Tính chất vật lý

Natri ở điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn là một kim loại mềm, màu bạc, khi bị ôxy hóa chuyển sang màu trắng xám trừ khi nó được cất giữ trong dầu hoặc khí trơ. Natri có thể bị cắt dễ dàng bằng dao, và là một chất dẫn nhiệt và điện tốt. Các tính chất này thay đổi rõ rệt khi tăng áp suất: ở 1,5 Mbar, màu sắc thay đổi từ bạc sang đen; ở 1,9 Mbar vật liệu trở nên trong, có màu đỏ; và ở 3 Mbar natri là chất rắn trong suốt không màu. Tất cả các đồng phân ở áp suất cao này là chất cách điện và electride.[2]

Khi natri hoặc các hợp chất của natri cháy, chúng chuyển thành màu vàng,[3] do các electron ở lớp 3s của natri bị kích thích phát ra photon khi chúng từ phân lớp 3p trở về 3s; bước sóng của các photon này tương ứng với đường D có giá trị 589,3 nm. Tương tác orbitan liên quan đến electron trong phân lớp 3p chia đường D thành 2; cấu trúc siêu mịn liên quan đến cả hai orbitan tạo ra nhiều đường hơn.[4]

Tính chất hóa học

Natri thường ít phản ứng hơn kali và phản ứng mạnh hơn liti.[5] Natri nổi trong nước và có phản ứng mãnh liệt với nước, tạo ra hiđrô và các ion hiđrôxit. Nếu được chế thành dạng bột đủ mịn, natri sẽ tự bốc cháy trong không khí.[6] Kim loại natri có tính khử mạnh, để khử các ion natri cần −2,71 vôn.[7] Do đó, để tách natri kim loại từ các hợp chất của nó cần sử dụng một lượng năng lượng lớn.[6] Tuy nhiên, kali và liti còn có mức âm nhiều hơn.[8]

Đồng vị

Có 20 đồng vị của natri đã được biết đến. Đồng vị ổn định duy nhất là 23Na. Natri có hai đồng vị phóng xạ nguồn gốc vũ trụ là (22Na, chu kỳ bán rã = 2,605 năm; 24Na, chu kỳ bán rã ≈ 15 giờ). Tất cả các đồng vị còn lại có chu kỳ bán rã nhỏ hơn một phút.[9] Hai đồng phân hạt nhân đã được phát hiện, đồng phân có thời gian tồn tại lâu hơn 24mNa có chu kỳ bán rã khoảng 20,2 micro giây. Phát xạ neutron cấp, như các vụ tai nạn hạt nhân, chuyển đổi một số 23Na trong máu người thành 24Na; bằng cách đo hàm lượng 24Na tương quan với 23Na, liều trị phát xạ nơtron cho bệnh nhân có thể tính toán được.[10]

Sự phổ biến

23Na được tạo ra từ quá trình đốt cháy cacbon trong các sao bởi sự hợp hạch của hai nguyên tử cacbon; quá trình này cần nhiệt độ trên 600 megakelvin và ngôi sao có khối lượng ít nhất bằng 3 lần khối lượng Mặt Trời.[11] Natri là nguyên tố tương đối phổ biến trong các ngôi sao và quang phổ vạch D của nguyên tố này là nằm trong số các vạch rõ nhất từ ánh sáng của các sao.

Natri chiếm khoảng 2,6% theo khối lượng của vỏ Trái Đất, làm nó trở thành nguyên tố phổ biến thứ sáu nói chung và là kim loại kiềm phổ biến nhất.[12] Trong môi trường liên sao, natri được xác định bằng đường D; mặc dù nó có nhiệt độ hóa hơi cao, sự phổ biến của nó cho phép tàu Mariner 10 phát hiện nó trong khí quyển của Sao Thủy.[13] Natri còn được phát hiện trong ít nhất một sao chổi; các nhà thiên văn học trong quá trình quan sát sao chổi Hale-Bopp năm 1997 đã quan sát được đuôi sao chổi bằng natri, nó bao gồm các nguyên tử trung hòa điện và kéo dài khoảng 50 triệu km.[14]