ナトリウムの生産

ナトリウムはアルカリ金属族 (周期表の族 1) の元素であり、その記号はNaです。これはラテン語のnatriumに由来し、この名前はアレクサンドリア近くにあるナトロン渓谷から産出される炭酸ナトリウム鉱石 (トロナ) を指します。そしてカイロから。ポルトガル語で「ナトリウム」と言うのは、1807 年にハンフリー・デービーがこの元素を製造するために使用した苛性ソーダ(水酸化ナトリウム (NaOH)) にちなんでいます。

「アルカリ金属」という名前は、同じくこの金属族に属するナトリウムとカリウムが野菜の燃焼灰に含まれていたため、「灰」を意味するアラビア語の「アルカリ」に由来しています。

ナトリウムの生産 化学

O elemento sódio é um metal alcalino

金属ナトリウムは反応性の高い元素であり、自然発火し(灯油やベンゼンの入った容器に保管されるのはこのためです)、水と激しく反応して、それを持った人の皮膚を火傷します。

Reação violenta do sódio na água quebra recipiente de vidro
水中のナトリウムの激しい反応によりガラス容器が破損します*

この元素は自然界では単独では存在せず、そのイオン (Na +カチオン) の形でのみ存在し、食塩 (NaCl) などの化合物を形成します。したがって、実験室で製造する必要があります。

ナトリウムの生産 化学

この元素を製造する最初の方法は、前述の鉱物である炭酸ナトリウムと炭素の間の酸化還元反応によって行われました。

Na 2 CO 3 + 2 C → 2 Na + 3 CO

しかし、現在使用されている方法は、ハンフリー・デービーが使用した方法に基づいており、彼は苛性ソーダの火成電気分解を実行しました。つまり、溶融した水酸化ナトリウムに電流を流しました。現在、塩化ナトリウム – Na 2 CO 3と CaCl 2の混合物の火成電気分解が行われています。これは、塩化ナトリウム単独の融点が非常に高く、約 801 ℃に等しいためです。前述の混合物の融点は約 600 ℃ と低くなります。

以下は、食塩の電気分解がどのように起こるかを示す図です。

ナトリウムの生産 化学

Esquema de processo de eletrólise do cloreto de sódio (sal de cozinha)

塩は溶融しているため、培地中には Na +カチオンが存在します。したがって、発電機(上の図のセル)がオンになると、電極の一方に電子が供給され、その電極がカソード、つまり陰極になります。反対の電荷が互いに引き合うため、この負極は Na +カチオンを引き付け、これらのイオンは還元されます。つまり、電極 (カソード) から電子を受け取り、金属ナトリウムが形成されます。

陰極:Na + (ℓ) + e-Na (s)

もう一方の極では、塩化物陰イオン (Cℓ ) が酸化され、塩素ガスが生成されます。

ナトリウムの生産 化学

陰極:Na + (ℓ) + e-Na (s)
アノード: 2Cl (ℓ) → 2e + 1Cl 2 (g)____________
全体的な反応: Na + (ℓ) + 2Cl (ℓ)Na (s) + 1Cl 2 (g)

生成されるナトリウムには幅広い用途があり、最もよく知られているのは、街路や道路の特殊照明に使用されるナトリウム蒸気ランプ (黄色) の製造です。その最大の用途は、過酸化ナトリウム (Na 2 O 2 )およびシアン化ナトリウム (NaCN) の製造です。

*画像編集クレジット:

著者: タヴォロマン/ 出典: ウィキメディア・コモンズ