Žiupsnelis natrio | gamtos chemija

Žiupsnelis natrio | gamtos chemija

Anonim

Dalykai

  • Natris

Natris, visur esantis gyvuose organizmuose, vandenynuose ir mineraluose - iki stalo druskos - gali atrodyti kaip vienas įprastesnių elementų. Margit S. Müller pabrėžia, kodėl mes, kaip pasakų karalius, neturėtume to laikyti savaime suprantamu dalyku.

Senoje rytų Europos pasakoje karalius prašo trijų savo dukterų apibūdinti jų meilę jam. Nors dvi dukros savo meilę lygina su deimantais, perlais ir auksu, trečioji mergaitė pareiškia: „Tėve, aš tave myliu labiau nei druską“. Giliai įžeistas, kad turi būti prilygintas kažkam tokiam įprastam, karalius ją ištremia. Princesė dingsta iš karalystės ir, pasitelkusi šiek tiek raganavimo, daro visą druską. Pasakojimas įtikina karalių ir skaitytoją apie, regis, kasdieniškų dalykų, tokių kaip druska, svarbą. Kad ta pati mintis būtų be raganavimo, mokslas turėjo būti kur kas ilgesnis.

Elementai, kurie sudaro tai, ką mes vadiname stalo druska, natriu ir chloru, abu yra susiję su seru Humphry Davy. Davy atrado natrį 1807 m., Išskirdamas jį iš natrio hidroksido per elektrolizę, ir 1811 m. Jis davė chlorą savo vardu, po to, kai vienareikšmiškai pripažino jį grynu elementu - nors 1774 m. Jį atrado švedų chemikas Carlas Wilhelmas Scheele, tuo metu jis buvo laikomas chloru. būti mišiniu su deguonimi.

Image

Vaizdas: © ISTOCKPHOTO.COM/STEVENALLAN

Natris - šarminis metalas, ypatingai reaguojantis su deguonimi ir vandeniu - buvo kruopščiai apibūdinamas metais po jo atradimo. Ataskaitos, datuojamos daugiau nei 150 metų, aiškiai apibūdina 1, 2 jo chemines ir fizikines savybes, visų pirma ryškiai geltoną liepsną ir oksidaciją su vandeniu, kuris išskiria vandenilio dujas taip greitai, kad natrio fragmentai atrodo „šokantys“ vandens paviršiuje. Šiose ankstyvosiose ataskaitose ne tik pateikiama vertinga cheminė informacija, bet ir parodytas didelis jaudulys, atsirandantis dėl mokslinio smalsumo: skaitytojas, pavyzdžiui, gali sužinoti, kaip, paspaudus mentelę natrio gabalėliams, žvalgantiems vandenyje, garsus sprogimas sukels vandens fontaną. ir dubenio suplakimas 1 . Intensyviai geltona natrio spalva, skleidžianti liepsną, buvo naudojama gražiai fejerverkams.

1957 m. Pirmasis atominis reaktorius, tapęs komerciniu energijos šaltiniu, buvo atšaldytas natriu. Geresnis šilumos laidininkas nei vanduo. Tai yra skystis, kurio garų slėgis yra žemas - apie 260 ° C - temperatūra, kurioje veikė reaktorius. Nors „Natrio reaktoriaus eksperimentas“ po kelerių metų buvo pražūtingas, jo metu buvo pažeista šerdis ir šiek tiek radioaktyvumo, jis parodė natrio kaip aušinimo skysčio galimybę 3 .

Vis dėlto svarbiausias natrio vaidmuo gali būti biologijoje. Nors jo dalyvavimas hipertenzijoje ir širdies ligose davė blogą vardą, natris iš tikrųjų mus palaiko. Mūsų ląstelės nuolat balansuoja aukštoje kalio ir mažoje natrio koncentracijoje ląstelėse (∼ 140 mM K +, ∼ 15 mM Na + ), o išorėje jos pasiskirsto priešingai (∼ 5 mM K +, ∼ 150 mM Na + ). Ši pusiausvyra yra esminė beveik visko, ką darome, dalis, pradedant regėjimu ir mąstymu, jau nekalbant apie kvėpavimą ir širdies plakimą. Baltymai, esantys specifinių „sužadinamųjų“ ląstelių membranoje, sudaro natrio kanalus, kuriuos atidaro gaidukas (ligando surišimas arba membranos įtampos pasikeitimas), kad į ląstelę galėtų patekti greitas Na + jonų srautas. Tai reguliuoja sekreciją endokrininėse ląstelėse, susitraukimą raumenų ląstelėse ir neurotransmisiją nervų ląstelėse - komunikacijos kelią smegenyse.

Tiesą sakant, šio natrio antplūdžio sutrikdymas yra labai efektyvus būdas ką nors nužudyti. Tetrodotoksinas (TTX), junginys, randamas pūkuotose žuvyse (arba fugu) ir blokuojantis nervinėse ląstelėse esančius natrio kanalus, turinčius įtampą, yra viena iš labiausiai nuodingų medžiagų žemėje ir neturi žinomo priešnuodžio. Apsinuodijus pakankama doze - dažniausiai praryjant per nepakankamai kruopščiai paruoštus fugu patiekalus - per kelias minutes ar valandas kvėpavimo nepakankamumas gali mirti. Tačiau dėl tų pačių savybių TTX yra labai vertingas tyrimų įrankis tiriant nervinius tinklus, kurie sudaro smegenų darbo pagrindą, apie kurį mes tik pradedame suprasti.

Chemikai taip pat neseniai įgijo stebinantį supratimą apie paties natrio prigimtį. Yanming Ma ir bendradarbiai pademonstravo 4, kad suspaudimas dramatiškai keičia metalo optines savybes. Dėl padidėjusio slėgio natrio iš eilės netenkama matomos šviesos atspindžio, paverčiant jį skaidria medžiaga maždaug 200 GPa greičiu. Šis perėjimas priskiriamas hibridizacijai tarp p ir d elektronų, kuriuos atstumia šerdies elektronai, kad užimtų tarpus tarp natrio grotelių.

Nuo fejerverkų ir branduolinių reaktorių iki žmogaus smegenų ir struktūrinių įžvalgų, be abejo, natris yra įdomios mokslo atradimų istorijos dalis, kurios dar nėra akivaizdoje.

Šis rašinys buvo pasirinktas kaip laureatas mūsų rašymo konkurse, daugiau informacijos rasite šio mėnesio redakcijoje p901 .