鈉(金屬元素)

鈉（Natrium）是一種金屬元素，元素符號是Na，英文名Sodium。在周期表中位於第3周期、第ⅠA族，是鹼金屬元素的代表，質地柔軟，能與水反應生成氫氧化鈉，放出氫氣，化學性質較活潑。

鈉元素以鹽的形式廣泛的分布於陸地和海洋中，鈉也是人體肌肉組織和神經組織中的重要成分之一。體內鈉大約有77～100克，約占體重的0.15%， 其中細胞外液占45%～50%，細胞內9%～10%， 骨骼占40%～47%。

基本介紹

• 中文名：鈉
• 外文名：Sodium
• 化學式：Na
• CAS登錄號：7440-23-5
• EINECS登錄號：231-132-9
• 熔點：97.72 ℃
• 沸點：883 ℃
• 密度：0.968 g/cm
• 外觀：銀白色有金屬光澤固體
• 安全性描述：S26；S8；S6A；S45；S43D；S43；S5*；S53
• 危險性符號：C
• 危險性描述：R14/15；R34
• 電子排布式：1s 2s 2p3s
• 原子序數：11
• 周期：第三周期
• 族：IA族
• 區：s區
• 元素類別：鹼金屬元素
• 電負性：0.93（鮑林標度）
• 原子半徑：186pm
• 相對原子質量：22.9898

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。他通過電解熔融碳酸鈉中獲得了金屬鈉。 戴維將鈉命名為Sodium，因為鈉是從碳酸鈉（Soda）中得到的，它仍然保留在英文中。鈉的化學符號Na來自它的拉丁文名稱Natrium。

鈉在土中爆炸

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℃。其晶體結構是由鈉原子通過金屬鍵結合起來的體心立方晶格。由於每個鈉原子只有一個價電子，其固體摩爾原子體積較大，因而使它的晶體中金屬鍵結合力較弱，這就使得金屬鈉具有很低的密度、硬度和熔點。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。在鈉的金屬晶體中有活動性較大的自由電子，因而它有良好的導電性。在光的作用下，電子獲得能量，從金屬表面逸出，產生光電效應。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。

切割金屬鈉

化學性質

鈉是周期系中最活潑的金屬元素之一，具有很高的反應活性。它能與電負性較大的非金屬元素如氧、硫、氮、氫以及鹵素等直接作用，一般是形成離子型化合物。常溫和加熱時分別與氧氣化合（4Na+O₂2Na₂O，2Na+O₂Na₂O₂），和水劇烈反應（2Na+2H₂O2NaOH+H₂↑），量大時發生爆炸。鈉還能在二氧化碳中燃燒（2Na+2CO₂Na₂CO₃+CO），和電離能力很弱的液氨也能反應（2Na+2NH₃（L）2NaNH₂+H₂↑）。

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。在高溫下鈉能奪取氧化物中的氧或氯化物中的氯，將金屬還原。例如:TiC1+4NaTi+4NaC1。儘管鈉價格較貴，但它作為還原劑，仍然被利用在稀有金屬的生產上。鈉在有機合成上用作還原劑，它能與醇、醚等多種有機試劑反應生成鈉的有機化合物。（2Na+2ROH2RONa+H₂↑）

鈉及其離子有特徵的火焰顏色——黃色，因此在分析化學上常利用焰色反應來檢驗它們。

鈉與水反應

工業用途

1.作為還原劑：在國防工業中，用於將鈦、鋯、鈮、鉭等金屬從其熔融的鹵化物中還原出來。

2.作為化工原料：用於生產多種含鈉化合物，包括丁鈉橡膠、氫化鈉、過氧化鈉、氰化鈉和碳酸鈉等，這些化合物在食品、生物、製藥、橡膠、皮革、化工、消防、陶瓷、玻璃和水處理等多個行業中都有套用。

3.製造合金：鈉與汞的合金鈉汞齊用作有機合成的還原劑，鈉鉛合金用於汽油抗爆劑的生產，鈉鉀合金則用作核反應堆的冷卻劑和熱交換劑。

4.作為電光源：高壓鈉燈因其黃光透霧力而被廣泛用於公路照明。

5.作為同位素：Na-24具有放射性，用於生物學研究中的放射性示蹤分析。

6.在食品工業中的套用：作為中和劑、膨鬆劑，用於胺基酸、醬油和面制食品的製作，以及在發麵過程中的微生物中和。

7.在玻璃工業中的套用：用於制水玻璃、重鉻酸鈉、硝酸鈉等多種化學品，同時也是玻璃生產的關鍵原料之一。

8.在冶金工業中的套用：用作冶煉助熔劑、選礦用浮選劑，以及煉鋼和煉銻時的脫硫劑。

9.在製革工業中的套用：用於原料皮的脫脂、中和鉻鞣革和提高鉻鞣液鹼度。

10.在印染工業中的套用：用作軟水劑。

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。減少膳食中鈉的攝入量，與降低血壓呈正相關。

6、增強神經肌肉興奮性。鈉、鉀、鈣、鎂離子濃度平衡，對於維持神經肌肉的興奮性具有重要作用。

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。

鈉缺乏的表現

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，表現為倦怠、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。

鈉過量的表現

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。長期膳食鈉攝入過量，可表現為高血壓。長期攝入較高量的食鹽，增加胃癌的風險。急性鈉攝入過量，可表現為口渴、煩燥、水腫、譫妄、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。1克食鹽約含有400毫克鈉。成年人鈉的適宜攝入量為2200 mg/d，即5.5克食鹽。國際和我國膳食推薦的每日食鹽攝入量為小於5克。

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、易燃物質。少量一般保存在液體石蠟中。與氧化劑、酸類、鹵素分儲分運。

滅火：可用石墨粉、碳酸鈉乾粉、碳酸鈣乾粉。禁用水、鹵代烴滅火。