發現簡史
伏特在19世紀初發明了電池後,各國化學家紛紛利用電池分解水成功。英國化學家
漢弗里·戴維堅持不懈地從事於利用電池分解各種物質的實驗研究。他希望利用電池將
苛性鉀分解為
氧氣和一種未知的“基”,因為當時化學家們認為
苛性鹼是氧化物。他先用苛性鉀(氫氧化鉀)的飽和溶液實驗,所得的結果卻和電解水一樣,只得到氫氣和氧氣。後來他改變實驗方法,電解熔融的苛性鉀,在
陰極上出現了具有金屬光澤的、類似水銀的小珠,一些小珠立即燃燒並發生爆炸,形成光亮的火焰,還有一些小珠不燃燒,只是表面變暗,覆蓋著一層白膜。他把這種小小的金屬顆粒投入水中,立即冒出火焰,在水面急速奔躍,發出刺刺的聲音。就這樣,戴維在1807年發現了金屬鉀,幾天之後,他又從電解
碳酸鈉中獲得了金屬鈉。
戴維將鉀和鈉分別命名為Potassium和Sodium,因為鉀是從氫氧化鉀(Potash),鈉是從碳酸鈉(Soda)中得到的,只連晚遙它們至今保留在英文中。鉀和鈉的化學符號K、Na分別來自它們的拉丁文名稱Kalium和Natrium。
理化性質
物理性質
鈉為銀白色立方體結構金屬,質軟而輕可用小刀切割,密度比水小,為0.968g/cm,熔點97.72℃,沸點883℃。新切面有銀白色光澤,在空氣中氧化轉變為暗灰色。鈉是熱和電的良導體,具有較好的導磁性,鉀鈉合金(液態)是核反應堆導熱劑。鈉單質還具有良好的
延展性,硬度也低,能夠溶於汞和液態氨,溶於液氨形成藍色溶液。在-20℃時變硬。
已發現的鈉的
同位素共有22種,包括鈉-18至鈉-37,其中只有鈉-23是穩定的,其他同位素都帶有
放射性。
化學性質
鈉的化學性質很活潑,常乘簽溫和加熱時分別與氧氣化合,和水劇烈反應,量大時發生爆炸。鈉轎辨墊還能在二氧化碳中燃燒,和低元醇反應產生氫氣,和電離能力很弱的液氨也能反應,具有抗腐蝕性。
鈉原子的最外層只有1個電子,很容易失去,所以有強還原性。因此,鈉的化學性質非常活潑,能夠和大量無機物,絕大部分非金照譽炒屬單質反應和大部分有機物反應,在與其他物質發生
氧化還原反應時,作
還原劑,都是由0價升為+1價(由於
ns電子對),通常以
離子鍵和
共價鍵形式結合。金屬性強,其離子氧化性弱。
工業用途
生理作用
鈉是人體中一種重要無機元素,一般情況下,成人體內鈉含量大約為3200(女)~4170(男)mmol,約占陵享茅己體重的0.15%,體內鈉主要在細胞外液,占總體鈉的44%~50%,骨骼中含量占40%~47%,細胞內液含量較低,僅占9%~10%。
1、鈉是細胞外液中帶正電的主要離子,參與水的代謝,保證體內水的平衡,調節體內水分與滲透壓。
2、維持體內酸和鹼的平衡。
3、是胰液、膽汁、汗和淚水的組成成分。
4、鈉對ATP(腺嘌呤核苷三磷酸)的生產和利用、肌肉運動、心血管功能、能量代謝都有關係,此外,糖代謝、氧的利用也需有鈉的參與。
5、維持血壓正常。
6、增強神經肌肉興奮性。
人體鈉的主要來源為食物。鈉在小腸上部吸收,吸收率極高,幾乎可全部被吸收,故糞便中含鈉量很少。鈉在空腸的吸收大多是被動性的,在迴腸則大部分是主動的吸收。鈉與鈣在腎小管內的
重吸收過程發生競爭,故鈉攝入量高時,會相應減少鈣的重吸收,而增加尿鈣排泄。因尿鈣丟失約為鈣瀦留的50%,故高鈉膳食對鈣丟失有很大影響。
高溫、重體力勞動、經常出汗的人需要注意補充鈉(飲用淡鹽水等)。
鈉普遍存在於各種食物中,一般動物性食物高於植物性食物,但人體鈉來源主要為食鹽、以及加工、製備食物過程中加入的鈉或含鈉的複合物(如谷氨酸、小蘇打等),以及醬油、鹽漬或醃製肉或煙燻食品、醬鹹菜類、發酵豆製品、鹹味休閒食品等。
人體內鈉在一般情況下不易缺乏、但在某些情況下,如禁食、少食,膳食鈉限制過嚴而攝入非常低時,或在高溫、重體力勞動、過量出汗、腸胃疾病、反覆嘔吐、腹瀉使鈉過量排出而丟失時,或某些疾病,如
艾迪生病引起腎不能有效保留鈉時,胃腸外營養缺鈉或低鈉時,
利尿劑的使用而抑制腎小管重吸收鈉時均可引起鈉缺乏。鈉的缺乏在早期症狀不明顯,倦怠、淡漠、無她煮囑神、甚至起立時昏倒。失鈉達0.5g/kg體重以上時,可出現噁心、嘔吐、血壓下降、痛性肌痙攣,尿中無
氯化物檢出。
正常情況下,鈉攝入過多並不蓄積,但某些特殊情況下,如誤將食鹽當食糖加入嬰兒奶粉中餵養,則可引起中毒甚至死亡。急性中毒,可出現
水腫、血壓上升、
血漿膽固醇升高、脂肪
清除率降低、胃黏膜上皮細胞章汗多受損等。鈉的適宜攝入量(AI)成人為2200mg/d。
儲存方法
浸放於液體
石蠟、礦物油和苯系物中密封保存,大量通常儲存在鐵桶中充氬氣密封保存。金屬鈉不能保存在
煤油中是因為與煤油中的有機酸等物質反應成有機酸鈉等物質(呈黃色)附著在鈉表面。當保存在石蠟油中時,空氣中的氧氣也會進入石蠟油,使金屬鈉的表面變灰,形成氧化物膜。
在純度要求不高的少量保存時可用煤油浸泡,如實驗室保存。貯於陰涼乾燥處,遠離火種、熱源。少量一般保存在液體石蠟中。與氧化劑、酸類、鹵素分儲分運。
1、鈉是細胞外液中帶正電的主要離子,參與水的代謝,保證體內水的平衡,調節體內水分與滲透壓。
2、維持體內酸和鹼的平衡。
3、是胰液、膽汁、汗和淚水的組成成分。
4、鈉對ATP(腺嘌呤核苷三磷酸)的生產和利用、肌肉運動、心血管功能、能量代謝都有關係,此外,糖代謝、氧的利用也需有鈉的參與。
5、維持血壓正常。
6、增強神經肌肉興奮性。
人體鈉的主要來源為食物。鈉在小腸上部吸收,吸收率極高,幾乎可全部被吸收,故糞便中含鈉量很少。鈉在空腸的吸收大多是被動性的,在迴腸則大部分是主動的吸收。鈉與鈣在腎小管內的
重吸收過程發生競爭,故鈉攝入量高時,會相應減少鈣的重吸收,而增加尿鈣排泄。因尿鈣丟失約為鈣瀦留的50%,故高鈉膳食對鈣丟失有很大影響。
高溫、重體力勞動、經常出汗的人需要注意補充鈉(飲用淡鹽水等)。
鈉普遍存在於各種食物中,一般動物性食物高於植物性食物,但人體鈉來源主要為食鹽、以及加工、製備食物過程中加入的鈉或含鈉的複合物(如谷氨酸、小蘇打等),以及醬油、鹽漬或醃製肉或煙燻食品、醬鹹菜類、發酵豆製品、鹹味休閒食品等。
人體內鈉在一般情況下不易缺乏、但在某些情況下,如禁食、少食,膳食鈉限制過嚴而攝入非常低時,或在高溫、重體力勞動、過量出汗、腸胃疾病、反覆嘔吐、腹瀉使鈉過量排出而丟失時,或某些疾病,如
艾迪生病引起腎不能有效保留鈉時,胃腸外營養缺鈉或低鈉時,
利尿劑的使用而抑制腎小管重吸收鈉時均可引起鈉缺乏。鈉的缺乏在早期症狀不明顯,倦怠、淡漠、無神、甚至起立時昏倒。失鈉達0.5g/kg體重以上時,可出現噁心、嘔吐、血壓下降、痛性肌痙攣,尿中無
氯化物檢出。
正常情況下,鈉攝入過多並不蓄積,但某些特殊情況下,如誤將食鹽當食糖加入嬰兒奶粉中餵養,則可引起中毒甚至死亡。急性中毒,可出現
水腫、血壓上升、
血漿膽固醇升高、脂肪
清除率降低、胃黏膜上皮細胞受損等。鈉的適宜攝入量(AI)成人為2200mg/d。
儲存方法
浸放於液體
石蠟、礦物油和苯系物中密封保存,大量通常儲存在鐵桶中充氬氣密封保存。金屬鈉不能保存在
煤油中是因為與煤油中的有機酸等物質反應成有機酸鈉等物質(呈黃色)附著在鈉表面。當保存在石蠟油中時,空氣中的氧氣也會進入石蠟油,使金屬鈉的表面變灰,形成氧化物膜。
在純度要求不高的少量保存時可用煤油浸泡,如實驗室保存。貯於陰涼乾燥處,遠離火種、熱源。少量一般保存在液體石蠟中。與氧化劑、酸類、鹵素分儲分運。