Английский торговец старинными вещами Бэйкер, считавший себя любителем естественных наук, умирая завещал Королевскому научному обществу (английская Академия наук) свое состояние. В завещании Бэйкера было записано следующее условие: проценты с денежной суммы, хранящейся в банке, ежегодно выплачивать тому, кто прочитает, в Королевском обществе доклад о каком-либо выдающемся открытии. Подобного рода доклады о выдающихся открытиях в области науки стали называться докладами имени Бэйкера. Чтение Бэйкеровского доклада ученые считают для себя за честь, но, конечно, не потому, что чтецу выплачивают проценты с завещанной суммы. Нет. Дело не в этом. В условии завещания сказано: "доклад о выдающемся открытии" - вот что ценит ученый, чтец Бэйкеровского доклада - признание значимости его открытия. Бэйкеровские лекции читаются в Англии и ныне.
19 ноября 1807 г. в Лондоне Гэмфри Дэви выступил с докладом и сообщил о вещах, невероятных для того времени. Опытным путем он провел разложение "нелетучих щелочей" (продуктов взаимодействия углекислых солей натрия и калия с гашеной известью), при ведшее "к выделению новых и необычайных тел, лежащих в основе этих нелетучих щелочей". Было установлено, что "нелетучие щелочи" представляют собой не простые вещества, как долгое время считали раньше, а сложные соединения. Под действием электрического тока эти соединения разлагаются с выделением разных, но очень похожих по химическим свойствам элементов. Один из них Дэви назвал "потассием", произведя это название от созвучного английского слова, означающего поташ. Другой Дэви назвал "содием" от латинского слова "сода".
В 1810 г. Гильберт вместо названия "потассий" ввел название "калий" (от арабского слова "алкали" -щелочь). Шведский химик Я. Берцелиус в 1811 г. заменил "содий" названием "натрий", произведя его от арабского слова "натрон" - сода. Русский химик Г. И. Гесс ввел в 1831 г. эти названия в русскую химическую литературу. Между прочим, названия "потассий" и "содий" сохранились в некоторых странах (Англия, США, Италия и др.) до настоящего времени.
Дэви показал слушателям открытые им металлы и продемонстрировал их химические свойства. В склянке под слоем керосина они сверкали нежным серебристым блеском, но стоило бросить их в воду, они, к большому удивлению присутствующих, не тонули в ней, а плавая, начинали быстро двигаться, "бегать" по ее поверхности, расплавляясь в блестящие капельки. Одни из них даже загорались. Вода, где происходили эти явления, превращалась в раствор, обладающий всеми свойствами крепкой щелочи. Металл, загорающийся от воды! Это было невероятно. И недаром один из присутствующих на лекции Дэви слушателей, пораженный всем виденным, сказал: "Ведь этак, пожалуй, завтра начнут чуть ли не из нюхательного табака добывать электричеством золото, алмазы или еще черт знает что!".
Натрий - исключительно активный металл. Вот почему, являясь одним из распространенных элементов и составляя 2 % в общем числе атомов земной коры, он не встречается в свободном состоянии. Соединения же его весьма разнообразны, н некоторые из них широко распространены. К их числу относится знакомая всем поваренная соль. Соль состоит из натрия и хлора. Натрий, как уже указывалось, один из активных металлов, хлор является одним из активных неметаллов. В свободном состоянии оба эти элемента обладают губительным действием на организм животных и человека. Однако в соединении они дают соль, без которой невозможна жизнь человека и животных. Соль необходима организму для обеспечения важнейших физиологических процессов. Этим объясняется естественная потребность человека и животных в соли. В крови соль создает необходимые условия для существования красных кровяных телец, в мышцах сохраняет способность к возбудимости, в сердце определяет его ритм, в желудке образует соляную кислоту, без которой невозможно переваривание и усвоение пищи. Таково значение для организма поваренной соли. Необходимость соли для жизни была известна со времен глубочайшей древности. И не случайно значение соли нашло свое отражение в многочисленных народных пословицах, поговорках и обычаях. "Хлеб да соль" - вот одно из пожеланий, которым русские люди с давних пор приветствовали друг друга во время приема пищи, подчеркивая равноценное с хлебом значение соли. Хлеб и соль стали символом гостеприимства и радушия. Хлебом и солью русские люди издавна встречали своих дорогих гостей, любимых героев, вождей и полководцев, борцов за свободу и счастье.
В год каждый человек с пищей потребляет от 8 до 10 кг соли. Недаром говорят: "Чтобы узнать человека, надо с ним пуд соли съесть". Оказывается это не так уж много и по весу и по времени: за год вдвоем и будет съеден пуд (16 кг) соли.
Наибольшее количество натрия связано в соединении с хлором. Соль, или, как ее называют химики, хлористый натрий, образует мощные отложения.
Огромные количества соли содержат в себе воды морей и океанов. Солью, извлеченной из морских вод, можно было бы засыпать всю сушу земного шара слоем в ... 130 м. Так велико количество соли!
В заключение еще несколько слов о самом натрии. Мы привыкли к тому, что металлы плавятся при высоких температурах. Попробуйте-ка, например расплавить булавку или иголку! А вот металл натрий имеет температуру плавления всего только около 98°С. Если бы натрий не был таким активным, его можно было бы плавить в кипящей воде.
Натрий находит применение в авиамоторах для отвода тепла от клапанов. В качестве теплоносителя металлический натрий используется в некоторых атомных реакторах. В производстве искусственного каучука натрий играет роль волшебного ускорителя реакции, соединяющего молекулы бутадиена в продукт, не уступающий по свойствам лучшим сортам естественного каучука. Натрий применяется в специальных газосветных лампах. Натриевая лампа наполнена неоном и содержи г небольшое количество металлического натрия. При включении лампы разряд начинается в неоне. Тепло, выделяющееся при разряде, испаряет натрий, и, спустя некоторое время, красный свет неона сменяется желтым - натрия. Натриевые лампы являются мощными источниками света с высоким коэффициентом полезного действия (в лабораторных условиях до 70 %). Высокая экономичность натриевых ламп дала возможность использовать их для освещения автострад, вокзалов, пристаней и т. д.
С помощью натрия на расстоянии 113 тыс. км от Земли была создана искусственная комета выбрасыванием в мировое пространство натриевых паров с борта космической ракеты, впервые в истории человечества созданной руками советских людей и запущенной в просторы вселенной 2 января 1959 г. Вторая искусственная комета была создана во время полета второй космической ракеты на Луну. Выброшенное из ракеты натриевое облако достигло 600 км в диаметре за 4 мин. Свечение искусственной кометы можно было наблюдать через специальные фильтры. Оно позволило уточнить координаты ракеты и определить возможность расхождения расчетных данных с действительной траекторией.
На?трий — элемент главной подгруппы первой группы, третьего периода периодической системы химических элементов, с атомным номером 11. Обозначается символом Na (лат. Natrium). Простое вещество натрий (CAS-номер: 7440-23-5) — мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета.
История и происхождение названия
Натрий (а точнее, его соединения) использовался с давних времён. Например, сода (натрон), встречается в природе в водах натронных озёр в Египте. Природную соду древние египтяне использовали для бальзамирования, отбеливания холста, при варке пищи, изготовлении красок и глазурей. Плиний Старший пишет, что в дельте Нила соду (в ней была достаточная доля примесей) выделяли из речной воды. Она поступала в продажу в виде крупных кусков, из-за примеси угля окрашенных в серый или даже чёрный цвет.
Название «натрий» происходит от латинского слова natrium (ср. др.-греч. ??????), которое было заимствовано из среднеегипетского языка (n?r), где оно означало среди прочего: «сода», «едкий натр».
Аббревиатура «Na» и слово natrium были впервые использованы академиком, основателем шведского общества врачей Йенсом Якобсом Берцелиусом (Jons Jakob Berzelius, 1779—1848) для обозначения природных минеральных солей, в состав которых входила сода. Ранее элемент именовался содием (лат. sodium). Название sodium, возможно, восходит к арабскому слову suda, означающему «головная боль», так как сода применялась в то время в качестве лекарства от головной боли.
Натрий впервые был получен английским химиком Хемфри Дэви в 1807 году электролизом твердого NaOH.
Получение
Первым способом получения натрия стала реакция восстановления карбоната натрия углем при нагревании тесной смеси этих веществ в железной ёмкости до 1000 °C.
Затем появился другой способ получения натрия — электролиз расплава едкого натра или хлорида натрия.
Физические свойства
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/см? (при 19,7 °C), температура плавления 97,86 °C, температура кипения 883,15 °C.
Под давлением становится прозрачным и красным, как рубин.
| 12. Магний-Magnesium (Mg) |
В 1695 г. один из химиков, стремясь получить "философский камень", выпаривал воду, вытекавшую из недр земли близ города Эпсом (Англия). Он получил соль, обладающую.... горьким вкусом и слабительным действием. Спустя пять лет было обнаружено, что соль Эпсома, взаимодействуя с "постоянной щелочью" (так почти до конца XVIII в. называли соду и поташ), образует рыхлый белый легкий порошок. За внешнее сходство с другим таким же легким и рыхлым порошком, который получался при прокаливании каменистой горной породы, находящейся близ греческого города Магнезии ( в Восточной Фессалии), полученный порошок стали называть белой магнезией.
Есть основания полагать, что название могло произойти и от двух других городов древней Греции с теми же самыми "именами". Один из них - Магнезия в Лидии у подножья горы Сипеле. Другая Магнезия - в Ионии, известная как подарок персидского царя Артаксеркса афинскому государственному деятелю Фемистоклу. В окрестностях этих городов тоже встречалась порода, дававшая при обжиге белый порошок, получивший название магнезии.
В 1808 г. после того, как Дэви выделил металл, способный образовывать белую магнезию, этому металлу было присвоено "имя" магний.
Магний широко распространен в природе в виде разнообразных соединений, образующих минералы: магнезит, доломит, силикаты - оливин, авгит, асбест, тальк, морская пенка и др.
Магнезит образует мощные скопления, из доломита состоят целые горные хребты. Не меньшие количества соединений магния находятся в воде морей и океанов, где в пересчете на чистый магний его содержится не менее 60 000 000 000 000 000 т. Являясь биоэлементом, магний входит в состав живого вещества. Если в животных организмах количество магния не превышает сотых долей процента, то в растениях его уже значительно больше. Магний - необходимая составная часть красящего вещества растений - хлорофилла, играющего важную роль в процессах усвоения углекислоты.
Хлорофилл - одно из замечательных веществ в природе. Он поглощает солнечные лучи, за счет энергии которых в листе осуществляются сложные химические превращения. В результате этих превращений из углекислого газа (продукта дыхания человека, животных и растений, отброса фабрик и заводов) и воды в зеленых частях растений создаются сложные органические вещества (сахар, крахмал и др.). Эти вещества необходимы для питания человека и животных. Данное превращение есть единственный на нашей планете естественный процесс образования органических веществ. Вот что писал по этому поводу великий русский ученый К. А. Тимирязев: "Все органические вещества, как бы они ни были разнообразны, где бы они ни встречались - в растении ли, в животном или человеке, прошли через лист... вне листа.... в природе не существует лаборатории, где бы выделывалось органическое вещество. Без усвоения растениями углерода на земле не было бы жизни в том виде, в каком она есть сейчас". В этом заключается мировая, или, как говорил К. А. Тимирязев, космическая, роль растений.
Процесс образования, или синтез органических веществ в листьях, называется фотосинтезом (от греческого слова "фотос" - свет). Фотосинтез сопровождается выделением из листьев кислорода и поглощением солнечных лучей, энергия которых закрепляется в виде скрытой энергии органических веществ в растении. Таким образом, с помощью хлорофилла растения осуществляют санитарную роль на Земле: очищают ее от углекислоты, жизнь в которой невозможна для животных и людей, и аккумулируют солнечное тепло. Просто схватить и спрятать луч Солнца невозможно, но с помощью растения, с помощью его зеленой ветки, зеленого листа можно не только извлечь углерод из воздуха, но и вместе с ним положить в запас и поглощенный хлорофиллом луч Солнца. В состав хлорофилла входит до 2% магния. Без магния нет хлорофилла, а без него не могла бы быть на Земле и жизнь. Такова роль магния.
Что же представляет собой магний? Магний - металл, серебристо-белого цвета, очень легкий (плотность 1,7), устойчивый на воздухе, так как быстро покрывается тонким слоем окиси, защищающим металл от дальнейшего окисления. Если магний поместить в пламя спички, он загорается и сгорает ярким пламенем с образованием густого белого дыма (окиси магния). При этом выделяется большое количество ультрафиолетовых лучей и тепла. Теплом, выделяющимся при сгорании одного грамма магния, можно нагреть 100 г (полстакана) ледяной воды до 50°С.
Магний в минувшей войне использовался германской армией для изготовления зажигательных бомб и осветительных ракет. В фотографии при недостатке естественного освещения также используется магниевая вспышка.
Способность магния давать прочные и легкие сплавы используется в металлургии. Из технических сплавов нашли широкое применение в машиностроении сплавы магналий и "электрон". Магналий - сплав 5-30 % магния с алюминием. Этот сплав тверже алюминия, но легче обрабатывается и полируется. Под названием "электрон" понимают ряд сплавов магния с алюминием (до 10,5%), цинком (до 4,5%) и марганцем (до 1,7%). Иногда в состав этих сплавов вводят медь, берилий, титан и др.; обладая прекрасными техническими свойствами, "электрон" лишь немногим тяжелее (1,8) чистого магния.
Ма?гний — элемент главной подгруппы второй группы, третьего периода периодической системы химических элементов, с атомным номером 12. Обозначается символом Mg (лат. Magnesium). Простое вещество магний (CAS-номер: 7439-95-4) — лёгкий, ковкий металл серебристо-белого цвета. Средне распространён в природе. При горении выделяется большое количество света и тепла.
Происхождение названия
В 1695 году из минеральной воды Эпсомского источника в Англии выделили соль, обладавшую горьким вкусом и слабительным действием. Аптекари называли её горькой солью, а также английской, или эпсомской солью. Минерал эпсомит имеет состав MgSO4 · 7H2O. Латинское название элемента происходит от названия древнего города Магнезия в Малой Азии, в окрестностях которого имеются залежи минерала магнезита.
Впервые был выделен в чистом виде сэром Хемфри Дэви в 1808 году.
Получение
Обычный промышленный метод получения металлического магния — это электролиз расплава смеси безводных хлоридов магния MgCl2 (бишофит), натрия NaCl и калия KCl. В расплаве электрохимическому восстановлению подвергается хлорид магния:
MgCl2 (электролиз) = Mg + Cl2.
Расплавленный металл периодически отбирают из электролизной ванны, а в нее добавляют новые порции магнийсодержащего сырья. Так как полученный таким способом магний содержит сравнительно много (около 0,1 %) примесей, при необходимости «сырой» магний подвергают дополнительной очистке. С этой целью используют электролитическое рафинирование, переплавку в вакууме с использованием специальных добавок — флюсов, которые «отнимают» примеси от магния или перегонку (сублимацию) металла в вакууме. Чистота рафинированного магния достигает 99,999 % и выше.
Разработан и другой способ получения магния — термический. В этом случае для восстановления оксида магния при высокой температуре используют кремний или кокс:
MgO + C = Mg + CO
Применение кремния позволяет получать магний из такого сырья, как доломит CaCO3·MgCO3, не проводя предварительного разделения магния и кальция. С участием доломита протекают реакции:
CaCO3·MgCO3 = CaO + MgO + 2CO2,
2MgO + CaO + Si = CaSiO3 + 2Mg.
Преимущество термического способа состоит в том, что он позволяет получать магний более высокой чистоты. Для получения магния используют не только минеральное сырьё, но и морскую воду.
Физические свойства
Магний — металл серебристо-белого цвета с гексагональной решёткой, пространственная группа P 63/mmc. При обычных условиях поверхность магния покрыта прочной защитной плёнкой оксида магния MgO, которая разрушается при нагреве на воздухе до примерно 600 °C, после чего металл сгорает с ослепительно белым пламенем с образованием оксида и нитрида магния Mg3N2. Плотность магния при 20 °C — 1,737 г/см?, температура плавления металла tпл = 651 °C, температура кипения — tкип = 1103 °C, теплопроводность при 20 °C — 156 Вт/(м·К). Магний высокой чистоты пластичен, хорошо прессуется, прокатывается и поддаётся обработке резанием.
Химические свойства
Смесь порошкового магния с перманганатом калия KMnO4 — взрывчатое вещество.
Раскаленный магний реагирует с водой:
Mg (раск.) + Н2О = MgO + H2^;
Щелочи на магний не действуют, в кислотах он растворяется легко с выделением водорода:
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2;
При нагревании на воздухе магний сгорает, с образованием оксида, также с азотом может образовываться небольшое количество нитрида:
2Mg + О2 = 2MgO;
3Mg + N2 = Mg3N2
Источник: Википедия
|
