень жестоким оружием уничтожения. Напалм представляет собой смесь алюминиевых солей циклогексанкарбоновых и жирных кислот (из кокосового масла), суспендированных в бензине. Его название образовалось потому, что. горение инициируется натрием, а среди жирных кислот. преобладает пальмитиновая кислота. Вызванный напалмом огонь практически невозможно погасить с помощью воды. Во время боевых действий напалм применялся в зажигательных бомбах и огнеметах. [c.339]

    Ожоги от щелочей и других веществ. Ожог щелочами может произойти при неправильной демонстрации опыта, показывающего взаимодействие металлического натрия или калия с водой. Для этой цели обычно используют кристаллизатор с водой, в которую помещают кусочек щелочного металла. Во время этого эффектного опыта многие стараются приблизиться к лабораторному столу и после прекращения горения водорода стремятся заглянуть в кристаллизатор. А как раз в этот момент происходит завершающая стадия реакции, сопровождающаяся небольшим взрывом и разбрызгиванием образовавшейся горячей щелочи. Демонстрацию этого опыта можно производить по учебнику (рис. 25). Кусочек металлического натрия или калия берут не больше пшеничного зерна и после удаления керосина фильтровальной бумагой, поместив на обрывок такой же бу- [c.45]

    Какие общие черты можно выделить в химизме процессов горение натрия в кислороде, парах серы и хлоре взаимодействие натрия с водой взаимодействие натрия с серной кислотой вытеснение натрием водорода из аммиака  [c.184]

    Напишите сбалансированные химические уравнения, позволяющие объяснить указанные ниже факты (если в данной главе не окажется сходных реакций, правильные выводы вам удастся сделать, основываясь на аналогиях в продуктах реакций), а) При внесении горящего металлического натрия в атмосферу чистого НС1 горение металла продолжается, б) Продувание газообразного 80 через жидкий бром, покрытый слоем воды, приводит к образованию [c.335]

    Водяной пар является катализатором во многих процессах. В сухом кислороде при комнатной температуре ие окисляется натрий, его срез остается блестящим долгое время не происходит также окисление белого фосфора. Однако эти процессы окисления протекают очень бурно в присутствии следовых количеств воды. Смесь тщательно высушенных СО и О] не загорается, для горения необходимо наличие в газовой смеси свободных радикалов ОН, образующихся при сильном нагревании Н2О. [c.433]

    При такой же постановке опыта с металлическим натрием наблюдается горение и взрыв. Обычно взрывает кусочек металлического натрия, прилипающего при движении по воде к стенке сосуда. Если натрий осторожно положить на мокрую фильтровальную бумагу, его взаимодействие с водой пройдет более спокойно, хотя в конце реакции все же обязательно будет небольшой взрыв — это экзотермически взаимодействуют с водой шлаки, накопившиеся при горении. [c.11]

    Кроме воды, для тушения пожаров можно применять водные растворы двууглекислого и углекислого натрия, поташа, хлористого аммония, поваренной соли, глауберовой соли, аммиачнофосфорных солей, сернокислой меди, а также четыреххлористый углерод, бромэтил и другие соединения галогенов. Огне-гасительное действие водных растворов солей отличается от огнегасительных свойств воды тем, что соли, выпадая из раствора, образуют на поверхности горящего вещества изолирующие пленки, отнимающие дополнительное тепло, которое затрачивается на последующее разложение этих солей в зоне горения при этом выделяются инертные огнегасительные газы. [c.447]

    В морской воде, нагреваемой установкой погружного горения, В НГДУ Узеннефть в качестве ингибиторов коррозии были испытаны следующие реагенты и смеси силикат натрия, натрий пирофосфорнокислый, натрий двухромовокислый, азотнокислый аммоний, натрий кремнефтористоводородный, силикат натрия+натрий фосфорно-кислый, силикат натрия + цинк хлористый, натрий д вухромово Кислый-1-натрий фосфорнокислый, натрий пи-рофосфорнокислый + цин к сернокислый. [c.222]

    Получение и свойства метана. Смешать в ступке по 3 г плавленого ацетата натрия и натронной извести и всыпать смесь в сухую пробирку. Закрыть пробирку пробкой с газоотводной трубкой и укрепить пробирку в горизонтальном положении в лапке штатива, а конец газоотводной трубки погрузить в ванну с водой (большой кристаллизатор). Опустить в ванну два цилиндра один — наполненный водой целиком, а другой — наполовину. Обогреть пробирку пламенем горелки и затем нагревать ее, начиная со дна наполнить выделяющимся газом оба цилиндра, закрыть их под водой стеклами, вынуть из ванны и поднести к пламени горелки. Чистый метан горит спокойно, тогда как смешанный с воздухом взрывает (осторожно ). Составить уравнения реакций получения метана и его горения. При любых ли объемных соотношениях СН4 и Оа происходит взрыв смеси  [c.231]

    Для демонстрации горения в кислороде различных веществ удобно использовать конические колбы емкостью 3—4 л с широким горлом. Колба, в которой сжигают натрий, должна быть абсолютно сухой. В склянку, предназначенную для горения железа, следует насыпать слой песка толщиной 1—2 см и положить толстый слой асбеста. В остальные колбы налить по 100—150 мл воды. Колбы накрыть корковыми кружками, через которые пропущены стержни металлических ложечек для сжигания . [c.15]

    К веществам, вызывающим горение при воздействии на них воды, относятся металлические натрии и калий, карбид кальция, карбиды щелочных металлов, фосфористые кальций и натрий, гидраты щелочных и щелочноземельных элементов и др. Попадание на такие вещества воды крайне опасно. Например, карбид кальция при действии даже незначительных количеств влаги разлагается с выделением ацетилена. Реакция экзотермическая и протекает с больтинм выделсипсм тепла (выше 500—700 °С), что вызывает самовоспламсиепие образующегося ацетилена и может привести к взрыву. Щелочные металлы ири взаимодействии с водой окисляются, выделяя большое количество тепла, что вызывает самовоспламенение образующегося при этом водорода. В мелко раздробленном виде металлические калий и натрий воспламеняются на влажном воздухе. [c.53]

    Проведение опыта. В колбу Вюрца поместить раствор нитрита натрия, в капельную воронку — раствор хлорида аммония. Нагреть содержимое колбы почти до кипения, а затем очень осторожно, небольшими порциями прилить раствор хлорида аммония. Налить воду в кристаллизатор. Резиновый шланг, соединенный с колбой Вюрца, подвести под цилиндр, который заполнен водой и помещен вверх дном в кристаллизатор, и собрать выделяющийся азот. Когда газ заполнит цилиндр, закрыть его под водой стеклянной пластинкой, вынуть из кристаллизатора и поставить на стол. Открыть цилиндр и внести в него горящую лучинку лучинка гаснет, так как азот ие поддерживает горения. [c.59]

    Проволока из натрия горит в хлоре, давая соль. Процесс соединения натрия и хлора с образованием соли называется химической реакцией. Обычный огонь также является следствием химической реакции — соединения горючего с кислородом воздуха, в результате чего образуются продукты горения. Так, бензин состоит из соединений углерода с водородом, и когда смесь бензина и воздуха мгновенно сгорает в цилиндрах автомобильного двигателя, происходит химическая реакция, при которой бензин и кислород воздуха реагируют с образованием двуокиси углерода и паров воды (плюс небольшое количество окиси углерода) при этом выделяется энергия, обуславливающая движение автомобиля. Двуокись (диоксид) и окись (оксид) углерода — соединения углерода с кислородом, а вода — соединение водорода с кислородом. [c.10]

    Щелочные металлы—калий, натрий, рубидий и цезий—взаи модействуют с водой. Реакция сопровождается выделением водорода и значительного количества тепла. Выделяющийся водород самовоспламеняется и горит совместно с металлом, отчего пламя окрашивается при горении калия в оранжевый цвет, а натрия—в желтый цвет  [c.120]

    Особенность реактора на БН — наличие натриевого теплоносителя, который, имея высокую химическую активность по отношению к кислороду и воде, усложняет решение вопросов по обеспечению пожарной безопасности станций. Так, при аварийном разуплотнении систем теплоотвода вытекающий натрий при контакте с кислородом и влагой воздуха загорается. Хотя разрыв натриевого трубопровода реактора на БН — маловероятное событие, тем не менее при проектировании АЭС такой аварийной ситуации должно уделяться самое серьезное внимание. Необходимо также учитывать и возможную биологическую опасность продуктов горения радиоактивного натрия. [c.286]

    При тушении водой или четыреххпористым углеродом зажигательных составов, содержащих калпй или натрий, горение их также усиливается, и при этом даже происходит бурная реакция со взрывом. Если же покрыть горящий слой этих веществ ячменной мякиной, а поверх сухим песком, то горение удается прекратить. [c.130]

    Натрий и калий в свободном состоянии были впервые выделены в 1807 г. В свободном состоянии натрий и калий представляют собой серебристобелые мягкие металлы с небольшими удельными весами, низкими температурами плавления и сравнительно хорошей электронроводностью. Удельный вес натрия 0,97, калия — 0,86 температура плавления натрия 98°, калия — 63°. Натрий при горении образует желтое нламя, калий —-фиолетовое. Практическое применение находит главным образом натрий — при получении различных органических соединений, для удаления следов влаги из многих органических жидкостей (натрий разлагает воду, выделяя газообразный водород и образуя гидроокись натрия) и т. д. [c.253]

    Напишите уравнения реакций иодида диметиламмония с гидрок- щoм натрия, горение диэтиламина, растворение в воде триэтилами-на. Напишите также схему диссоциации вещества, полученного при растворении триэтиламина в воде. [c.126]

    Азот. Проще всего азот определять количественно по способу Дюма (см. ниже). Однако, если почему-либо требуется качественное обнаружение, можно открыть азот по реакции Лассеня. В открытой пробирке к пробе вещества примерно в 0,01 г прибавляют кусочек металлического натрия примерно в 0,05 г. По окончании реакции (если реакция идет) пробирку нагревают, сначала осторожно, потом докрасна, невзирая на горение натрия. Когда горение окончено, дно раскаленной пробирки опускают в фарфоровую чашку, в которую налито 3—5 мл воды. Конец пробирки лопается и сплав попадает в воду. После того как остаток натрия прореагирует с водой, полученный раствор, содержащий цианистый натрий, образованный азотом, фильтруют и добавляют к нему каплю разбавленного раствора железного купороса, подкисляют соляной кислотой до кислой реакции, затем прибавляют каплю раствора хлорного железа. Посинение вследствие образования берлинской лазури указывает на наличие азота. Эта проба очень чувствительна и дает положительный результат с большинством типов азотистых соединений, но пе со всеми. Легко разлагающиеся ароматические диазосоединения выделяют азот в газообразном состоянии и не образуют в описанных условиях цианида. Поэтому часто заменяют качественную пробу на азот количественным определением по Дюма (или Дюма — Преглю, см. ниже). [c.46]

    Бомбу устанавливают в защитном боксе над зажженной горелкой и регулируют нагрев так, чтобы верхняя часть пламени едва касалась дна бомбы. Дверцу защитного бокса закрывают. Вещество в колбе сгорает в течение 10—30 с слышно легкое потрескивание, и в пламени газа появляются желтые вспышки. Если анализируемое вещество засыпано карбонатом натрия, горение длится дольше. В процессе горения образна происходит сильное повышение температуры и пероксид натрия расплавляется, но, так как давление при этом очень мало, при разложение даже больших навесок вещества взрыва не происходит. Во вр мя сжигания нагревается только нижняя часть бомбы, а вающие гайки остаются почти холодными. По окончании д,, ния бомбу сразу же извлекают из бокса и охлаждают, погру> дно стакана в холодную воду, затем ее развинчивают и вают крышку. Стакан I и крышку 3, на которой всегда наход [c.374]

    Демонстрируя горение в кислороде металлов и неметаллов, удобно пользоваться широкогорлыми банками (3—4 л.). Банки удобно закрыть стеклянными пластинками илй лучше деревянными кружками, покрытыми снизу асбестом, через которые пропушены стержни металлических ложечек. В банках должна быть вода (около 7а объема). В банку, предназначенную для горения железа, следует насыпать песок (слой 2—3 см), а банка для горения натрия должна быть совершенно сухой. [c.27]

    Для тушения его используют фторид кальция, для тушения непригодны азот, диоксид углерода и хладоны. Плутоний еще более чувствителен к возгоранию, чем уран. Уран, торий и плутонии весьма пирофорны в порошкообразном состоянии и легко возгораются от разрядов статического электричества. Компактный плутоний самовоспламеняется при 600 °С. Цирконий и магний значительно более активны и практически не горят только в атмосфере благородных газов, например аргона. Графит возгорается с большим трудом и только в накопленном состоянии, горит он гетерогенно, при высоких температурах реагирует с водяным паром. При температурах до 200—250 °С в графите под воздействием проникающей радиации искахоет-ся структура кристаллической решетки, и вследствие этого накапливается скрытая энергия (эффект Вигнера). Если эта энергия регулярно не рассеивается путем отжига (повышения температуры), то она может накапливаться до определенной точки и затем внезапно выделяться с резким повышением температуры, которая может привести к пожару. Горение графита ликвидируют обычно диоксидом углерода или аргоном. Можно применить и большие массы воды. Высокая пожарная опасность создается при применении в качестве теплоносителя натрия или калия. Хотя они горят медленно, но тушение их затруднено и требует специальных средств пожаротушения. [c.93]

    Продукты горения состоят из аэрозолей и веществ, остающихся после горения. Аэрозоли состоят, главным образом, нз перекиси натрия (ЫагОг). Присутствие в аэрозоле гидрата оксида натрия и следов карбоната объясняется воздействием паров воды и СО2 воздуха на перекись натрия. Количество натрия в аэрозолях составляет 40 % общей сгоревшей массы. [c.118]

    Методика ликвидации последствий зависит от того, какая система подавления горения натрия использовалась если без применения порошковых средств пожаротушения, то удаление твердых остатков производится механическим способом, затем нейтрализация остатков, воздушная сушка если с применением порошков, то перед этими операциями производится удаление с поверхности натрия непровзаимо-действующего порошка вакуумным способом если применялись поддоны самотушения, то производится изъятие поддонов, в которые попал теплоноситель, из системы и отправка их в специальном контейнере в бокс уничтожения если в поддоне до 10 кг натрия, то он уничтожается паром и водой, если более 10 кг — натрий выплавляется из поддона, далее проводится отмывка и сушка поддона, после этого поддон устанавливается на место. [c.402]

    Пенопласт ПС-4, легковоспламеняющийся материал. Представляет собой легкую газонаполненную пластмассу в виде твердой пены с замкнутой ячеистой структурой пор, получаемую при взаимодействии эмульсионного полистирола, углекислого аммония, бикарбоната натрия. Кажущаяся плотн. 50—80 кг/ж1 Коэф. теплопроводности 0,025—0,03 ккал/(м-ч-град). Загорается от пламени спички. Горит в расплавленном состоянии с обильным выделением дыма. Продукты горения токсичны. Предохранять -от действия источника нагревания с температурой выше 100° С. Тушить распыленной водой, пеной. [c.193]

chem21.info

НАТРИЙ | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

НАТРИЙ – (Natrium) Na, химический элемент 1-й (Ia) группы Периодической системы, относится к щелочным элементам. Атомный номер 11, относительная атомная масса 22,98977. В природе имеется один стабильный изотоп 23Na. Известны шесть радиоактивных изотопов этого элемента, причем два из них представляют интерес для науки и медицины. Натрий-22 с периодом полураспада 2,58 года используют в качестве источника позитронов. Натрий-24 (его период полураспада около 15 часов) применяют в медицине для диагностики и для лечения некоторых форм лейкемии.

Степень окисления +1.

Соединения натрия известны с древних времен. Хлорид натрия – необходимейший компонент человеческой пищи. Cчитается, что человек начал употреблять его в неолите, т.е. около 5–7 тыс. лет назад.

В Ветхом завете упоминается некое вещество «нетер». Это вещество использовалось как моющее средство. Скорее всего, нетер – это сода, карбонат натрия, который образовывался в соленых египетских озерах с известковыми берегами. Об этом же веществе, но под названием «нитрон» писали позже греческие авторы Аристотель и Диоскорид, а древнеримский историк Плиний Старший, упоминая это же вещество, называл его уже «нитрум».

В 18 в. химикам было известно уже очень много различных соединений натрия. Соли натрия широко применялись в медицине, при выделке кож, при крашении тканей.

Металлический натрий получил впервые английский химик и физик Гемфри Дэви электролизом расплавленного гидроксида натрия (с использованием вольтова столба из 250 пар медных и цинковых пластин). Название «sodium», выбранное Дэви для этого элемента, отражает его происхождение из соды Na2CO3. Латинское и русское названия элемента произведены от арабского «натрун» (природная сода).

Распространение натрия в природе и его промышленное извлечение.

Натрий – седьмой из наиболее распространенных элементов и пятый из наиболее распространенных металлов (после алюминия, железа, кальция и магния). Его содержание в земной коре составляет 2,27%. Большая часть натрия находится в составе различных алюмосиликатов.

Огромные отложения солей натрия в сравнительно чистом виде существуют на всех континентах. Они являются результатом испарения древних морей. Этот процесс по-прежнему продолжается в озере Солт-Лейк (штат Юта), Мертвом море и других местах. Натрий встречается в виде хлорида NaCl (галит, каменная соль), а также карбоната Na2CO3·NaHCO3·2h3O (трона), нитрата NaNO3 (селитра), сульфата Na2SO4·10h3O (мирабилит), тетрабората Na2B4O7·10 h3O (бура) и Na2B4O7·4h3O (кернит) и других солей.

Неиссякаемые запасы хлорида натрия есть в природных рассолах и океанических водах (около 30 кг м–3). Подсчитано, что каменная соль в количестве, эквивалентном содержанию хлорида натрия в Мировом океане, занимала бы объем 19 млн. куб. км (на 50% больше, чем общий объем Североамериканского континента выше уровня моря). Призма такого объема с площадью основания 1 кв. км может достичь Луны 47 раз.

Сейчас суммарное производство хлорида натрия из морской воды достигло 6–7 млн. т в год, что составляет около трети общей мировой добычи.

В живом веществе в среднем содержится 0,02% натрия; в животных его больше, чем в растениях.

Характеристика простого вещества и промышленное получение металлического натрия.

Натрий – серебристо-белый металл, в тонких слоях с фиолетовым оттенком, пластичен, даже мягок (легко режется ножом), свежий срез натрия блестит. Величины электропроводности и теплопроводности натрия достаточно высоки, плотность равна 0,96842 г/см3 (при 19,7° С), температура плавления 97,86° С, температура кипения 883,15° С.

У тройного сплава, содержащего 12% натрия, 47% калия и 41% цезия, – самая низкая температура плавления для металлических систем, равная –78° С.

Натрий и его соединения окрашивают пламя в ярко-желтый цвет. Двойная линия в спектре натрия отвечает переходу 3s1–3p1 в атомах элемента.

Химическая активность натрия высока. На воздухе он быстро покрывается пленкой из смеси пероксида, гидроксида и карбоната. В кислороде, фторе и хлоре натрий горит. При сжигании металла на воздухе образуется пероксид Na2O2 (с примесью оксида Na2O).

С серой натрий реагирует уже при растирании в ступке, серную кислоту восстанавливает до серы или даже до сульфида. Твердый диоксид углерода («сухой лед») при контакте с натрием взрывается (углекислотные огнетушители для тушения горящего натрия применять нельзя!). С азотом реакция идет только в электрическом разряде. Не взаимодействует натрий лишь с инертными газами.

Натрий активно реагирует с водой:

2Na + 2h3O = 2NaOH + h3

Тепла, которое выделяется при реакции, достаточно, чтобы расплавить металл. Поэтому, если маленький кусочек натрия бросить в воду, он за счет теплового эффекта реакции плавится и капелька металла, который легче воды, «бегает» по поверхности воды, подгоняемая реактивной силой выделяющегося водорода. Со спиртами натрий взаимодействует намного спокойнее, чем с водой:

2Na + 2C2H5OH = 2C2H5ONa + h3

Натрий легко растворяется в жидком аммиаке с образованием ярко-голубых метастабильных растворов с необычными свойствами. При –33,8° С в 1000 г аммиака растворяется до 246 г металлического натрия. Разбавленные растворы имеют синий цвет, концентрированные – цвет бронзы. Они могут храниться около недели. Установлено, что в среде жидкого аммиака натрий ионизуется:

Na Na+ + e–

Константа равновесия этой реакции равна 9,9·10–3. Уходящий электрон сольватируется молекулами аммиака и образует комплекс [e(Nh4)n]–. Полученные растворы обладают металлической электропроводностью. При испарении аммиака остается исходный металл. При длительном хранении раствора он постепенно обесцвечивается за счет реакции металла с аммиаком с образованием амида NaNh3 или имида Na2NH и выделением водорода.

Хранят натрий под слоем обезвоженной жидкости (керосин, минеральное масло), перевозят только в запаянных металлических сосудах.

Электролитический способ промышленного получения натрия был разработан в 1890. Электролизу подвергали расплав едкого натра, как в опытах Дэви, но с использованием более совершенных источников энергии, чем вольтов столб. В этом процессе наряду с натрием выделяется кислород:

катод (железный): Na+ + e– = Na

анод (никелевый): 4OH– – 4e– = O2 + 2h3O.

При электролизе чистого хлорида натрия возникают серьезные проблемы, связанные, во-первых, с близкими температурой плавления хлорида натрия и температурой кипения натрия и, во-вторых, с высокой растворимостью натрия в жидком хлориде натрия. Добавление к хлориду натрия хлорида калия, фторида натрия, хлорида кальция позволяет снизить температуру расплава до 600° С. Производство натрия электролизом расплавленной эвтектической смеси (сплав двух веществ с самой низкой температурой плавления) 40% NaCl и 60% CaCl2 при ~580° С в ячейке, разработанной американским инженером Г.Даунсом, было начато в 1921 Дюпоном вблизи электростанции у Ниагарского водопада.

На электродах протекают следующие процессы:

катод (железный): Na+ + e– = Na

Ca2+ + 2e– = Ca

анод (графитовый): 2Cl– – 2e– = Cl2.

Металлические натрий и кальций образуются на цилиндрическом стальном катоде и поднимаются с помощью охлаждаемой трубки, в которой кальций затвердевает и падает обратно в расплав. Хлор, образующийся на центральном графитовом аноде, собирается под никелевым сводом и затем очищается.

Сейчас объем производства металлического натрия составляет несколько тысяч тонн в год.

Промышленное использование металлического натрия связано с его сильными восстановительными свойствами. Долгое время большая часть производимого металла использовалась для получения тетраэтилсвинца PbEt4 и тетраметилсвинца PbMe4 (антидетонаторов для бензина) реакцией алкилхлоридов со сплавом натрия и свинца при высоком давлении. Сейчас это производство быстро сокращается из-за загрязнения окружающей среды.

Еще одна область применения – производство титана, циркония и других металлов восстановлением их хлоридов. Меньшие количества натрия используются для получения соединений, таких как гидрид, пероксид и алкоголяты.

Диспергированный натрий является ценным катализатором при производстве резины и эластомеров.

Растет применение расплавленного натрия в качестве теплообменной жидкости в ядерных реакторах на быстрых нейтронах. Низкая температура плавления натрия, низкая вязкость, малое сечение поглощения нейтронов в сочетании с чрезвычайно высокой теплоемкостью и теплопроводностью делает его (и его сплавы с калием) незаменимым материалом для этих целей.

Натрием надежно очищают трансформаторные масла, эфиры и другие органические вещества от следов воды, а с помощью амальгамы натрия можно быстро определить содержание влаги во многих соединениях.

Соединения натрия.

Натрий образует полный набор соединений со всеми обычными анионами. Считается, что в таких соединениях происходит практически полное разделение заряда между катионной и анионной частями кристаллической решетки.

Оксид натрия Na2O синтезируют реакцией Na2O2, NaOH, а предпочтительнее всего NaNO2, с металлическим натрием:

Na2O2 + 2Na = 2Na2O

2NaOH + 2Na = 2Na2O + h3

2NaNO2 + 6Na = 4Na2O + N2

В последней реакции натрий можно заменить азидом натрия NaN3:

5NaN3 + NaNO2 = 3Na2O + 8N2

Хранить оксид натрия лучше всего в безводном бензине. Он служит реактивом для различных синтезов.

Пероксид натрия Na2O2 в виде бледно-желтого порошка образуется при окислении натрия. При этом в условиях ограниченной подачи сухого кислорода (воздуха) сначала образуется оксид Na2O, который затем превращается в пероксид Na2O2. В отсутствие кислорода пероксид натрия термически устойчив до ~675° C.

Пероксид натрия широко используется в промышленности как отбеливатель для волокон, бумажной пульпы, шерсти и т.д. Он является сильным окислителем: взрывается в смеси с порошком алюминия или древесным углем, реагирует с серой (при этом раскаляется), воспламеняет многие органические жидкости. Пероксид натрия при взаимодействии с монооксидом углерода образует карбонат. В реакции пероксида натрия с диоксидом углерода выделяется кислород:

2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2

Эта реакция имеет важное практическое применение в дыхательных аппаратах для подводников и пожарных.

Надпероксид натрия NaO2 получают при медленном нагревании пероксида натрия при 200–450° С под давлением кислорода 10–15 МПа. Доказательства образования NaO2 были впервые получены в реакции кислорода с натрием, растворенным в жидком аммиаке.

Действие воды на надпероксид натрия приводит к выделению кислорода даже на холоду:

2NaO2 + h3O = NaOH + NaHO2 + O2

При повышении температуры количество выделяющегося кислорода увеличивается, так как происходит разложение образующегося гидропероксида натрия:

4NaO2 + 2h3O = 4NaOH + 3O2

Надпероксид натрия является компонентом систем для регенерации воздуха в замкнутых помещениях.

Озонид натрия NaО3 образуется при действии озона на безводный порошок гидроксида натрия при низкой температуре с последующей экстракцией красного NaО3 жидким аммиаком.

Гидроксид натрия NaOH нередко называют каустической содой или едким натром. Это сильное основание, его относят к типичным щелочам. Из водных растворов гидроксида натрия получены многочисленные гидраты NaOH·nh3O, где n = 1, 2, 2,5, 3,5, 4, 5,25 и 7.

Гидроксид натрия очень агрессивен. Он разрушает стекло и фарфор за счет взаимодействия с содержащимся в них диоксидом кремния:

2NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + h3O

Название «едкий натр» отражает разъедающее действие гидроксида натрия на живые ткани. Особенно опасно попадание этого вещества в глаза.

Врач герцога Орлеанского Никола Леблан (Leblanc Nicolas) (1742–1806) в 1787 разработал удобный процесс получения гидроксида натрия из NaCl (патент 1791). Этот первый крупномасштабный промышленный химический процесс стал крупным технологическим достижением в Европе в 19 в. Позднее процесс Леблана был вытеснен электролитическим процессом. В 1874 мировое производство гидроксида натрия составило 525 тыс. т, из которых 495 тыс. т были получены по способу Леблана; к 1902 производство гидроксида натрия достигло 1800 тыс. т., ооднако по способу Леблана были получены только 150 тыс. т.

Сегодня гидроксид натрия – наиболее важная щелочь в промышленности. Ежегодное производство только в США превышает 10 млн. т. Ее получают в огромных количествах электролизом рассолов. При электролизе раствора хлорида натрия образуется гидроксид натрия и выделяется хлор:

катод (железный) 2h3O + 2e– = h3 + 2OH–

анод (графитовый) 2Cl– – 2e– = Cl2

Электролиз сопровождается концентрированием щелочи в огромных выпаривателях. Самый большой в мире (на заводе PPG Inductries' Lake Charles) имеет высоту 41 м и диаметр 12 м. Около половины производимого гидроксида натрия используется непосредственно в химической промышленности для получения различных органических и неорганических веществ: фенола, резорцина, b-нафтола, солей натрия (гипохлорита, фосфата, сульфида, алюминатов). Кроме того, гидроксид натрия применяется в производстве бумаги и пульпы, мыла и моющих средств, масел, текстиля. Он необходим и при переработке бокситов. Важной областью применения гидроксида натрия является нейтрализация кислот.

Хлорид натрия NaCl известен под названиями поваренной соли, каменной соли. Он образует бесцветные мало гигроскопичные кристаллы кубической формы. Хлорид натрия плавится при 801° С, кипит при 1413° С. Его растворимость в воде мало зависит от температуры: в 100 г воды при 20° С растворяется 35,87 г NaCl, а при 80° С – 38,12 г.

Хлорид натрия – необходимая и незаменимая приправа к пище. В далеком прошлом соль приравнивалась по цене к золоту. В древнем Риме легионерам часто платили жалование не деньгами, а солью, отсюда и произошло слово солдат.

В Киевской Руси пользовались солью из Прикарпатья, из соляных озер и лиманов на Черном и Азовском морях. Она обходилась настолько дорого, что на торжественных пирах ее подавали на столы знатных гостей, прочие же расходились «несолоно хлебавши».

После присоединения Астраханского края к Московскому государству важными источниками соли стали озера Прикаспия, и все равно ее не хватало, она была дорога, поэтому возникало недовольство самых бедных слоев населения, которое переросло в восстание, известное под названием Соляного Бунта (1648)

В 1711 Петр I издал указ о введении соляной монополии. Торговля солью стала исключительным правом государства. Соляная монополия просуществовала более полутораста лет и была отменена в 1862.

Ныне хлорид натрия – дешевый продукт. Вместе с каменным углем, известняком и серой он входит в так называемую «большую четверку» минерального сырья, наиболее существенного для химической промышленности.

Большая часть хлорида натрия производится в Европе (39%), Северной Америке (34%) и Азии (20%), в то время как на Южную Америку и Океанию приходится лишь по 3%, а на Африку – 1%. Каменная соль образует обширные подземные месторождения (нередко в сотни метров толщиной), которые содержат более 90% NaCl. Типичное Чеширское соляное месторождение (главный источник хлорида натрия в Великобритании) занимает площадь 60 ґ 24 км и имеет толщину соляного пласта около 400 м. Одно это месторождение оценивается более чем в 1011 т.

Мировой объем добычи соли к началу 21 в. достиг 200 млн. т, 60% которой потребляет химическая промышленность (для производства хлора и гидроксида натрия, а также бумажной пульпы, текстиля, металлов, резин и масел), 30% – пищевая, 10% приходится на прочие сферы деятельности. Хлорид натрия используется, например, в качестве дешевого антигололедного реагента.

Карбонат натрия Na2CO3 часто называют кальцинированной содой или просто содой. Он встречается в природе в виде грунтовых рассолов, рапы в озерах и минералов натрона Na2CO3·10h3O, термонатрита Na2CO3·h3O, троны Na2CO3·NaHCO3·2h3O. Натрий образует и другие разнообразные гидратированные карбонаты, гидрокарбонаты, смешанные и двойные карбонаты, например Na2CO3·7h3O, Na2CO3·3NaHCO3, aKCO3·nh3O, K2CO3·NaHCO3·2h3O.

Среди солей щелочных элементов, получаемых в промышленности, карбонат натрия имеет наибольшее значение. Чаще всего для его производства используют метод, разработанный бельгийским химиком-технологом Эрнстом Сольве в 1863.

Концентрированный водный раствор хлорида натрия и аммиака насыщают диоксидом углерода под небольшим давлением. При этом образуется осадок сравнительно малорастворимого гидрокарбоната натрия (растворимость NaHCO3 составляет 9,6 г на 100 г воды при 20° С):

NaCl + Nh4 + h3O + CO2 = NaHCO3Ї + Nh5Cl

Для получения соды гидрокарбонат натрия прокаливают:

2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + h3O

Выделяющийся диоксид углерода возвращают в первый процесс. Дополнительное количество диоксида углерода получают за счет прокаливания карбоната кальция (известняка):

CaCO3 = CaO + CO2

Второй продукт этой реакции – оксид кальция (известь) – используют для регенерации аммиака из хлорида аммония:

CaO + 2Nh5Cl = CaCl2 + 2Nh4 + h3O

Таким образом, единственным побочным продуктом производства соды по методу Сольве является хлорид кальция.

Суммарное уравнение процесса:

2NaCl + CaCO3 = Na2CO3 + CaCl2

Очевидно, в обычных условиях в водном растворе идет обратная реакция, поскольку равновесие в этой системе нацело смещено справа налево из-за нерастворимости карбоната кальция.

Кальцинированная сода, полученная из природного сырья (натуральная кальцинированная сода), имеет лучшее качество по сравнению с содой, полученной аммиачным способом (содержание хлоридов менее 0,2%). Кроме того, удельные капитальные вложения и себестоимость соды из природного сырья на 40–45% ниже, чем полученной синтетическим путем. Около трети мировой продукции соды приходится сейчас на природные месторождения.

Мировое производство Na2CO3 в 1999 распределилось следующим образом:

Всего

32800

Сев. Америка

10500

Азия/Океания

9840

Зап. Европа

6160

Вост. Европа

5000

Африка

950

Лат. Америка

350

Крупнейший в мире производитель натуральной кальцинированной соды – США, где сосредоточены и самые большие разведанные запасы троны и рапы содовых озер. Месторождение в Вайоминге образует слой толщиной 3 м и площадью 2300 км2. Его запасы превышают 1010 т. В США содовая промышленность ориентирована на природное сырье; последнее предприятие по синтезу соды было закрыто в 1985. Выработка кальцинированной соды в США в последние годы стабилизировалась на уровне 10,3–10,7 млн. т.

В отличие от США, большинство стран мира практически полностью зависят от производства синтетической кальцинированной соды. Второе место в мире по производству кальцинированной соды после США занимает Китай. Выработка этого химиката в КНР в 1999 достигла примерно 7,2 млн. т. Производство кальцинированной соды в России в том же году составило порядка 1,9 млн. т.

Во многих случаях карбонат натрия взаимозаменяем с гидроксидом натрия (например, при получении бумажной пульпы, мыла, чистящих средств). Около половины карбоната натрия используется в стекольной промышленности. Одна из развивающихся областей применения – удаление сернистых загрязнений в газовых выбросах предприятий энергетики и мощных печей. В топливо добавляют порошок карбоната натрия, который реагирует с диоксидом серы с образованием твердых продуктов, в частности сульфита натрия, которые могут быть отфильтрованы или осаждены.

Ранее карбонат натрия широко применялся в качестве «стиральной соды», но эта область применения теперь исчезла из-за использования в быту других моющих средств.

Гидрокарбонат натрия NaHCO3 (пищевая сода), применяется, главным образом, как источник диоксида углерода при выпечке хлеба, изготовлении кондитерских изделий, производстве газированных напитков и искусственных минеральных вод, как компонент огнетушащих составов и лекарственное средство. Это связано с легкостью его разложения при 50–100° С.

Сульфат натрия Na2SO4 встречается в природе в безводном виде (тенардит) и в виде декагидрата (мирабилит, глауберова соль). Он входит в состав астрахонита Na2Mg(SO4)2·4h3O, вантгоффита Na2Mg(SO4)2, глауберита Na2Ca(SO4)2. Наиболее крупные запасы сульфата натрия – в странах СНГ, а также в США, Чили, Испании. Мирабилит, выделенный из природных залежей или рапы соляных озер, обезвоживают при 100° С. Сульфат натрия является также побочным продукт производства хлороводорода с использованием серной кислоты, а также конечным продуктом сотен промышленных производств, в которых применяется нейтрализация серной кислоты с помощью гидроксида натрия.

Данные о добыче сульфата натрия не публикуются, но, по оценке, мировое производство природного сырья составляет около 4 млн. т в год. Извлечение сульфата натрия в качестве побочного продукта оценивается в мире в целом в 1,5–2,0 млн. т.

Долгое время сульфат натрия мало использовался. Теперь это вещество – основа бумажной промышленности, так как Na2SO4 является главным реагентом в сульфатной варке целлюлозы для приготовления коричневой оберточной бумаги и гофрированного картона. Древесные стружки или опилки переорабатывается в горячем щелочном растворе сульфата натрия. Он растворяет лигнин (компонент древесины, соединяющий волокна) и освобождает волокна целлюлозы, которые затем отправляют на машины для изготовления бумаги. Оставшийся раствор выпаривают, пока он не приобретет способность гореть, давая пар для завода и тепло для выпаривания. Расплавленные сульфат и гидроксид натрия устойчивы к действию пламени и могут быть использованы повторно.

Меньшая часть сульфата натрия применяется при производстве стекла и моющих средств. Гидратированная форма Na2SO4·10h3O (глауберова соль) является слабительным средством. Сейчас она используется меньше, чем раньше.

Нитрат натрия NaNO3 называют натриевой или чилийской селитрой. Большие залежи нитрата натрия, найденные в Чили, по-видимому, образовались за счет биохимического разложения органических остатков. Выделившийся вначале аммиак, вероятно, окислился до азотистой и азотной кислот, которые затем прореагировали с растворенным хлоридом натрия.

Получают нитрат натрия поглощением нитрозных газов (смесь оксидов азота) раствором карбоната или гидроксида натрия либо обменным взаимодействием нитрата кальция с сульфатом натрия.

Нитрат натрия применяют как удобрение. Он является компонентом жидких солевых хладагентов, закалочных ванн в металлообрабатывающей промышленности, теплоаккумулирующих составов. Тройная смесь из 40% NaNO2, 7% NaNO3 и 53% KNO3 может использоваться от температуры плавления (142° С) до ~600° С. Нитрат натрия используется как окислитель во взрывчатых веществах, ракетных топливах, пиротехнических составах. Он применяется в производстве стекла и солей натрия, в том числе нитрита, служащего консервантом пищевых продуктов.

Нитрит натрия NaNO2 может быть получен термическим разложением нитрата натрия или его восстановлением:

NaNO3 + Pb = NaNO2 + PbO

Для промышленного производства нитрита натрия абсорбируют оксиды азота водным раствором карбоната натрия.

Нитрит натрия NaNO2, кроме использования с нитратами в качестве теплопроводных расплавов, широко применяется в производстве азокрасителей, для ингибирования коррозии и консервации мяса.

Елена Савинкина

www.krugosvet.ru