נתרן

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
מגנזיום - נתרן -
 
Li
Na
K  
 
 
Na-TableImage.png
כללי
מספר אטומי 11
סמל כימי Na
סדרה כימית מתכת אלקלית
צפיפות 968 kg/m3
מראה
לבן כסוף מתכתי
Na (Sodium).jpg
תכונות אטומיות
משקל אטומי 22.989770 amu
רדיוס ואן דר ואלס 227 pm
סידור אלקטרונים ברמות אנרגיה 2, 8, 1
תכונות פיזיקליות
מצב צבירה בטמפ' החדר מוצק
טמפרטורת התכה 370.87K (97.72°C)
טמפרטורת רתיחה 1156.15K (883°C)
לחץ אדים 1.43×10-5Pa ב-1234K
מהירות הקול 3200 מטר לשנייה ב293.15K
שונות
אלקטרושליליות 0.93
קיבול חום סגולי 1230 J/(kg·K)
מוליכות חשמלית 21 106/m·Ω
מוליכות תרמית 141 W/(m·K)
אנרגיית יינון ראשונה 495.8 kJ/mol

נתרן (לטינית: Natrium) הנו יסוד כימי ממשפחת המתכות האלקליות שסמלו הכימי Na ומספרו האטומי 11.

נתרן הוא מינרל חשוב והוא נפוץ בעיקר בנוזל החוץ תאי.

תכונות[עריכת קוד מקור | עריכה]

כמתכות אלקליות אחרות, נתרן הוא רך, קל, לבן כסוף, יסוד פעיל ולא נמצא בטבע בצורתו הטהורה. צף במים (צפיפותו 968, של מים מזוקקים 1000), נדלק, משחרר גז מימן ויוצר יוני הידרוקסיד. ניצת בקלות במים, אך לא באוויר בטמפרטורה נמוכה מ־388K.

נתרן צובע להבה בצהוב כמודגם בתמונה, בשל פליטה ב-588.995nm וב-589.5924nm. קוים ספקטרליים אלה מאוד סמוכים זה לזה, ולכן הם מכונים דובלט הנתרן. הם גם סומנו, היסטורית, על ידי D1 ו-D2. תחת לחץ כבד, הוא משנה פאזה ועובר למצב צבירה נוזל לעומת חומרים אחרים הזקוקים לאנרגיה תרמית (חום) לשם כך.

בלחץ של 30 גיגהפאסקל (פי 300,000 מלחץ אטמוספירי בגובה פני הים) טמפרטורת היתוכו מתחילה לצנוח. בסביבות 100 גיגהפאסקל הנתרן ניתך בטמפרטורת החדר.

הסבר הגיוני לתופעה יוצאת דופן זו היא שליסוד זה יש אלקטרון חופשי אחד הנדחף קרוב יותר ל-10 האלקטרונים הנוספים סביב הגרעין כשמופעל עליו לחץ ויוצר משיכה שבמצב נורמלי לא הייתה מופיעה.

כשנתרן מוצק נמצא תחת לחץ מופיעים מספר מבנים גבישיים שמעידים על כך שיכול להיות שלנתרן נוזלי יש תכונות של מוליך על או נוזל-על.

פיסת נתרן מתכתי שתופל למים תנתר על פניהם עקב תגובה כימית עזה בינו לבין המים הפולטת חום רב וגורמת לשינוי מצב הצבירה של המתכת שעוד לא הגיבה למצב צבירה נוזל ולפליטת גז מימן:

 2Na_{(s)} + 2H_2O_{(l)} \longrightarrow 2Na^{{+}}_{(aq)} + H_{2(g)} + 2OH^{{-}}_{(aq)}:

משום כך נוהגים לשמור במעבדות נתרן טהור בתוך שמן.

שימושים[עריכת קוד מקור | עריכה]

נתרן בצורתו המתכתית נחוץ בייצור אסטרים (ביחיד אסטר, קבוצה כימית), מתכת אלקלית זו היא גם מרכיב של מלח השולחן (NaCl) שהכרחי לחיים. שימושים נוספים:

  • בסגסוגות מסוימות משפר את המבנה.
  • אחד ממרכיבי הסבון (בשילוב עם חומצות שומן)
  • משמש בהחלקת מתכות.
נתרן טהור, שמור בשמן, בעל מראה מתכתי כסוף ומבריק
נתרן צובע להבה בצבע צהוב אופייני
  • טיהור מתכות מותכות.
  • נורות נתרן צורכות חשמל באופן יעיל יותר מנורות להט (בצריכת חשמל להספק).
  • נתרן נוזלי קיבל שימוש כנוזל מעביר חום בכמה סוגים של כורים גרעיניים.

תרכובות נתרן הם כימיקלים חשובים לתעשייות הזכוכית, מתכת, נייר, נפט, סבון וטקסטיל. בין תרכובות הנתרן החשובות ביותר נמצאות:
מלח שולחן (NaCl), סודה לשתייה (NaHCO3), סודה קאוסטית (NaOH), סודיום טריפוספט ( Na5P3O10) ובורקס (Na2B4O7)

תרכובות[עריכת קוד מקור | עריכה]

נתרן כלורי (מלח שולחן, NaCl) התרכובת הנפוצה ביותר של נתרן. נתרן לא מופיע רק בשילוב עם כלור ויש לו מספר מינרלים נוספים כגון Na3AlF6, Na2Al2Si3O10-2H2O ועוד.

היסטוריה[עריכת קוד מקור | עריכה]

נתרן (באנגלית Sodium ממקור Soda) בודד לראשונה ב־1807 על ידי האמפרי דייווי באלקטרוליזה של סודה קאוסטית (NaOH). באירופה של ימי הביניים תרכובת נתרן הייתה תרופה לכאבי ראש. סמלו של נתרן, Na בא מהתרכובת Natrium בלטינית, שמקורה בשם Nitron ביוונית שהוא סוג של מלח טבעי.


איזוטופים של נתרן[עריכת קוד מקור | עריכה]

סמל (p)‏Z (n)‏N מסה איזוטופית (u) זמן מחצית חיים ספין גרעיני שכיחות האיזוטופ
שבר מולרי מהיסוד)
טווח השינוי הטבעי
(כשבר מולרי מהיסוד)
התרגשות אנרגטית
הערות
18Na ‏11 7 18.02597(5) E-21 s‏(4)1.3 (1-)#
19Na 8 19.013877(13) ns‏ 40> (5/2+)#
20Na 9 20.007351(7) ms‏ (23)447.9 2+
21Na 10 20.9976552(8) s‏ (4)22.49 3/2+
22Na 11 21.9944364(4) yr‏ (10)2.6027 3+
פולט פוזיטרונים.
22mNa KeV‏ (9)583.03 ns‏ (6)244 1+
23Na 12 22.9897692809(29) יציב 3/2+ 1.0000
היחשפות לקרינת נייטרונים חמורה גורמת להפיכת 23Na ל-24Na בפלזמה שבדם.
24Na 13 23.99096278(8) h‏ (12)14.9590 4+
24mNa KeV‏ (9)472.207 ms‏ (7)20.20 1+
25Na 14 24.9899540(13) s‏ (6)59.1 5/2+
26Na 15 25.992633(6) s‏ (5)1.077 3+
27Na 16 26.994077(4) ms‏ (6)301 5/2+
28Na 17 27.998938(14) ms‏ (4)30.5 1+
29Na 18 29.002861(14) ms‏ (12)44.9 3/2(+#)
30Na 19 30.008976(27) ms‏ (17)48.4 2+
31Na 20 31.01359(23) ms‏ (4)17.0 (3/2+)
32Na 21 32.02047(38) ms‏ (7)12.9 (3-,4-)
33Na 22 33.02672(94) ms‏ (2)8.2 3/2+#
34Na 23 34.03517(96)# ms‏ (10)5.5 1+
35Na 24 35.04249(102)# ms‏ (5)1.5 3/2+#
36Na 25 36.05148(102)# ns‏ 260>
37Na 26 37.05934(103)# [µs‏ 1.5<] ms‏ 1# 3/2+#

צורה בטבע[עריכת קוד מקור | עריכה]

נתרן מהווה 2.83% ממשקלו של קרום כדור הארץ והוא היסוד השישי הנפוץ ביותר[1]. כיום מייצרים נתרן באופן מסחרי באלקטרוליזה של מלח שולחן, שיטה זו יותר זולה מהשיטה הקודמת שהייתה אלקטרוליזה של נתרן הידרוקסידי.

אמצעי זהירות[עריכת קוד מקור | עריכה]

אבקת נתרן נפיצה ביותר במים ורעילה, בין אם היא משולבת עם חומרים אחרים ובין אם אינה משולבת. נתרן מצריך טיפול זהיר ואיחסון באטמוספירה אדישה כימית או תחת שמן.

תפקיד ביולוגי[עריכת קוד מקור | עריכה]

ליוני נתרן תפקידים פיזיולוגיים רבים, המשותפים לכל בעלי החיים. אחד החשובים שבתפקידים אלו הוא כניסה ויציאה של יוני נתרן דרך משאבות נתרן-אשלגן בקרום התא לשליטה על נפח התא, להכנסה של חומרים לתוך התאים ולהוצאתם מתוכם (הוצאת סידן באמצעות משאבות נתרן-סידן והוצאת מימן באמצעות משאבות נתרן-מימן), וכן ליצירת המתח החשמלי שמהווה את בסיס הפעולה של תאי עצב ותאי שריר.

וויסות נפח התאים על ידי שליטה על ריכוז יוני הנתרן בתוכם כך שנוצר שינוי לחץ הידרוסטטי המוביל למעבר מים באוסמוזה לתוך התאים או החוצה מתוכם, הוא המנגנון המווסת את נפח הדם בכלי הדם ובכך מווסת את לחץ הדם ואת ערך ההגבה שלו.

חשיבותם של יוני הנתרן בביולוגיה מתבטאת בקיומם של קולטני טעם מיוחדים לצורך זיהוים בלשונותיהם של בעלי חיים רבים וכתוצאה מכך, ביכולתם של בעלי חיים רבים לחוש בטעם מלוח. קולטנים אלה מגיבים לנוכחות יוני נתרן יותר מאשר יונים אחרים, דוגמת יוני ליתיום (+Li), יוני אמוניום (+NH4) ובמידה מסוימת גם יוני אשלגן (+K) ויוני סידן (2+Ca), אך אלו מורגשים לעתים כתערובת של טעמים או כטעמים שאינם מליחות.

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]