Natrium ist ein chemisches Element mit der Ordnungszahl 11 und dem Symbol Na (abgeleitet vom lateinischen Natrium). Es ist ein zartes, silbrig-weißes Metall, das äußerst reaktiv ist. Natrium ist ein Mitglied der Gruppe 1 des Periodensystems. ist ein Alkalimetall. 23Na ist das einzige stabile Isotop. Da das freie Metall in der Natur nicht vorkommt, muss es aus Verbindungen synthetisiert werden. Natrium, das sechsthäufigste Element in der Erdkruste, kommt in einer Vielzahl von Mineralien wie Feldspat, Sodalith und Halit (NaCl) vor. Viele Natriumverbindungen sind in Wasser sehr gut löslich, da die Wirkung von Wasser im Laufe der Jahrhunderte Natriumionen aus den Mineralien der Erde herausgefiltert hat. Infolgedessen sind Natrium und Chlor die am häufigsten gelösten Elemente in den Ozeanen.
Wie wurde Natrium entdeckt?
Die Elektrolyse von Natriumhydroxid durch Humphry Davy führte 1807 zur Entdeckung von Natrium. Natriumhydroxid (Lauge), eine nützliche Natriumverbindung, wird bei der Seifenherstellung verwendet, und Natriumchlorid (Speisesalz), ein Enteisungsmittel und Nahrung für Tiere, einschließlich Menschen, ist ein weiteres wichtiges Natriummolekül.
Natrium ist ein essentielles Element für die meisten Pflanzen und alle Tiere. Da Natriumionen den Großteil der Kationen in der extrazellulären Flüssigkeit (ECF) ausmachen, tragen sie auch wesentlich zum Volumen und osmotischen Druck dieser Flüssigkeit bei. [Hypernatriämie ist ein Zustand, bei dem die Natriumkonzentration infolge eines Wasserverlusts aus dem ECF-Kompartiment erhöht ist. ECF-Hypovolämie ist ein Zustand, bei dem es zu einem isotonischen Verlust von Wasser und Natrium aus dem ECF-Kompartiment kommt, wodurch die Größe dieses Kompartiments verringert wird.
Lebende menschliche Zellen verwenden die Natrium-Kalium-Pumpe, um drei Natriumionen gegen die zwei in die Zelle gepumpten Kaliumionen auszutauschen. Beim Vergleich der Ionenkonzentrationen innerhalb und außerhalb der Zellmembran beträgt Kalium etwa 40:1 und Natrium etwa 1:10. Wenn die elektrische Ladung über die Zellmembran der Nervenzellen verteilt wird, kann ein Nervenimpuls – ein Aktionspotential – gesendet werden; Natrium ist für diese Aktivität sehr wichtig.
Natrium ist bei Standardtemperatur und -druck ein weiches, silbriges Metall, und wenn es nicht in Öl oder ein Inertgas eingetaucht wird, das normalerweise als solches gelagert wird, reagiert es mit Luftsauerstoff zu einem cremefarbenen Natriumoxid. Da Natriummetall nur ein Elektron in seiner Valenzschale hat, hat es schwache metallische Bindungen und freie Elektronen, die Energie transportieren können. Dies macht Natriummetall leichter mit einem Messer zu schneiden und macht es zu einem guten Strom- und Wärmeleiter. Natrium ist eines von drei Metallen, die auf Wasser schwimmen können, die anderen beiden sind Lithium und Kalium, und ist aufgrund seiner geringen Atommasse und seines hohen Atomradius das drittniedrigste aller elementaren Metalle.
Die Schmelz- (98 °C) und Siedetemperatur (883 °C) von Natrium folgen periodischen Mustern in der gesamten Gruppe und sind niedriger als die von Lithium, aber höher als die der schwereren Alkalimetalle Kalium, Rubidium und Cäsium. Bei 1,5 Mbar ändert sich die Farbe der Substanz von silbrig-metallisch nach schwarz; bei 1,9 Mbar wird die Substanz transparent mit einem roten Farbton; Bei 3 Mbar ist Natrium ein klarer und transparenter Feststoff. Diese Eigenschaften ändern sich bei hohen Drücken schnell. Alle diese Hochdruckallotrope sind Leiter und Isolatoren.
Ein erfolgreicher Natriumflammentest wird hellgelb angezeigt.
Die angeregten 3s-Elektronen von Natrium erzeugen ein Photon, wenn sie vom 3p- in den 3s-Zustand übergehen, und dieses Photon hat eine Wellenlänge, die ungefähr der D-Linie bei 589,3 nm entspricht, wodurch Natrium und seine Verbindungen im Flammentest gelb leuchten. Die D-Linie gabelt sich bei 3 und 589.0 nm durch Spin-Bahn-Wechselwirkungen, an denen das Elektron im 589.6p-Orbital beteiligt ist; Hyperfeinstrukturen, die beide Orbitale enthalten, führen zu viel mehr Linien.
Quelle: Wikipedia
Günceleme: 07/04/2023 17:57
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