המאפיינים של מתכת נתרן

הצפיפות של מתכת נתרן

הצפיפות של מתכת נתרן היא 0.97 גרם לסנטימטר מעוקב (גרם/ס"מ). זוהי מתכת כבדה יחסית עם צפיפות גבוהה מהממוצע של רוב היסודות הכימיים שלה. בשל הצפיפות הגבוהה שלה, מתכת נתרן יכולה לשמש כמקור מיגון קרינה. למעשה, הוא בין החומרים היעילים ביותר המשמשים בכורים גרעיניים כבולם נויטרונים. הסיבה לכך היא המספר האטומי הגבוה שלו והנטייה הנמוכה לפיזור נויטרונים. צפיפות הנתרן מעט פחותה מזו של מים, מה שהופך אותו מתאים לשימוש בסביבות ימיות בהן הסיכון לקורוזיה גבוה.

נקודת התכה של מתכת נתרן

נקודת ההיתוך של מתכת נתרן היא 495 מעלות צלזיוס. זוהי מתכת תגובתית מאוד, אשר נובעת מנקודת ההתכה הנמוכה שלה. כשהטמפרטורה תעלה מעל 495 מעלות צלזיוס, הנתרן הנוזלי יתחיל להתאדות וליצור אדי נתרן בלתי מזיקים. נקודת ההיתוך הנמוכה של נתרן הופכת אותו לאידיאלי ליציקה. טכניקה זו משמשת בדרך כלל בעת יצירת תבניות לחומרים אחרים או לשימוש ביצירת תכשיטים. בהתחשב בנקודת ההתכה הנמוכה של נתרן, כפפות עבודה ומשקפי מגן נחוצים בעת הטיפול בו.

נקודת רתיחה של מתכת נתרן

נקודת הרתיחה של מתכת נתרן היא 932 מעלות צלזיוס. זה רק מעט מעל נקודת ההיתוך, מה שאומר שהמצב הנוזלי של הנתרן יהפוך במהירות לאבקה יבשה ברגע שהטמפרטורה שלו תגיע ל-932 מעלות צלזיוס. אפשר להפחית את נקודת הרתיחה של נתרן על ידי ערבוב עם מים. בשילוב עם מים, נתרן ירתח ב-719 מעלות צלזיוס. זה נמוך מנקודת הרתיחה הרגילה של נתרן, מה שהופך אותו לתהליך שימושי ביישומים תעשייתיים שונים.

צבע של מתכת נתרן

צבעה של מתכת הנתרן הוא כסף-לבן. מכיוון שמדובר במתכת מאוד תגובתית, היא תיצור שכבה של נתרן הידרוקסיד (NaOH) כאשר היא נחשפת לאוויר. זה יוצר שכבת הגנה המונעת מהנתרן להגיב נוסף עם מולקולות חמצן נוספות. צבע שכבת הנתרן הידרוקסיד יהיה תלוי בעובי שלה. צבעה של שכבת ההידרוקסיד צהוב אם היא דקה, אך היא תהפוך אטומה ולבנה כאשר היא עבה מספיק כדי לחמצן לחלוטין את זיהומי הנתרן והפחמן המצויים במתכת.

חוקת מתכת נתרן

לאטום הנתרן יש רדיוס אטומי של 129 pm ואנרגיית יינון ראשונה של 972 קילו-ג'יי/מול. יש לו אלקטרון אחד לכל יון, מה שנותן לנתרן מעטפת ערכיות מלאה. המשמעות היא שלאטום הנתרן יש תצורת אלקטרונים יציבה עם אלקטרון בודד מחוץ למעטפת הערכיות. אטום נתרן אחד יצור יון Na+ אחד, ויון נתרן אחד יצור יון Na אחד. המטען החיובי של יון Na+ מאוזן על ידי המטען השלילי מהאלקטרון האחד במעטפת הערכיות. המטען החיובי של יון Na מאוזן על ידי המטען השלילי משני אלקטרונים במעטפת הערכיות.

תכונות של מתכת נתרן מוצק

מבנה הגביש של מתכת נתרן הוא משושה. נקודת ההיתוך שלו, המוליכות הירודה והקורוזיביות שלו נובעים כולם ממבנה הגביש שלו. המבנה המשושה של הנתרן מקשה על ההמסה ולכן מתאים לשימוש בחומרים עמידים בחום. נתרן גם לא מומס בקלות. זאת הודות לזיקה הגבוהה שלו למים, מה שגורם להם להיות פחות תגובתיים ממתכות אחרות. מבנה הגביש המשושה של נתרן אחראי גם למוליכות הירודה שלו.

תכונות של מתכת נתרן נוזלית

למצב הנוזלי של מתכת נתרן יש צפיפות של 0.97 גרם/ס"מ. זוהי מתכת רכה עם צבע כסוף. נקודת הרתיחה של מתכת נתרן היא 932 מעלות צלזיוס. זוהי מתכת תגובתית מאוד, אשר נובעת מנקודת התכה נמוכה, נקודת רתיחה גבוהה וצפיפות נמוכה. מתכת נתרן מסיסה מאוד במים ותגיב בצורה אקסותרמית כאשר באים איתה במגע. לאור נקודת הרתיחה הנמוכה שלו, נתרן יכול לשמש גם כנוזל העברת חום לתהליכים תעשייתיים הדורשים שינויי טמפרטורה קיצוניים.

סיכום

המאפיינים של מתכת נתרן חושפים כי מדובר במתכת תגובתית ביותר עם יישומים תעשייתיים רבים. בשל נקודת ההיתוך הנמוכה שלו, המוליכות הירודה ונקודת הרתיחה הגבוהה, הוא מתאים יותר לשימוש כמגיב כימי או כמקור להגנה מפני קרינה ולא כחומר מבני. עם אמצעי הזהירות הנכונים, ניתן לטפל בבטחה במתכת נתרן בסביבת מעבדה. ניתן להפיק אותו ממקורות שונים שבהם הוא מתרחש באופן טבעי.