Номер 9, страница 159 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

9. Подготовьте сообщение об истории открытия одного из щелочных металлов, о его свойствах и применении.

В качестве примера щелочного металла для сообщения был выбран натрий (Na).

История открытия

Соединения натрия, такие как поваренная соль ($NaCl$) и сода ($Na_2CO_3$), известны человечеству с древних времен. Однако в чистом виде металлический натрий был выделен лишь в XIX веке. В 1807 году английский химик и физик сэр Гемфри Дэви впервые получил металлический натрий путем электролиза расплавленного едкого натра (гидроксида натрия, $NaOH$). Это открытие стало возможным благодаря изобретению мощного источника электрического тока — вольтова столба. Дэви также использовал этот метод для выделения калия, другого щелочного металла, несколькими днями позже.

Название "натрий" происходит от латинского слова natrium, которое, в свою очередь, происходит от древнеегипетского "натр" — так называли природную соду. Символ элемента $Na$ был предложен Йёнсом Якобом Берцелиусом. В английском и французском языках используется название "sodium", происходящее от арабского suda (головная боль), так как карбонат натрия применялся в качестве лекарства от головной боли.

Ответ: Металлический натрий был впервые получен английским ученым Гемфри Дэви в 1807 году методом электролиза расплавленного гидроксида натрия. Его соединения были известны с древности.

Свойства

Натрий — это щелочной металл, расположенный в 1-й группе, 3-м периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Его атомный номер — 11, атомная масса — 22,99.

К физическим свойствам натрия относятся: это серебристо-белый, очень мягкий и легкий металл, который легко режется ножом. Его плотность ($0,97 \text{ г/см}^3$) меньше плотности воды, поэтому он плавает на ее поверхности. Он имеет низкую температуру плавления ($97,81^\circ\text{C}$) и кипения ($883^\circ\text{C}$). Свежий срез натрия блестит, но на воздухе быстро тускнеет, покрываясь пленкой оксидов и карбоната.

Химические свойства натрия обусловлены его высокой активностью. Он является одним из самых химически активных металлов, легко отдает свой единственный валентный электрон, образуя ион $Na^+$. Натрий бурно реагирует с водой с выделением водорода и образованием гидроксида натрия (щелочи). Реакция сопровождается сильным разогревом, и выделяющийся водород может воспламениться:
$2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 \uparrow$
На воздухе натрий горит ярким желтым пламенем, образуя в основном пероксид натрия ($Na_2O_2$). Он также активно взаимодействует с неметаллами (галогенами, серой, фосфором) и кислотами. Из-за высокой реакционной способности натрий хранят под слоем керосина или минерального масла, чтобы предотвратить его контакт с влагой и кислородом воздуха.

Ответ: Натрий — мягкий, легкий, серебристо-белый металл с низкой температурой плавления. Он обладает высокой химической активностью, бурно реагирует с водой и кислородом воздуха, поэтому требует особых условий хранения.

Применение

Благодаря своей высокой реакционной способности и уникальным физическим свойствам натрий и его соединения нашли широкое применение в различных областях науки и техники.

В металлургии и химической промышленности натрий используется как сильный восстановитель для получения тугоплавких металлов, таких как титан и цирконий, из их соединений (натриетермия). Он применяется в производстве многих соединений натрия, например, пероксида ($Na_2O_2$) и цианида ($NaCN$). В органическом синтезе натрий используется в качестве катализатора и восстановителя.

В теплотехнике жидкий натрий (и его сплав с калием, Na-K) является эффективным теплоносителем. Его применяют в системах охлаждения ядерных реакторов на быстрых нейтронах и в клапанах мощных поршневых двигателей для отвода тепла.

В светотехнике пары натрия используются в газоразрядных натриевых лампах высокого и низкого давления. Эти лампы отличаются высокой светоотдачей и экономичностью, они дают характерный монохроматический желтый свет и широко применяются для освещения улиц, тоннелей и площадей.

Соединения натрия играют огромную роль в жизни человека. Хлорид натрия ($NaCl$) — это поваренная соль. Гидроксид натрия ($NaOH$) используется в производстве мыла, бумаги и искусственных волокон. Карбонат натрия ($Na_2CO_3$) — в стекольной промышленности. Гидрокарбонат натрия ($NaHCO_3$) — это пищевая сода.

Ответ: Натрий применяется в качестве теплоносителя в ядерных реакторах, в производстве экономичных натриевых ламп, как восстановитель в металлургии и в химическом синтезе. Его многочисленные соединения (соль, сода, щелочь) имеют огромное промышленное и бытовое значение.