Натрий и поваренная соль¶
Натрий — химический элемент первой группы периодической системы Д. И. Менделеева, атомный номер 11, обозначение Na (от латинского natrium). В природе натрий не встречается в свободном виде, поскольку обладает высокой химической активностью, и существует только в виде соединений. Наиболее распространённое и знакомое человеку соединение натрия — хлорид натрия (NaCl), известный как поваренная соль, поэтому в обиходе натрий нередко ассоциируется именно с солью, хотя сам элемент и соль — не одно и то же.
¶Место натрия в периодической системе
Натрий относится к щелочным металлам — мягкой серебристо-белой металлу, который легко режется ножом и быстро окисляется на воздухе. При взаимодействии с водой натрий бурно реагирует с образованием гидроксида натрия (NaOH) и водорода, поэтому в лабораториях его хранят под слоем керосина или минерального масла. Электронная конфигурация атома натрия — 1s²2s²2p⁶3s¹, то есть на внешнем уровне находится один электрон, который легко отдаётся, превращая натрий в катион Na⁺.
¶Натрий в природе
Натрий — один из самых распространённых элементов в земной коре: его содержание оценивается примерно в 2,36 % по массе. Основные природные источники натрия:
- Галит (каменная соль) — NaCl, главный рудник поваренной соли.
- Сода — Na₂CO₃, известная с древности в Египте.
- Натриевая селитра (чилийская селитра) — NaNO₃, встречающаяся в Чили и Перу.
- Нефтяные и природные воды — часто содержат значительные концентрации растворённых солей натрия.
- Минералы — альбит, лабрадор и другие полевые шпаты входят в состав большинства горных пород.
Мировые запасы поваренной соли практически неисчерпаемы: соль добывают добычей из солевых озёр, выпариванием морской воды, подземной выщелачиванием и разработкой соляных копей.
¶Поваренная соль: состав и свойства
Поваренная соль — это натрий плюс хлор, точнее ионная связь между катионом натрия Na⁺ и анионом хлора Cl⁻. Кристаллы NaCl прозрачны, имеют кубическую решётку, хорошо растворяются в воде. Вкус соли — один из базовых вкусов, которые различает человеческий организм.
Соль добывают тремя основными способами:
- Добыча каменной соли — шахтным или карьерным способом.
- Выпаривание — из рассолов солевых озёр или морской воды.
- Подземное выщелачивание — закачка воды в пласт соли и подача рассола на поверхность.
¶Роль натрия в организме человека
Натрий — важнейший макроэлемент для человека. В организме взрослого человека содержится около 100 г натрия, основная часть которого находится во внеклеточной жидкости. Натрий выполняет несколько ключевых функций:
- поддержание осмотического давления и водно-солевого баланса;
- проведение нервных импульсов;
- сокращение мышц;
- транспорт глюкозы и аминокислот через клеточные мембраны.
Физиологическая потребность в натрии для взрослого человека составляет около 1,5 г в сутки (в пересчёте на чистый элемент), что примерно соответствует 3–5 граммам поваренной соли. Основной источник натрия в рационе — именно соль, добавляемая при приготовлении пищи и входящая в состав готовых продуктов.
¶Избыток и недостаток натрия
Избыточное потребление соли связано с повышением риска артериальной гипертензии, сердечно-сосудистых заболеваний и некоторых заболеваний почек. Всемирная организация здравоохранения рекомендует ограничивать потребление соли уровнем не более 5 г в сутки. Дефицит натрия (гипонатриемия) встречается реже, но может возникать при обильном потоотделении, рвоте, диарее или употреблении больших объёмов воды без пополнения электролитов.
¶Промышленное использование
Натрий и его соединения широко применяются в промышленности:
- Гидроксид натрия (NaOH) — каустическая сода, используется в производстве мыла, бумаги, текстиля.
- Карбонат натрия (Na₂CO₃) — сода, применяется в стекольном производстве и химической промышленности.
- Бикарбонат натрия (NaHCO₃) — пищевая сода, используется в кулинарии и медицине.
- Фторид натрия (NaF) — входит в состав зубных паст для профилактики кариеса.
- Металлический натрий — как восстановитель в органическом синтезе, в натриевых лампах, в сплавах.
¶Интересные факты
- Название «натрий» происходит от арабского natrun — природной соды, известной ещё в Древнем Египте.
- Натриевые лампы высокого давления дают характерное оранжевое свечение (жёлтая линия натрия на длине волны 589 нм) и используются для уличного освещения.
- Морская вода содержит около 10,5 г натрия на литр, что делает океаны одним из крупнейших природных резервуаров элемента.
¶История открытия
Металлический натрий впервые был выделен в 1807 году английским химиком Хэмфри Дэви электролизом расплава гидроксида натрия. До этого натрий был известен только в составе соединений — прежде всего соды и поваренной соли, применявшихся человеком с древнейших времён.