鈉
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鈉（sodium），一種金屬元素，質(zhì)地軟，能使水分解釋放出氫。在地殼中鈉1的含量為2.83%，居第六位，主要以鈉鹽的形式存在，如食鹽（氯化鈉）、智利硝石（硝酸鈉）、純堿（碳酸鈉）等。鈉也是人體肌肉和神經(jīng)組織中的主要成分之一。在古漢語中，“鈉”字的意思是鍛鐵。
目錄 |
元素相關(guān)參數(shù)
周期表第三周期中ⅡA族有銀白色金屬光澤的固體，二號堿金屬，堿金屬中最常見的。
原子序數(shù)：11
原子量：2989768
相對原子質(zhì)量：22.99
原子體積(立方厘米/摩爾)：23.7
元素在太陽中的含量:(ppm) 40
地殼中含量：（ppm）23000
元素在海水中的含量:(ppm)10500
晶胞參數(shù)：
a = 429.06 pm
b = 429.06 pm
c = 429.06 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°
氧化態(tài)：
Main Na+1
Other Na-1 (in liquid NH3)
莫氏硬度：0.5
聲音在其中的傳播速率：（m/S）3200
電離能 (kJ/ mol)
M - M+ 495.8
M+ - M2+ 4562.4
M2+ - M3+ 6912
M3+ - M4+ 9543
M4+ - M5+ 13353
M5+ - M6+ 16610
M6+ - M7+ 20114
M7+ - M8+ 25490
M8+ - M9+ 28933
M9+ - M10+ 141360
熱導(dǎo)率: W/(m.K)142
電導(dǎo)率：20-200
（25C_+1C)uS/cm
鈉的發(fā)現(xiàn)
自然界的元素有兩種存在形式：一種是以單質(zhì)的形態(tài)存在，叫做元素的游離態(tài);一種是以化合物的形態(tài)存在，叫做元素的化合態(tài)。鈉的化學(xué)性質(zhì)很活潑，所以它在自然界里不能以游離態(tài)存在，只能以化合態(tài)存在。
在19世紀(jì)初，伏特（Volta A.G.，1745—1827，意大利科學(xué)家）發(fā)明了電池后，各國化學(xué)家紛紛利用電池分解水成功。英國化學(xué)家戴維（Davy H.，1778—1829，英國化學(xué)家）堅持不懈地從事于利用電池分解各種物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)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?yàn)楫?dāng)時化學(xué)家們認(rèn)為苛性堿也是氧化物。它先用苛性鉀的飽和溶液實(shí)驗(yàn)，所得的結(jié)果卻和電解水一樣，只得到氫氣和氧氣。后來他改變實(shí)驗(yàn)方法，電解熔融的苛性鉀，在陰極上出現(xiàn)了具有金屬光澤的、類似水銀的小珠，一些小珠立即燃燒并發(fā)生爆炸，形成光亮的火焰，另一些小珠不燃燒
，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，即起火焰，在水面急速奔躍，發(fā)出刺刺的聲音。就這樣，戴維在1807年發(fā)現(xiàn)了金屬鉀，幾天之后，他又從電解苛性鈉中獲得了金屬鈉。
戴維將鉀和鈉分別命名為Potassium和Sodium，因?yàn)殁浭菑牟菽净遥≒otash），鈉是從天然堿─蘇打（Soda）中得到的，它們至今保留在英文中。鉀和鈉的化學(xué)符號K，Na分別來自它們的拉丁文名稱Kalium和Natrium。
鈉單質(zhì)的性質(zhì)
物理性質(zhì)
鈉單質(zhì)很軟，可以用小刀切割。切開外皮后，可以看到鈉具有銀白色的金屬光澤，很快就會被氧化失去光澤。鈉是熱和電的良導(dǎo)體，鉀鈉合金（液態(tài)）是原子堆導(dǎo)熱劑。鈉的密度是0.97g/cm3，比水的密度小，比煤油密度大，鈉的熔點(diǎn)是97.81℃，沸點(diǎn)是882.9℃。鈉單質(zhì)還具有良好的延展性。
化學(xué)性質(zhì)
鈉原子的最外層只有1個電子，很容易失去。因此，鈉的化學(xué)性質(zhì)非常活潑，在與其他物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)時，作還原劑，都是由0價升為+1價。金屬性強(qiáng)。其離子氧化性弱。
1.鈉跟氧氣的反應(yīng)
在常溫時:4Na＋O2＝2Na2O （白色粉末）
在點(diǎn)燃時:2Na＋O2=Na2O2 (淡黃色粉末)
★鈉在空氣中點(diǎn)燃時，迅速熔化為一個閃亮的小球，發(fā)出黃色火焰，生成過氧化鈉（Na2O2）。過氧化鈉比氧化鈉穩(wěn)定，氧化鈉可以和氧氣化合成為過氧化鈉，化學(xué)方程式為：2Na2O+O2=2Na2O2
2.鈉能跟鹵素、硫、磷、氫等非金屬直接發(fā)生反應(yīng)，生成相應(yīng)的化合物（已下反應(yīng)常溫下均反應(yīng)），如
2Na+Cl2＝2NaCl （放出大量熱，生成大量白煙）
2Na＋S＝Na2S(硫化鈉)（鈉與硫化合時研磨會發(fā)生爆炸）
2Na+Br2=2NaBr(溴化鈉）（溴化鈉可以用作鎮(zhèn)靜劑）
3.鈉跟水的反應(yīng)
在燒杯中加一些水，滴入幾滴酚酞溶液，然后把一小塊鈉放入水中。為了安全應(yīng)在燒杯上加蓋玻璃片。
觀察到的現(xiàn)象及由現(xiàn)象得出的結(jié)論有：
1、鈉浮在水面上（鈉的密度比水小）
2、鈉熔成一個閃亮的小球（鈉與水反應(yīng)放出熱量，鈉的熔點(diǎn)低）
3、鈉在水面上四處游動（有氣體生成）
4、發(fā)出嘶嘶的響聲（生成了氣體，反應(yīng)劇烈）
5、事先滴有酚酞試液的水變紅（有堿生成）
反應(yīng)方程式
2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑
★鈉由于此反應(yīng)劇烈，能引起氫氣燃燒，所以鈉失火不能用水撲救，必須用干燥沙土來滅火。鈉具有很強(qiáng)的還原性，可以從一些熔融的金屬鹵化物中把金屬置換出來。由于鈉極易與水反應(yīng)，所以不能用鈉把居于金屬活動性順序鈉之后的金屬從其鹽溶液中置換出來。
4、鈉與酸溶液反應(yīng)
鈉與酸溶液的反應(yīng)涉及到鈉的量，如果鈉少量，只能與酸反應(yīng)，如鈉與鹽酸的反應(yīng)：
2Na+2HCl=2NaCl+H2↑
如果鈉過量，則優(yōu)先與酸反應(yīng)，然后再與酸溶液中的水反應(yīng)，方程式見3
5、鈉與鹽反應(yīng)
（1）與鹽溶液反應(yīng)
將鈉投入鹽溶液中，鈉先會和溶液中的水反應(yīng)，生成的氫氧化鈉如果能與鹽反應(yīng)則繼續(xù)反應(yīng)。
如將鈉投入硫酸銅溶液中：
2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑
2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2↓
（2）與熔融鹽反應(yīng)
這類反應(yīng)多數(shù)為置換反應(yīng)，常見于金屬冶煉工業(yè)中，如
4Na+TiCl4（熔融）=4NaCl+Ti（條件為高溫）
Na+KCl=K+NaCl（條件為高溫）
★鈉與熔融鹽反應(yīng)不能證明金屬活動性的強(qiáng)弱
6、鈉與有機(jī)物反應(yīng)
鈉還能與某些有機(jī)物反應(yīng)，如鈉與乙醇反應(yīng)：
2Na+2C2H5OH→2CH3CH2ONa+H2↑（生成物為氫氣和乙醇鈉）
7、鈉的有關(guān)化學(xué)方程式
⑴與非金屬單質(zhì): 2Na＋H2＝高溫＝2NaH
4Na＋O2＝2Na2O （白色固體）
2Na＋O2=點(diǎn)燃=Na2O2 (淡黃色粉末)
⑵與金屬單質(zhì); 不反應(yīng)
⑶與水: 2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑
⑷與酸: 2Na+2HCl=2NaCl+H2↑
⑸與堿; 不反應(yīng)(與堿溶液反應(yīng))
⑹與鹽; ①4Na+TiCl4=高溫=4NaCl+Ti
6Na+2NaNo2=高溫=N2↑+4Na2O
Na+KCl=高溫=K↑+NaCl
②2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑
2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2↓
或2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑
NH4Cl+NaOH=NaCl+NH3↑＋H2O
⑺與氧化物: 4Na+Co2=點(diǎn)燃=2Na2O+C↓
鈉的制取與保存
制取
通過電解熔融的氯化鈉（食鹽），硼砂或冰晶石獲得。
保存
鈉的化學(xué)性質(zhì)很活潑，所以它在自然界里不能以游離態(tài)存在，因此，在實(shí)驗(yàn)室中通常將鈉保存在煤油或石蠟油里。
(原因：ρ Na＞ρ煤油且Na與煤油不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)）
鈉的用途
工業(yè)用途
純凈的金屬鈉在工業(yè)上并沒有多大用處，然而鈉的化合物可以應(yīng)用在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和攝影器材中。氯化鈉就是餐桌上的食鹽。液態(tài)的鈉有時用于冷卻核反應(yīng)堆｛鈉鉀合金在室溫下呈液態(tài)，是核反應(yīng)堆的導(dǎo)熱劑，起把反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)給蒸氣輪機(jī)的作用。熔融的金屬鈉在增值反應(yīng)堆中可做熱交換劑。 ） 以往金屬鈉主要用于制造車用汽油的抗暴劑，但由于會污染環(huán)境，已經(jīng)日趨減少。金屬鈉還用來制取鈦，及生產(chǎn)氫氧化鈉、氨基鈉、氰化鈉等。
實(shí)驗(yàn)用途
在初中教學(xué)中，常將金屬鈉與水的反應(yīng)用作演示實(shí)驗(yàn)向?qū)W生展示堿金屬的活潑性；在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中會讓學(xué)生自己動手操作，并且增多了鈉與乙醇的反應(yīng)，用以比較水與乙醇的酸性或極性。在科研實(shí)驗(yàn)中，金屬鈉可用來對有機(jī)試劑進(jìn)行深度除水，例如GPC（凝膠液相色譜）對流動液的除水要求特別高，用作流動液或溶劑的四氫呋喃須經(jīng)過初步除水（用沸石分子篩或無水硫酸鎂等干燥劑過夜干燥）、深度除水及蒸餾才能使用。深度除水就可以用金屬鈉與四氫呋喃在70度左右進(jìn)行回流，加入少量二苯甲酮作為指示劑，當(dāng)液體變?yōu)樯钭仙珪r，水就已經(jīng)除干凈，直接將回流冷凝管改為直形冷凝管，把溫度稍微再提高，就可以蒸出已經(jīng)深度除水的四氫呋喃。
生理作用
鈉是人體中一種重要無機(jī)元素，一般情況下，成人體內(nèi)鈉含量大約為3200（女）-4170（男）mmol,約占體重的0.15%，體內(nèi)鈉主要在細(xì)胞外液，占總體鈉的44%-50%，骨骼中含量也高達(dá)40%-47%，細(xì)胞內(nèi)液含量較低，僅9%-10%。
主要生理作用
1、鈉是細(xì)胞外液中帶正電的主要離子，參于水的代謝，保證體內(nèi)水的平衡，調(diào)節(jié)體內(nèi)水分與滲透壓。
2、維持體內(nèi)酸和堿的平衡。
3、是胰汁、膽汁、汗和淚水的組成成分。
4、鈉對ATP的生產(chǎn)和利用、肌肉運(yùn)動、心血管功能、能量代謝都有關(guān)系，此外，糖代謝、氧的利用也需有鈉的參與。
5、維持血壓正常。
需要人群
高溫、重體力勞動、經(jīng)常出汗的人需要注意補(bǔ)充鈉。
來源
鈉普遍存在于各種食物中，一般動物性食物高于植物性食物，但人體鈉來源主要為食鹽、以及加工、制備食物過程中加入的鈉或含鈉的復(fù)合物（如谷氨酸、小蘇打等），以及醬油、鹽漬或腌制肉或煙熏食品、醬咸菜類、發(fā)酵豆制品、咸味休閑食品等。
缺乏
人體內(nèi)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(yán)而攝入非常低時，或在高溫、重體力勞動、過量出汗、腸胃疾病、反復(fù)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(yǎng)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。鈉的缺乏在早期癥狀不明顯，倦怠、淡漠、無神、甚至起立時昏倒。失鈉達(dá)0.5g/kg體重以上時，可出現(xiàn)惡心、嘔吐、血壓下降、痛性吉爾痙攣，尿中無氯化物檢出。
過量
正常情況下，鈉攝入過多并不蓄積，但某些情況下，如誤將食鹽當(dāng)食糖加入嬰兒奶粉中喂養(yǎng)，則可引起中毒甚至死亡。急性中毒，可出現(xiàn)水腫、血壓上升、血漿膽固醇升高、脂肪清楚率降低、胃黏膜上皮細(xì)胞受損等。鈉的適宜攝入量（AI）成人為2200mg/d。
代謝吸收
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，在回腸則大部分是主動的吸收。鈉與鈣在腎小管內(nèi)的重吸收過程發(fā)生競爭，故鈉攝入量高時，會相應(yīng)減少鈣的重吸收，而增加尿鈣排泄。因尿鈣丟失約為鈣潴留的50%，故高鈉膳食對骨丟失有很大影響。
鈉的重要化合物
1、過氧化鈉
化學(xué)式Na2O2，淡黃色粉末，密度2.805g／cm3。它具有強(qiáng)氧化性，在熔融狀態(tài)時遇到棉花、炭粉、鋁粉等還原性物質(zhì)會發(fā)生爆炸。因此存放時應(yīng)注意安全，不能與易燃物接觸。它易吸潮，遇水或CO2時會發(fā)生反應(yīng)，生成氧氣。它不溶于乙醇，可與空氣中的二氧化碳作用而放出氧氣，常用在缺乏空氣的場合，如礦井、坑道、潛水、宇宙飛船等方面，可將人們呼出的二氧化碳再轉(zhuǎn)變?yōu)檠鯕猓怨┤藗?a href="/w/%E5%91%BC%E5%90%B8" title="呼吸">呼吸之用。過氧化鈉在工業(yè)上常用做漂白劑、殺菌劑、消毒劑、去臭劑、氧化劑等。通常可通過在不含二氧化碳的干燥空氣流中把金屬鈉加熱到300℃來制取過氧化鈉。由于它易潮解，易和二氧化碳反應(yīng)，必須保存在密封的器皿中。
2、氯化鈉
俗稱食鹽，是無色立方結(jié)晶或白色結(jié)晶。密度2.165g/cm3。熔點(diǎn)801℃。沸點(diǎn)1413℃。溶于水、甘油，微溶于乙醇、液氨。不溶于鹽酸。在空氣中微有潮解性。由海水(平均含2.4％氯化鈉)引入鹽田，經(jīng)日曬干燥，濃縮結(jié)晶，制得粗品。亦可將海水，經(jīng)蒸汽加溫，砂濾器過濾，用離子交換膜電滲析法進(jìn)行濃縮，得到鹽水(含氯化鈉160～180g/L)經(jīng)蒸發(fā)析出鹽鹵石膏，離心分離，制得的氯化鈉95％以上(水分2％)再經(jīng)干燥可制得食鹽(table salt)。還可用巖鹽、鹽湖鹽水為原料，經(jīng)日曬干燥，制得原鹽。用地下鹽水和井鹽為原料時，通過三效或四效蒸發(fā)濃縮，析出結(jié)晶，離心分離制得。用于制造純堿和燒堿及其他化工產(chǎn)品，礦石冶煉。食品工業(yè)和漁業(yè)用于鹽腌，還可用作調(diào)味料的原料和精制食鹽。
3、氫氧化鈉
俗稱火堿、燒堿、片堿、苛性鈉。純的無水氫氧化鈉為白色半透明，結(jié)晶狀固體。氫氧化鈉極易溶于水，溶解度隨溫度的升高而增大，溶解時能放出大量的熱，288K時其飽和溶液濃度可達(dá)26.4mol/L(1:1)。它的水溶液有澀味和滑膩感，溶液呈強(qiáng)堿性，具備堿的一切通性。市售燒堿有固態(tài)和液態(tài)兩種：純固體燒堿呈白色，有塊狀、片狀、棒狀、粒狀，質(zhì)脆；純液體燒堿為無色透明液體。氫氧化鈉還易溶于乙醇、甘油；但不溶于乙醚、丙酮、液氨。對纖維、皮膚、玻璃、陶瓷等有腐蝕作用，溶解或濃溶液稀釋時會放出熱量；與無機(jī)酸發(fā)生中和反應(yīng)也能產(chǎn)生大量熱，生成相應(yīng)的鹽類；與金屬鋁和鋅、非金屬硼和硅等反應(yīng)放出氫；與氯、溴、碘等鹵素發(fā)生歧化反應(yīng)。能從水溶液中沉淀金屬離子成為氫氧化物；能使油脂發(fā)生皂化反應(yīng)，生成相應(yīng)的有機(jī)酸的鈉鹽和醇，這是去除織物上的油污的原理。
4、碳酸鈉
俗稱純堿、蘇打。溶于無水乙醇，不溶于丙醇。穩(wěn)定性較強(qiáng)，但高溫下也可分解，生成氧化鈉和二氧化碳。長期暴露在空氣中能吸收空氣中的水分及二氧化碳，生成碳酸氫鈉，并結(jié)成硬塊。吸濕性很強(qiáng) ，很容易結(jié)成硬塊，在高溫下也不分解。含有結(jié)晶水的碳酸鈉有3種：Na2CO3.H2O、Na2CO3.7H2O 和 Na2CO3.10H2O。
5、碳酸氫鈉
俗稱小蘇打。為晶體，或不透明單斜晶系細(xì)微結(jié)晶。比重2.159。無臭、味咸，可溶于水，微溶于乙醇。其水溶液因水解而呈微堿性，受熱易分解，在65℃以上迅速分解，在270℃時完全失去二氧化碳，在干燥空氣中無變化，在潮濕空氣中緩慢分解。用作食品工作的發(fā)酵劑、汽水和冷飲中二氧化碳的發(fā)生劑、黃油的保存劑。可直接作為制藥工業(yè)的原料，用于治療胃酸過多。還可用于電影制片、鞣革、選礦、冶煉、金屬熱處理，以及用于纖維、橡膠工業(yè)等。同時用作羊毛的洗滌劑、泡沫滅火劑，以及用于農(nóng)業(yè)浸種等。 食品工業(yè)中一種應(yīng)用最廣泛的疏松劑，用于生產(chǎn)餅干、糕點(diǎn)、饅頭、面包等，是汽水飲料中二氧化碳的發(fā)生劑；可與明礬復(fù)合為堿性發(fā)酵粉，也可與純堿復(fù)合為民用石堿；還可用作黃油保存劑。消防器材中用于生產(chǎn)酸堿滅火機(jī)和泡沫滅火機(jī)。橡膠工業(yè)利用其與明礬、H發(fā)孔劑配合起均勻發(fā)孔的作用用于橡膠、海棉生產(chǎn)。冶金工業(yè)用作澆鑄鋼錠的助熔劑。機(jī)械工業(yè)用作鑄鋼(翻砂)砂型的成型助劑。印染工業(yè)用作染色印花的固色劑，酸堿緩沖劑，織物染整的后處理劑。醫(yī)藥工業(yè)用作制酸劑的原料。
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