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(hào)堿金屬，堿金屬中最常見的。
原子序數(shù)：11
原子量：2989768
相對(duì)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(jiān)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(shí)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(hào)K，Na分別來自它們的拉丁文名稱Kalium和Natrium?！ ?/p>
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(huì)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?！ ?/p>
化學(xué)性質(zhì)
鈉原子的最外層只有1個(gè)電子，很容易失去。因此，鈉的化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，在與其他物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)，作還原劑，都是由0價(jià)升為+1價(jià)。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(shí):4Na＋O2＝2Na2O （白色粉末）
在點(diǎn)燃時(shí):2Na＋O2=Na2O2 (淡黃色粉末)
★鈉在空氣中點(diǎn)燃時(shí)，迅速熔化為一個(gè)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(shí)研磨會(huì)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?。?/p>
2、鈉熔成一個(gè)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(dòng)（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(dòng)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(huì)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(dòng)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
?、排c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(shí)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(huì)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?！ ?/p>
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(huì)讓學(xué)生自己動(dòng)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(duì)有機(jī)試劑進(jìn)行深度除水，例如GPC（凝膠液相色譜）對(duì)流動(dòng)液的除水要求特別高，用作流動(dòng)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(shí)，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?！ ?/p>
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(duì)ATP的生產(chǎn)和利用、肌肉運(yùn)動(dòng)、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(dòng)、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(dòng)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(shí)，或在高溫、重體力勞動(dòng)、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(shí)，或某些疾病，如艾迪生病引起腎不能有效保留鈉時(shí)，胃腸外營養(yǎng)缺鈉或低鈉時(shí)，利尿劑的使用而抑制腎小管重吸收鈉時(shí)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(shí)昏倒。失鈉達(dá)0.5g/kg體重以上時(shí)，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(dòng)性的，在回腸則大部分是主動(dòng)的吸收。鈉與鈣在腎小管內(nèi)的重吸收過程發(fā)生競(jìng)爭，故鈉攝入量高時(shí)，會(huì)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(duì)骨丟失有很大影響?！ ?/p>
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(shí)遇到棉花、炭粉、鋁粉等還原性物質(zhì)會(huì)發(fā)生爆炸。因此存放時(shí)應(yīng)注意安全，不能與易燃物接觸。它易吸潮，遇水或CO2時(shí)會(huì)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(chǎng)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?？赏ㄟ^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?！ ?/p>
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(shí)，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?！ ?/p>
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(shí)能放出大量的熱，288K時(shí)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(duì)纖維、皮膚、玻璃、陶瓷等有腐蝕作用，溶解或濃溶液稀釋時(shí)會(huì)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?！ ?/p>
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?！ ?/p>
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(shí)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(shí)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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