Na hóa trị mấy? Tính chất của Natri và các hợp chất quan trọng của Na

Khi học hóa các em sẽ gặp các bài tập, cũng như các phản ứng có sự góp mặt của Sodium. Vậy Sodium là gì? Sodium hóa trị mấy? Sodium có những tính chất hóa học như thế nào? Cách điều chế và ứng dụng của Sodium ra sao? Cùng tìm hiểu và bỏ túi những kiến thức hóa học bổ ích với những kiến thức và thông tin bổ ích trong bài viết này nhé!

Sodium (Na) là một nguyên tố trong bảng tuần hoàn hóa học với số nguyên tử là 11. Nó thuộc nhóm alkali và có khối lượng nguyên tử xấp xỉ 22,99. Sodium có màu trắng bạc, mềm, có tính kim loại và có khả năng dẫn điện tốt.

Na là gì?

Sodium là một kim loại kiềm, có khả năng tạo thành ion dương $N a^{+}$ trong các phản ứng hóa học. Nó là một nguyên tố rất phổ biến trong tự nhiên và được tìm thấy trong nước biển, các khoáng chất, và đất đai. Sodium cũng là một thành phần quan trọng trong muối bình thường (muối biển) và trong một số loại muối khác được sử dụng trong công nghiệp và nấu ăn.

Sodium có nhiều ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày. Nó được sử dụng trong sản xuất soda, xà phòng, thuốc nổ, và các hợp chất khác. Sodium cũng là một thành phần quan trọng trong điện giải, nghĩa là quá trình tách các chất tan thành các ion dùng trong pin, điện phân, và các ứng dụng điện hóa khác.

Nguyên tử khối của Sodium là 22,99 (~23). Với số hiệu nguyên tử là 11 nên cấu hình electron của Sodium như sau: $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{1}$ , viết ngắn gọn thành: $[N e] 3 s^{1}$ . Với 1 electron ở lớp ngoài cùng nên dễ mất 1 e để tạo thành ion dương. Vì vậy mà Sodium (Na) là một kim loại hoạt động mạnh.

Cấu hình electron của Sodium (Na)

Sodium (Na) có số oxi hoá là 1+. Điều này có nghĩa là trong các phản ứng hóa học, nguyên tử Sodium cần mất một điện tử để đạt được cấu hình electron bền nhất. Khi mất điện tử này, Sodium trở thành một ion dương với điện tích dương +1, được ký hiệu là $N a^{+}$ .

Sodium đã được phát hiện và được biết đến từ thời cổ đại. Người Ai Cập cổ đại và người Hy Lạp đã nhận ra sự tồn tại của muối Sodium trong nước biển và các tầng đá muối.

Lịch sử của nguyên tố Sodium (Na)

Sodium được xem là một nguyên tố hóa học riêng biệt và được xác định là một nguyên tố kim loại kiềm trong bảng tuần hoàn các nguyên tố. Trong thế kỷ 19, các nhà khoa học như Humphry Davy đã nghiên cứu và phân tích tính chất của Sodium, đóng góp quan trọng cho sự hiểu biết hiện tại về nguyên tố này.

Trong thế kỷ 20, Sodium đã trở thành một thành phần quan trọng trong nhiều quá trình công nghiệp hóa chất. Với khả năng tạo ra các hợp chất khác nhau như Sodium hydroxide, Sodium carbonate và nhiều hợp chất khác, Sodium đã được sử dụng trong sản xuất xà phòng, chất tẩy rửa, thuốc nhuộm, giấy, thủy tinh và nhiều ngành công nghiệp khác.

Sodium (Na) có những tính chất vật lý sau:

Tính chất vật lý của Sodium (Na)

Trạng thái vật lý: Sodium là một kim loại ở nhiệt độ và áp suất thông thường. Nó tồn tại dưới dạng chất rắn ở nhiệt độ phòng.
Kiểu mạng tinh thể: Lập phương tâm khối.
Màu sắc và bề ngoài: Sodium có màu trắng bạc và có một bề ngoài nhẵn bóng.
Điểm nóng chảy: Sodium có điểm nóng chảy là khoảng $97, 72^{0} C$ ( $207, 9^{0} F$ ). Điểm nóng chảy thấp này cho phép Sodium dễ dàng tan chảy và sử dụng trong các ứng dụng hóa học và công nghiệp.
Điểm sôi: Điểm sôi của Sodium là khoảng $88^{0} C$ ( $1621^{0} F$ ). Khi được đun nóng đến điểm sôi, Sodium sẽ chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái hơi.
Khối lượng riêng: Khối lượng riêng của Sodium là khoảng $0, 97 g / c m^{3}$ . Điều này làm cho Sodium có mật độ thấp hơn nhiều so với nước.
Dẫn điện: Sodium là một chất dẫn điện tốt. Vì Sodium có khả năng chuyển giao dễ dàng các electron, nó được sử dụng trong các ứng dụng điện hóa như pin và điện phân.
Dẫn nhiệt: Sodium có khả năng dẫn nhiệt tương đối tốt. Điều này làm cho Natri được sử dụng trong các ứng dụng truyền nhiệt và làm mát.
Nhiệt biết Sodium: Khi đốt cháy hỗn hợp của Sodium, ngọn lửa bốc cháy có màu vàng.

Sodium là một nguyên tố hóa học có tính khử rất mạnh. Nó có thể phản ứng với các phi kim, acid, nước và hydrogen. Chi tiết như sau:

Các tính chất hóa học của Na

Na tác dụng với phi kim

Khi đốt cháy Sodium trong không khí hoặc oxygen, nó sẽ tạo ra các oxide thường, peoxide và supeoxide. Ngọn lửa của phản ứng có màu vàng đặc trưng dễ dàng nhận biết.

$4 N a + O_{2} \to 2 N a_{2} O$

$2 N a + C l_{2} \to 2 N a C l$

Na tác dụng với axit

Sodium có khả năng khử ion $H^{+}$ hay ( $H_{3} O^{+}$ ) trong các dung dịch acid loãng như HCl hoặc $H_{2} S O_{4}$ loãng,... Phản ứng sẽ tạo thành muối mới và giải phóng khí hidro.

$2 N a + 2 H C l \to 2 N a C l + H_{2}$

$2 N a + H_{2} S O_{4} \to N a_{2} S O_{4} + H_{2}$

Lưu ý, khi cho Sodium tiếp xúc trực tiếp với acid nó sẽ nổ. Vì vậy các em cần hết sức cẩn thận trong quá trình làm thí nghiệm hoặc nghiên cứu.

Na tác dụng với nước

Sodium có tính háo nước vì vậy mà nó tác dụng cực kỳ mãnh liệt khi gặp nước. Quá trình phản ứng sẽ tạo ra dung dịch kiềm và giải pháp khi hydrogen. Thường để bảo quản các kim loại kiềm, người ta sẽ sử dụng dầu hỏa.

$2 N a + 2 H_{2} O \to 2 N a O H + H_{2}$

Na tác dụng với hidro

Ở điều kiện áp suất lớn và nhiệt độ cao từ $350 - 400^{0} C$ , Sodium sẽ có phản ứng với khí hydrogen. Phản ứng hóa học tạo thành Sodium hydride ở thể rắn.

$2 N a + H_{2} \to 2 N a H$

Sodium (Na) có thể được điều chế bằng phương pháp điện phân muối Sodium trong điện giải hoặc bằng cách tái chế từ các hợp chất chứa Sodium khác. Dưới đây là hai phương pháp điều chế Sodium thông thường:

Cách điều chế Na hiện nay

Điện phân muối Sodium:
Bước 1: Muối Sodium (thường là muối Sodium chloride, NaCl) được chứa trong một dung dịch Sodium chloride nóng chảy.
Bước 2: Dung dịch Sodium chloride được đổ vào một điện giải (cell) có hai điện cực: một điện cực âm (cathode) và một điện cực dương (anode).
Bước 3: Khi áp dụng điện áp vào điện giải, ion $N a^{+}$ trong dung dịch di chuyển đến cathode và nhận electron, tạo thành Sodium kim loại.
Bước 4: Sodium kim loại được thu thập ở cathode và được chế phẩm thành các đơn vị Sodium.

$N a^{+} + e \to N a$

$2 C l^{-} - 2 e \to C l_{2}$

$2 N a C l (n / c) \to 2 N a + C l_{2} ↑$

Tái chế Sodium từ muối Sodium khác:
Bước 1: Sodium có thể được tái chế từ các hợp chất chứa Sodium, chẳng hạn như Sodium hydroxide (NaOH) hoặc Sodium carbonate ( $N a_{2} C O_{3}$ ).
Bước 2: Hợp chất chứa Sodium được đun nóng để phân hủy thành Sodium và các sản phẩm khí hoặc chất rắn khác.
Bước 3: Sodium kim loại được thu thập và tinh lọc để loại bỏ các tạp chất có thể có.

Cả hai phương pháp trên đều yêu cầu các biện pháp an toàn thích hợp do điện phân và xử lý chất cháy nổ có thể liên quan. Nên lưu ý rằng việc điều chế Sodium nên được thực hiện bởi những người có kinh nghiệm và trong một môi trường thích hợp như phòng thí nghiệm hoặc nhà máy sản xuất.

Trong tự nhiên, Sodium (Na) có 13 đồng vị đã được biết đến, có khối lượng nguyên tử từ 18 đến 30. Tuy nhiên, chỉ có một đồng vị ổn định là ${}^{23}N a$ , chiếm khoảng 100% tỷ lệ tự nhiên của Natri.

Trạng thái tự nhiên của Sodium (Na)

Sodium là một nguyên tố phổ biến trong vỏ Trái Đất, chiếm khoảng 2,6% theo khối lượng của vỏ Trái Đất. Điều này khiến Sodium trở thành nguyên tố phổ biến thứ tám nói chung và là kim loại kiềm phổ biến nhất.

Sodium được tìm thấy chủ yếu dưới dạng các hợp chất muối, như muối clorua Sodium (NaCl), trong các tầng đá muối và trong nước biển. Các mỏ muối trên toàn thế giới cũng là nguồn cung cấp quan trọng cho Sodium.

Một số hợp chất quan trọng của Sodium mà các em cần nắm được, bao gồm:

Hợp chất Sodium Nitrate ( $N a N O_{3}$ ) của Na

Muối Sodium chloride (NaCl): Đây là hợp chất muối Sodium phổ biến nhất. Sodium chloride được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, làm gia vị và bảo quản thực phẩm. Nó cũng được sử dụng trong công nghiệp hóa chất, xử lý nước, và nhiều ứng dụng khác.
Sodium hydroxide (NaOH): Còn được gọi là kiềm Sodium, Sodium hydroxide là một chất kiềm mạnh. Nó được sử dụng trong công nghiệp hóa chất, sản xuất xà phòng, làm sạch và xử lý nước.
Sodium carbonate ( $N a_{2} C O_{3}$ ): Còn được gọi là soda ash hoặc muối xà phòng, Sodium carbonate được sử dụng trong công nghiệp thuốc nhuộm, sản xuất thủy tinh, chất tẩy rửa, và sản xuất giấy.
Sodium hydrocarbonate ( $N a H C O_{3}$ ): Còn được gọi là baking soda, Sodium hydrocarbonate được sử dụng trong nấu ăn, nướng bánh, và cũng có ứng dụng trong chăm sóc cá nhân và làm đẹp.
Sodium Nitrate ( $N a N O_{3}$ ): Sodium Nitrate là một hợp chất quan trọng trong phân bón và chất bảo quản thực phẩm.
Sodium Silicate ( $N a_{2} S i O_{3}$ ): Sodium Silicate được sử dụng trong sản xuất chất tẩy rửa, chất đông đặc và trong công nghiệp thủy tinh.

Sodium được đưa vào ứng dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp và đời sống. Tiêu biểu phải nhắc đến:

Ứng dụng của Sodium (Na) rất phong phú

Công nghiệp hóa chất: Sodium được sử dụng làm chất khử trong nhiều quá trình công nghiệp, bao gồm việc khử các chất oxy hóa và tạo ra các chất hữu cơ. Nó cũng là thành phần chính của Sodium hydroxide và Sodium carbonate, được sử dụng trong sản xuất xà phòng, chất tẩy rửa như xà phòng, thuốc nhuộm, giấy và thủy tinh.
Xử lý nước: Sodium hydroxide (NaOH) được sử dụng trong quá trình xử lý nước để tăng độ kiềm và cân bằng pH. Nó có khả năng tẩy trắng, khử kim loại nặng và làm sạch nước.
Năng lượng: Sodium có thể được sử dụng trong các pin ion-liti có hiệu suất cao và có thể tái sử dụng. Nó cũng được sử dụng trong các hệ thống lưu trữ năng lượng.
Nấu ăn: Sodium chloride (muối bình thường) là một thành phần quan trọng của thực phẩm và gia vị. Nó được sử dụng để cung cấp hương vị mặn và cân bằng vị gia vị trong các món ăn.
Y học: Sodium có vai trò quan trọng trong cân bằng điện giải và chuyển hóa chất trong cơ thể. Nó cần thiết cho hoạt động thần kinh, cơ bắp và các quá trình sinh tổng hợp.
Sản xuất giấy: Sodium Carbonate (soda ash) được sử dụng trong quá trình sản xuất giấy để điều chỉnh độ kiềm của nước và điều chỉnh pH.
Công nghiệp thủy tinh: Sodium Silicate được sử dụng trong công nghiệp thủy tinh để tạo ra các sản phẩm thủy tinh và chất tạo màu.
Công nghiệp nhiệt điện: Sodium được sử dụng trong các thiết bị nhiệt điện để tạo ra hơi nước và sinh năng lượng điện.
Các ứng dụng khác: Sodium còn được sử dụng trong sản xuất chất tẩy rửa, chất đông đặc, chất tẩy trắng, và trong việc điều chỉnh pH trong các quá trình công nghiệp.

Bài viết của Admin không chỉ giúp các em giải thích được Na hóa trị mấy mà còn có nhiều cung cấp rất nhiều kiến thức hóa học bổ ích về Sodium. Sodium là một nguyên tố có ứng dụng cực kỳ rộng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của cuộc sống. Theo dõi Admin để đón đọc thêm nhiều nguyên tố hóa học khác trong bảng tuần hoàn hóa học Online trên FQA ngay các em nhé! Chúc các em đạt kết quả cao với môn hóa trung học phổ thông khi tận dụng FQA để cải tiến học tập cho bản thân.