Natrium
Ini adalah logam lunak, putih keperakan, dan sangat reaktif. Natrium adalah logam alkali, berada pada golongan 1 tabel periodik, karena memiliki satu elektron di kulit terluarnya yang mudah disumbangkannya, menciptakan atom bermuatan positif-kation Na+. Satu-satunya isotop stabil adalah 23Na. Logam bebasnya tidak terdapat di alam, tapi harus dibuat dari
senyawanya. Natrium adalah unsur keenam paling melimpah dalam kerak bumi, dan terdapat di banyak mineral seperti feldspar, sodalit dan halit (garam batu, NaCl). Banyak garam natrium sangat larut dalam air: ion natrium telah dilindi oleh aksi air dari mineral Bumi selama ribuan tahun, dan dengan demikian natrium Dan klorin adalah unsur terlarut yang paling umum terjadi di lautan (berdasarkan berat).
Natrium pertama kali diisolasi oleh Humphry Davy pada tahun 1807 melalui elektrolisis natrium hidroksida. Di antara banyak senyawa natrium lain yang berguna, natrium hidroksida (lindi, English: lye) digunakan dalam pembuatan sabun, dan natrium klorida (garam dapur) adalah zat pencair es dan nutrisi untuk hewan termasuk manusia.
Natrium adalah unsur esensial untuk semua hewan dan beberapa tumbuhan. Ion natrium adalah kation utama pada cairan ekstraselular (extracellular fluid, ECF) dan karena itu merupakan penyumbang utama tekanan osmotik ECF dan volume kompartemen ECF. Hilangnya air dari kompartemen ECF meningkatkan konsentrasi natrium, suatu kondisi yang disebut hipernatremia. Kehilangan isotonik air dan
natrium dari kompartemen ECF mengurangi ukuran kompartemen tersebut dalam kondisi yang disebut hipovolemia ECF.
Dengan cara pompa natrium-kalium, sel manusia hidup memompa tiga ion natrium keluar dari sel sebagai ganti dua ion kalium yang dipompa masuk; membandingkan konsentrasi ion yang melintasi membran sel, dari dalam ke luar, kalium sekitar 40:1, dan natrium, sekitar 1:10. Pada sel saraf, muatan listrik melintasi membran sel sehingga memungkinkan transmisi impuls saraf-sebuah aksi potensial-ketika muatan itu dihamburkan; natrium memainkan peran penting dalam aktivitas itu.
Natrium pada suhu dan tekanan standar adalah logam lunak keperakan yang jika bereaksi dengan oksigen di udara dan membentuk natrium oksida berwarna putih keabu-abun kecuali direndam dalam minyak atau gas inert, yang merupakan kondisi penyimpanan umumnya. Logam natrium dapat dengan mudah dipotong menggunakan pisau dan merupakan konduktor listrik dan panas yang baik, karena
hanya memiliki satu elektron pada kelopak valensinya, sehingga menghasilkan ikatan logam dan elektron bebas yang lemah, yang membawa energi. Akibat massa atomnya yang rendah dan jari-jari atomnya yang panjang, natrium adalah unsur logam dengan densitas paling rendah ke-3 di antara seluruh logam dan salah satu dari tiga logam yang dapat terapung di air,
dua lainnya adalah litium dan kalium. Titik lebur (98 °C) dan didih (883 °C) natrium lebih rendah daripada litium tetapi lebih tinggi daripada logam alkali yang lebih berat (kalium, rubidium, dan sesium), mengikuti tren periodik sepanjang golongan dari atas ke bawah. Sifat ini berubah secara dramatis pada kenaikan tekanan: pada 1.5Mbar, warna berubah dari keperakan menjadi
hitam; pada 1.9Mbar menjadi transparan dengan warna merah; dan pada 3Mbar, natrium berupa padatan jernih dan transparan. Semua alotropi tekanan tinggi ini bersifat isolator dan elektrida.
Dalam uji nyala api, natrium dan senyawanya menghasilkan warna kuning karena elektron 3s natrium yang tereksitasi memancarkan foton ketika mereka kembali dari 3p ke 3s; panjang gelombang foton ini berada pada garis D sekitar 589.3nm. interaksi spin-orbit yang melibatkan elektron pada orbital 3p memecah garis D menjadi dua, pada 589.0 dan 589.6nm; struktur hiperhalus yang melibatkan kedua orbital menyebabkan garis lebih banyak.
Ada dua puluh isotop natrium yang diketahui, namun hanya 23Na yang stabil. 23Na dibuat dalam proses pembakaran karbon dalam bintang-bintang melalui peleburan dua atom karbon bersama-sama; ini memerlukan suhu di atas 600 megakelvin dan sebuah bintang bermassa sekurang-kurangnya tiga kali massa matahari. Dua isotop kosmogenik, radioaktif adalah produk sampingan dari spalasi sinar
kosmis: 22Na dengan waktu paruh 2.6 tahun dan 24Na, waktu paruh 15 jam; semua isotop lainnya memiliki waktu paruh kurang dari satu menit. Dua isomer nuklir telah ditemukan, yang memiliki umur terpanjang adalah 24mNa dengan waktu paruh sekitar 20.2 milidetik. Radiasi neutron akut, seperti dari kecelakaan kegentingan, mengubah beberapa 23Na yang stabil dalam
darah manusia menjadi 24Na; dosis radiasi neutron pada korban dapat dihitung dengan mengukur konsentrasi 24Na relatif terhadap 23Na.
Atom natrium memiliki 11 elektron, lebih banyak satu daripada konfigurasi gas mulia neon yang sangat stabil. Oleh karena itu, dan katena energi ionisasi pertamanya yang rendah pada 495.8 kJ/mol, atom natrium jauh lebih mudah kehilangan elektron terakhir dan menjadi bermuatan positif daripada mendapatkan satu elektron untuk menjadi bermuatan negatif. Proses ini
membutuhkan sangat sedikit energi sehingga natrium mudah teroksidasi dengan melepaskan elektron ke-11nya. Sebaliknya, energi ionisasi kedua sangat tinggi (4562 kJ/mol), karena elektron ke-10 lebih dekat ke inti atom daripada elektron ke-11. Akibatnya, natrium biasanya membentuk senyawa ionik sebagai kation Na+.
Tingkat oksidasi natrium yang paling umum adalah +1. Ia umumnya tidak sereaktif kalium tetapi lebih reaktif daripada litium. Logam natrium adalah reduktor kuat, dengan potensial reduksi standar untuk pasangan Na+/Na adalah 2.71 volt, meskipun kalium dan litium memiliki potensial yang lebih negatif.
Senyawa natrium memiliki kepentingan komersial yang sangat besar, terutama bagi industri yang memproduksi kaca, kertas, sabun, dan tekstil. Senyawa natrium yang paling penting adalah garam dapur (NaCl), soda abu (Na2CO3), baking soda (NaHCO3), soda api (NaOH), natrium nitrat (NaNO3), di- dan tri-natrium fosfate, natrium tiosulfat (Na2S2O35H2O),
serta boraks (Na2B4O710H2O). Dalam senyawa, natrium biasanya berikatan ionik dengan air dan anion, serta dianggap sebagai sebuah asam Lewis kuat.
Sebagian besar sabun adalah garam natrium dari asam lemak. Sabun natrium memiliki titik leleh lebih tinggi (dan tampaknya "lebih kuat") daripada sabun kalium.
Seperti semua logam alkali, natrium bereaksi eksotermik dengan air, dan potongan yang cukup besar meleleh dan bisa meledak. Reaksinya menghasilkan soda api (natrium hidroksida) dan gas hidrogen yang mudah terbakar. Ketika terbakar di udara, ia membentuk, terutama, natrium peroksida dan natrium oksida.
Natrium cenderung membentuk senyawa yang larut dalam air, seperti halida, sulfat, nitrat, karboksilat dan karbonat. Spesies akuatik utama adalah kompleks akuo [Na (H2O) n]+, dimana n = 4-8; dengan n = 6 menunjukkan data dari difraksi sinar X dan simulasi komputer.
Presipitasi langsung garam natrium dari larutan akuatik jarang terjadi karena garam natrium biasanya memiliki afinitas tinggi terhadap air; kecuali natrium bismutat (NaBiO3). Oleh karena itu, garam natrium biasanya diisolasi sebagai padatan dengan penguapan atau melalui presipitasi dengan pelarut organik, seperti etanol; sebagai contoh, hanya 0.35 g/L natrium klorida
yang akan larut dalam etanol. Eter mahkota, seperti 15-mahkota-5, dapat digunakan sebagai katalis transfer fase.
Kandungan natrium dalam jumlah besar dapat ditentukan dengan perlakuan menggunakan uranil seng asetat sangat berlebih; heksa hidratnya, (UO6H2O mengendap dan dapat ditimbang. Sesium dan rubidium tidak mengganggu reaksi ini, tapi kalium dan litium mengganggu. Konsentrasi natrium yang lebih rendah dapat ditentukan dengan spektrofotometri serapan atom atau dengan potensiometri menggunakan elektrode ion selektif.