钠是一种金属元素
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钠是一种金属元素,在周期表中位于第3周期、第IA族,是碱金属元素的代表,质地柔软,
能与水反应生成氢氧化钠,放出氢气,化学性质较活泼。钠元素以盐的形式广泛的分布于
陆地和海洋中,钠也是人体肌肉组织和神经组织中的重要成分之一。物理性质
钠为银白色立方体结构金属,质软而轻可用小刀切割,密度比水小,为0.97g/cm3,
熔点97.81℃,沸点:882.9℃。新切面有银白色光泽,在空气中氧化转变为暗灰色,具有
抗腐蚀性。钠是热和电的良导体,具有较好的导磁性,钾钠合金(液态)是核反应堆导热
剂。钠单质还具有良好的延展性,硬度也低,能够溶于汞和液态氨,溶于液氨形成蓝色溶
液。在-20℃时变硬。[2]
已发现的钠的同位素共有22种,包括钠18至钠37,其中只有钠23是稳定的,其他
同位素都带有放射性。[3]
物理性质
钠为银白色立方体结构金属,质软而轻可用小刀切割,密度比水小,为0.97g/cm3,
熔点97.81℃,沸点:882.9℃。新切面有银白色光泽,在空气中氧化转变为暗灰色,具有
抗腐蚀性。钠是热和电的良导体,具有较好的导磁性,钾钠合金(液态)是核反应堆导热
剂。钠单质还具有良好的延展性,硬度也低,能够溶于汞和液态氨,溶于液氨形成蓝色溶
液。在-20℃时变硬。[2]
已发现的钠的同位素共有22种,包括钠18至钠37,其中只有钠23是稳定的,其他
同位素都带有放射性。[3]
戴维法
戴维是通过电解法首先制得的金属钠,随后几十年内,工业上采用铁粉和高温氢氧化
钠反应的方法制备金属钠,同时得到四氧化三铁和氢气[6] 。电解氢氧化钠也得到金属钠,
但是此方法使用较少。当前工业上普遍采用氯化钠-氯化钙熔盐电解法制金属钠。
当斯法
在食盐(即氯化钠)融熔液中加入氯化钙,油浴加热并电解,温度为500℃,电压6V,
通过电解在阴极生成金属钠,在阳极生成氯气。然后经过提纯成型,用液体石蜡进行包装。
化学方程式:
卡斯纳法
以氢氧化钠为原料,放入铁质容器,熔化温度320~330℃,以镍为阳极,铁为阴极,
在电极之间设置镍网隔膜,电解电压4~4.5V,阴极析出金属钠,并放出氧气。再将制得的
金属钠精制,用液体石蜡包装。
化学方程式:
(在此实验中由于熔融状态的钠的密度约为:0.968g/cm³,而熔融状态下的氢氧化钠
的密度约为:2.130 g/cm³,所以最终产生的熔融状态的钠单质会浮在熔融的氢氧化钠上,
与空气中的氧气快速化合发生危险,所以要在稀有气体的保护下进行此实验,否则会发生
危险!)
工业用途
编辑
测定有机物中的氯。还原和氢化有机化合物。检验有机物中的氮、硫、氟。去除有机
溶剂(苯、烃、醚)中的水分。除去烃中的氧、碘或氢碘酸等杂质。制备钠汞齐、醇化钠、
纯氢氧化钠、过氧化钠、氨基钠、合金、钠灯、光电池,制取活泼金属。
钠是人体中一种重要无机元素,一般情况下,成人体内钠含量大约为3200(女)~4170
(男)mmol,约占体重的0.15%,体内钠主要在细胞外液,占总体钠的44%~50%,骨骼中
含量占40%~47%,细胞内液含量较低,仅占9%~10%。
1、钠是细胞外液中带正电的主要离子,参与水的代谢,保证体内水的平衡,调节体内
水分与渗透压。
2、维持体内酸和碱的平衡。
3、是胰液、胆汁、汗和泪水的组成成分。
4、钠对ATP(腺嘌呤核苷三磷酸)的生产和利用、肌肉运动、心血管功能、能量代谢都
有关系,此外,糖代谢、氧的利用也需有钠的参与。
5、维持血压正常。
6、增强神经肌肉兴奋性。
人体钠的主要来源为食物。钠在小肠上部吸收,吸收率极高,几乎可全部被吸收,故
粪便中含钠量很少。钠在空肠的吸收大多是被动性的,在回肠则大部分是主动的吸收。钠
与钙在肾小管内的重吸收过程发生竞争,故钠摄入量高时,会相应减少钙的重吸收,而增
加尿钙排泄。因尿钙丢失约为钙潴留的50%,故高钠膳食对钙丢失有很大影响。
高温、重体力劳动、经常出汗的人需要注意补充钠(饮用淡盐水等)。
钠普遍存在于各种食物中,一般动物性食物高于植物性食物,但人体钠来源主要为食
盐、以及加工、制备食物过程中加入的钠或含钠的复合物(如谷氨酸、小苏打等),以及
酱油、盐渍或腌制肉或烟熏食品、酱咸菜类、发酵豆制品、咸味休闲食品等。
人体内钠在一般情况下不易缺乏、但在某些情况下,如禁食、少食,膳食钠限制过严
而摄入非常低时,或在高温、重体力劳动、过量出汗、肠胃疾病、反复呕吐、腹泻使钠过
量排出而丢失时,或某些疾病,如艾迪生病引起肾不能有效保留钠时,胃肠外营养缺钠或
低钠时,利尿剂的使用而抑制肾小管重吸收钠时均可引起钠缺乏。钠的缺乏在早期症状不
明显,倦怠、淡漠、无神、甚至起立时昏倒。失钠达0.5g/kg体重以上时,可出现恶心、
呕吐、血压下降、痛性吉尔痉挛,尿中无氯化物检出。
正常情况下,钠摄入过多并不蓄积,但某些特殊情况下,如误将食盐当食糖加入婴儿
奶粉中喂养,则可引起中毒甚至死亡。急性中毒,可出现水肿、血压上升、血浆胆固醇升
高、脂肪清除率降低、胃黏膜上皮细胞受损等。钠的适宜摄入量(AI)成人为2200mg/d。
浸放于液体石蜡、矿物油和苯系物中密封保存,大量通常储存在铁桶中充氩气密封保
存。金属钠不能保存在煤油中是因为与煤油中的有机酸等物质反应成有机酸钠等物质(呈
黄色)附着在钠表面[4] 。当保存在石蜡油中时,空气中的氧气也会进入石蜡油,使金属
钠的表面变灰,形成氧化物膜。
在纯度要求不高的少量保存时可用煤油浸泡,如实验室保存。
贮于阴凉干燥处,远离火种、热源。少量一般保存在液体石蜡中。
与氧化剂、酸类、卤素分储分运。
灭火:石墨粉、碳酸钠干粉、碳酸钙干粉。禁用水、卤代烃灭火。