Амальгама натрію

Ама́льгама на́трію – сплав ртуті та натрію з загальною формулою Na(Hg). Термін амальгама використовується для позначення сплавів, інтерметалічних сполук і розчинів (як твердих, так і рідких), у яких ртуть є основним компонентом. Амальгаму натрію часто застосовують у реакціях як сильний відновник, що має значно зручніші та безпечніші властивості в роботі порівняно з чистим металічним натрієм. Вона менш небезпечно реагує з водою, і її часто використовують у вигляді водних суспензій.

Амальгаму натрію використовували як реагент ще у 1862 році^[1]. Метод її синтезу описав Дж. Альфред Венклін у 1866 році^[2].

Поняттю «амальгама натрію» не приписано якоїсь однієї конкретної хімічної формули. Добре визначеними інтерметалічними сполуками є Na₅Hg₈ та Na₃Hg. В амальгамах натрію відстані Hg—Hg збільшені приблизно до 5 Å порівняно з близько 3 Å для самої ртуті^[3]. Зазвичай амальгами класифікують за масовою часткою натрію. Амальгами, що містять 2% Na, є твердими речовинами за кімнатної температури, тоді як деякі більш розбавлені амальгами залишаються рідкими^[4].

Металічний натрій розчиняється у ртуті екзотермічно (тобто з виділенням значної кількості теплоти), тому процес утворення амальгами натрію є досить небезпечним через ризик утворення іскр та розбризкування металу^[5]. Ця взаємодія викликає локальне закипання ртуті, через що синтез зазвичай проводять у витяжній шафі, часто із застосуванням безповітряних методів (наприклад, під шаром безводного рідкого парафіну чи мінеральної оливи). У лабораторних умовах амальгаму натрію можна приготувати шляхом розчинення шматочків металічного натрію у ртуті або навпаки (додаванням ртуті до натрію)^[6][7][8]. Також амальгами натрію різної концентрації можна придбати у готовому вигляді у постачальників хімічних реактивів.

Амальгама натрію є побічним продуктом виробництва хлору методом електролізу з ртутним катодом. У такому електролізері ропа (концентрований розчин хлориду натрію) піддається електролізу між рідким ртутним катодом та титановим або графітовим анодом. На аноді виділяється хлор, тоді як натрій, що утворюється на катоді, розчиняється у ртуті, утворюючи амальгами натрію. Зазвичай цю амальгаму відводять і піддають взаємодії з водою в окремому реакторі для отримання газуватого водню, концентрованого розчину гідроксиду натрію та регенерації ртуті, яку повертають назад у технологічний процес. Теоретично вся ртуть має повністю циркулювати в замкнутому циклі, проте на практиці незначна її частина неминуче втрачається. Через серйозні побоювання щодо потрапляння ртуті в навколишнє середовище, процес із ртутними катодами повсюдно замінюють установками, що використовують менш токсичні типи катодів (наприклад, мембранний метод).