Natrium: Het element

Humprey Davy heeft voor het eerst door middel van elektrolyse het element Natrium (Engels: sodium) geïsoleerd uit Natriumhydroxide. Natrium is een gevaarlijk reactief metaal. Door teveel aan natrium worden nieren en hart extra belast en kan hoge bloeddruk ontstaan. Teveel aan natrium verhoogt de kans op hart- en vaatziekten. Een tekort aan natrium komt in Nederland nauwelijks voor omdat het metaal in praktisch alle voeding aanwezig is. Een tekort wordt meestal veroorzaakt door verlies van natrium via zweet bij langdurige inspanning. Hierdoor ontstaan verschijnselen van uitdroging bij duursporters.

Periodiek systeem, natrium atoomnummer 11 / Bron: DePiep, Wikimedia Commons (CC BY-SA-3.0)

Zuiver natrium kan met een mes gesneden worden / Bron: Dnn87, Wikimedia Commons (CC BY-SA-3.0)

Eigenschappen van het element natrium

Algemeen

Naam	Symbool	Atoomnummer	Groep	Periode	Blok	Reeks	Kleur
Natrium	Na	11	Alkalimetalen: Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Cesium, Francium	Periode 3	Blok S	Alkalimetaal	Zilver wit

Chemische eigenschappen

Atoommassa (u)	Elektronenschil	Oxidatie- staten	Elektro- negativiteit (Pauling)	Atoomstraal (pm)	Ionisatie- potentiaal KJ/mol	Atoomstructuur (stapeling)
22,99	Ne 3S1	+1	0,93	186	1e 496 2de 4562 3de 6910	Kubisch Ruimtelijk Centeerd

Fysische eigenschappen

Dicht- heid g/cm3	Hard- heid Mohs	Smelt- punt (°C)	Kook- punt (°C)	Smelt- warmte	Verdamping- warmte KJ/mol	Specifieke- warmte J/kg.°C	Elektrische- weerstand microhm.cm	Warmte- geleiding W/m.(°C)	Aggregatie- staat 20°C
0,97	0,5	98	1155	2,6	97	1230	4,2	140	Vast

Natriumchloride NaCl ofwel 'keukenzout' / Bron: W.J.Pilsak, Wikimedia Commons (CC BY-SA-3.0)

Voorkomen

Natrium is een zacht metaal dat met een mes gesneden kan worden.Naast de verschijning in natriumchloride (zout) komt natrium voor in mineralen zoals: amfibool, cryoliet, haliet en zeoliet..

Isotopen
Er zijn in totaal 13 verschillende isotopen van natrium bekend. 23Na is de enige stabiele. 22Na en 24Na zijn de enige van nature aanwezige radioactieve isotopen.

Winning

Natrium wordt geproduceerd door elektrolyse van natriumchloride of natriumhydroxide.

Natrium hydroxide Na(OH) een witte hygroscopische stof, ook caustische- of bijtende soda genoemd.Onder warmte ontwikkeling lost het op in water, een oplossing die natronloog heet. Zeer corrosief en veroorzaakt brandwonden. / Bron: Walkerma, Wikimedia Commons (Publiek domein)

Gebruikseigenschappen

Natrium is een zacht en licht metaal (zoals alle alkalimetalen) dat agressief reageert met andere elementen. Daarom komt natrium niet als element voor in de natuur. Natrium reageert snel met water, sneeuw en ijs, waarbij natriumhydroxide Na(OH) en waterstof (H) wordt gevormd. Natrium drijft op water. De reactie verloopt als volgt:

2 Na(s) + 2 H2O → 2 Na+(aq) + 2 OH -(aq) + H2(g) + warmte

Het natrium zweeft als een waterdruppel op een gloeiende plaat over het wateroppervlak. De ontstane warmte wordt verdeeld tussen water en natrium. In het water treedt door de hoge soortelijke warmte van water nauwelijks temperatuursverhoging op. Het natrium stijgt snel in temperatuur omdat waterstof het natrium isoleert van het water:
[OLIST]Smelten van natrium
Ontbranden van het gevormde waterstof
Koken van natrium.
Er volgt een explosie[/OLIST]

De reactie van natrium met alcohol verloopt op vergelijkbare wijze.

Vervolg gebruikseigenschappen

Natrium vormt een van de lichaams-elektrolieten. Het meeste natrium bevindt zich in het bloedplasma en speelt een rol in de vochtbalans van het lichaam. Het heeft een belangrijke rol bij het overbrengen van zenuwimpulsen en bij samentrekken van spieren en de zenuwprikkel geleiding. Het heeft een groot aandeel in de regeling van de bloeddruk. De totale hoeveelheid natrium in het lichaam wordt binnen grenzen gehouden door volume sensoren in de grote bloedvaten. De zoutbalans zorgt dat plasmavolume en bloeddruk op peil blijven.
Natrium is het belangrijkste element van de alkalimetalen. De aardkorst bestaat voor 3% uit natrium en zijn verbindingen en na chloor het meest voorkomende element opgelost in zeewater. Belangrijkste natrium zouten in de natuur zijn natriumchloride (zout), natriumcarbonaat (soda), natriumboraat (borax), natriumnitraat en natriumsulfaat. Natrium zouten komen voor in zeewater, zoute- en alkalische meren en in mineraal- en bronwater.
Natrium reageert niet met stikstof (N), wel met ammoniak (NH3) tot natriumamide (NaNH2), het natriumzout van ammoniak:
2Na + 2NH3→ 2NaNH2 + H2.
Natriumamide reageert agressief met water.
Natrium en waterstof reageren bij temperatuur boven 200ºC, tot natriumhybride (NaH).
Natrium reageert nauwelijks met koolstof.
Natrium reageert met halogenen. Natrium reageert met verschillende metaalhalogeniden. Halogeniden of haliden is de verzamelnaam voor alle zouten die een verbinding tussen een metaal en een halogeen zijn. In de organische chemie wordt de benaming gebruikt voor verbindingen waarin een waterstofatoom vervangen is door een halogeen-atoom. Naast de klassieke halogeniden zijn een aantal verbindingen van waterstof ook als halogeniden te beschouwen.

De halogenen en halogeniden:

Fluor (F−) - Fluoriden

Chloor (Cl−) - Chloriden

Broom (Br−) - Bromiden

Jodium (I−) - Jodiden

Astatium (At−) - Astatiden

Waterstof (H−) - Hydriden

Toepassingen

In zijn metallische vorm is natrium onmisbaar voor het produceren van esters en een aantal organische componenten.
Natriumchloride (keukenzout), is van vitaal belang voor mens en dier.
In metaallegeringen voor verbetering van de mechanische eigenschappen.
Gekoppeld aan vetzuren vormt het in water oplosbare zouten (zeepfabricage).
In legeringen met kalium vormt natrium (NaK), dat gebruikt wordt om warmte te transporteren in bijvoorbeeld kerncentrales.
Als koelmiddel in kleppen van verbrandingsmotoren.
Natrium wordt gebruikt voor straatverlichting en autolampen, licht is geel en beter zichtbaar in mist.
Natronloog (NaOH) gebruikt als grondstof voor zeep, papier en rayon vezels.
Natriumcarbonaat) Na2CO3 (soda) wordt gebruikt in de glasindustrie; verzacht hard water; verwijdert olievlekken.
Natriumbicarbonaat NaHCO3 (zuiveringszout) wordt o.a gebruikt voor het maken van taart.
Na-glutamaat, gebruikt als smaakstof.
Na-benzoaat, gebruikt als conserveermiddel in levensmiddelen in blik.
Natrium is overvloedig in sterren aanwezig en verantwoordelijk voor een groot deel van het sterrenlicht.

Milieu en volksgezondheid

Voor natrium is geen aanbevolen dagelijkse aanbevolen hoeveelheid vastgesteld. Aangenomen wordt dat per dag niet meer dan 500 mg natrium of 1,5 g keukenzout nodig is om in de behoefte te voorzien. Natrium komt voor in veel voeding, bekendste voorbeeld is NaCl (keukenzout).
Contact tussen natrium en water geeft natrium hydroxide damp, wat irritatie van huid, ogen, neus en keel tot gevolg heeft. Blootstelling aan hoge concentraties natrium resulteert in ademnood. Huidcontact kan jeuk, tintelingen, verbranding. Oogcontact met natrium kan resulteren in gezichtsverlies.
In poedervorm reageert natrium explosief met water. Omdat in de lucht ook water aanwezig is moet natrium onder olie bewaard worden.