Natrium -Sodium

Natrium
Farer
	GHS- mærkning :
Piktogrammer
Signalord	Fare
Faresætninger	H260 , H314
Sikkerhedssætninger	P223 , P231+P232 , P280 , P305+P351+P338 , P370+P378 , P422
NFPA 704 (branddiamant)	3 2 2 W

Natrium, ₁₁ Na
Natrium
Udseende	sølvhvid metallic
Standard atomvægt A r °(Na)
Natrium i det periodiske system
	neon ← natrium → magnesium
Atomnummer ( Z )	11
Gruppe	gruppe 1: hydrogen og alkalimetaller
Periode	periode 3
Blok	s-blok
Elektron konfiguration	[ Nej ] 3s 1
Elektroner pr skal	2, 8, 1
Fysiske egenskaber
Fase på STP	solid
Smeltepunkt	370.944 K (97.794 °C, 208.029 °F)
Kogepunkt	1156.090 K (882.940 °C, 1621.292 °F)
Tæthed (nær rt )	0,968 g/cm 3
når flydende (ved mp )	0,927 g/cm 3
Kritisk punkt	2573 K, 35 MPa (ekstrapoleret)
Fusionsvarme	2,60 kJ/mol
Fordampningsvarme	97,42 kJ/mol
Molær varmekapacitet	28.230 J/(mol·K)
Atomiske egenskaber
Oxidationstilstande	−1, 0, +1 (et stærkt basisk oxid)
Elektronegativitet	Pauling-skala: 0,93
Ioniseringsenergier
Atomradius	empirisk: 186 kl
Kovalent radius	166±9 kl
Van der Waals radius	227 kl
	Spektral linier af natrium
Andre ejendomme
Naturlig forekomst	primordial
Krystal struktur	kropscentreret kubisk (bcc)
Lydens hastighed tynd stang	3200 m/s (ved 20 °C)
Varmeudvidelse	71 µm/(m⋅K) (ved 25 °C)
Varmeledningsevne	142 W/(m⋅K)
Elektrisk resistivitet	47,7 nΩ⋅m (ved 20 °C)
Magnetisk bestilling	paramagnetisk
Molær magnetisk følsomhed	+16,0 × 10 −6 cm 3 /mol (298 K)
Youngs modul	10 GPa
Forskydningsmodul	3,3 GPa
Bulk modul	6,3 GPa
Mohs hårdhed	0,5
Brinell hårdhed	0,69 MPa
CAS nummer	7440-23-5
Historie
Opdagelse og første isolation	Humphry Davy (1807)
Symbol	"Na": fra ny latin natrium , opfundet fra tysk Natron , ' natron '
Hovedisotoper af natrium
	Kategori: Natrium; udsigt; tale; redigere; \| referencer

Natrium er et kemisk grundstof med symbolet Na (fra latin natrium ) og atomnummer 11. Det er et blødt, sølvhvidt, meget reaktivt metal . Natrium er et alkalimetal , der er i gruppe 1 i det periodiske system. Dens eneste stabile isotop er ²³ Na. Det frie metal findes ikke i naturen, og skal fremstilles af forbindelser. Natrium er det sjette mest udbredte grundstof i jordskorpen og findes i adskillige mineraler såsom feldspat , sodalit og halit (NaCl). Mange salte af natrium er meget vandopløselige: Natriumioner er blevet udvasket ved påvirkning af vand fra Jordens mineraler over æoner, og natrium og klor er således de mest almindelige opløste grundstoffer i havene.

Natrium blev først isoleret af Humphry Davy i 1807 ved elektrolyse af natriumhydroxid . Blandt mange andre nyttige natriumforbindelser bruges natriumhydroxid ( lud ) til sæbefremstilling , og natriumchlorid ( spisesalt ) er et afisningsmiddel og et næringsstof til dyr, herunder mennesker.

Natrium er et væsentligt element for alle dyr og nogle planter. Natriumioner er den største kation i den ekstracellulære væske (ECF) og er som sådan den største bidragyder til det osmotiske ECF-tryk og ECF-rumfanget. Tab af vand fra ECF-rummet øger natriumkoncentrationen, en tilstand kaldet hypernatriæmi . Isotonisk tab af vand og natrium fra ECF-rummet reducerer størrelsen af dette rum i en tilstand kaldet ECF -hypovolæmi .

Ved hjælp af natrium-kalium-pumpen pumper levende menneskeceller tre natriumioner ud af cellen i bytte for to kaliumioner, der pumpes ind; sammenligner ionkoncentrationer på tværs af cellemembranen, inde og ude, måler kalium omkring 40:1, og natrium, omkring 1:10. I nerveceller muliggør den elektriske ladning over cellemembranen transmission af nerveimpulsen - et aktionspotentiale - når ladningen spredes; natrium spiller en nøglerolle i denne aktivitet.

Egenskaber

Fysisk

Emissionsspektrum for natrium, der viser D-linjen .

Natrium ved standard temperatur og tryk er et blødt sølvagtigt metal, der kombineres med ilt i luften og danner grålig hvidt natriumoxid, medmindre det er nedsænket i olie eller inert gas, hvilket er de forhold, det normalt opbevares i. Natriummetal kan let skæres med en kniv og er en god leder af elektricitet og varme, fordi den kun har én elektron i sin valensskal, hvilket resulterer i svag metallisk binding og frie elektroner, som bærer energi. På grund af at have lav atommasse og stor atomradius er natrium tredjemindst tæt af alle elementære metaller og er et af kun tre metaller, der kan flyde på vand, de to andre er lithium og kalium.

Natriums smeltepunkter (98 °C) og kogepunkter (883 °C) er lavere end lithiums, men højere end dem for de tungere alkalimetaller kalium, rubidium og cæsium, efter periodiske tendenser ned i gruppen. Disse egenskaber ændrer sig dramatisk ved forhøjet tryk: ved 1,5 Mbar skifter farven fra sølvfarvet metallisk til sort; ved 1,9 Mbar bliver materialet gennemsigtigt med en rød farve; og ved 3 Mbar er natrium et klart og gennemsigtigt fast stof. Alle disse højtryksallotroper er isolatorer og elektrider .

En positiv flammetest for natrium har en lys gul farve.

I en flammetest lyser natrium og dets forbindelser gult, fordi de exciterede 3s elektroner af natrium udsender en foton , når de falder fra 3p til 3s; bølgelængden af denne foton svarer til D-linjen ved ca. 589,3 nm. Spin-orbit interaktioner , der involverer elektronen i 3p orbitalen, deler D-linjen i to ved 589,0 og 589,6 nm; hyperfine strukturer, der involverer begge orbitaler, forårsager mange flere linjer.

Isotoper

Tyve isotoper af natrium er kendt, men kun ²³ Na er stabil. ²³ Na dannes i kulstofforbrændingsprocessen i stjerner ved at fusionere to kulstofatomer ; dette kræver temperaturer over 600 megakelvin og en stjerne på mindst tre solmasser. To radioaktive , kosmogene isotoper er biproduktet af spallation af kosmisk stråle : ²² Na har en halveringstid på 2,6 år og ²⁴ Na, en halveringstid på 15 timer; alle andre isotoper har en halveringstid på mindre end et minut.

To nukleare isomerer er blevet opdaget, den længere levetid er ^24m Na med en halveringstid på omkring 20,2 millisekunder. Akut neutronstråling, som fra en nuklear kritikalitetsulykke , omdanner noget af det stabile ²³ Na i menneskeblod til ²⁴ Na; neutronstrålingsdoseringen af et offer kan beregnes ved at måle koncentrationen af ²⁴ Na i forhold til ²³ Na.

Kemi

Natriumatomer har 11 elektroner, en mere end den stabile konfiguration af ædelgassen neon . Den første og anden ioniseringsenergi er henholdsvis 495,8 kJ/mol og 4562 kJ/mol. Som et resultat danner natrium normalt ioniske forbindelser, der involverer Na ⁺ -kationen.

Metallisk natrium

Metallisk natrium er generelt mindre reaktivt end kalium og mere reaktivt end lithium . Natriummetal er stærkt reducerende, idet standardreduktionspotentialet for Na ⁺ /Na-parret er -2,71 volt, selvom kalium og lithium har endnu flere negative potentialer. De termiske, flydende, kemiske og nukleare egenskaber af smeltet natriummetal har fået det til at være et af de vigtigste kølemidler, der vælges til den hurtige forædlingsreaktor . Sådanne atomreaktorer ses som et afgørende skridt for produktionen af ren energi.

Salte og oxider

Strukturen af natriumchlorid , der viser oktaedrisk koordination omkring Na ⁺ og Cl ⁻ centre. Denne ramme går i opløsning, når den er opløst i vand og samles igen, når vandet fordamper.

Natriumforbindelser er af enorm kommerciel betydning, idet de er særligt centrale for industrier, der producerer glas , papir , sæbe og tekstiler . De vigtigste natriumforbindelser er bordsalt (Na Cl ), soda (Na ₂CO ₃ ), bagepulver (Na HCO ₃ ), kaustisk soda (NaOH), natriumnitrat (Na NO ₃ ), di- og trinatrium phosphater , natriumthiosulfat ₍ Na2S2O3 _· 5H2O ) og borax ( Na2B4O7 · _10H2O ) _._ _{_} _ _{_}_{_}_{_}I forbindelser er natrium normalt ionisk bundet til vand og anioner og betragtes som en hård Lewis-syre .

To tilsvarende billeder af den kemiske struktur af natriumstearat , en typisk sæbe.

De fleste sæber er natriumsalte af fedtsyrer . Natriumsæber har en højere smeltetemperatur (og virker "hårdere") end kaliumsæber. Natriumholdige blandede oxider er lovende katalysatorer og fotokatalysatorer. Fotokemisk interkaleret natriumion øger den fotoelektrokatalytiske aktivitet af WO ₃ .

Som alle alkalimetaller reagerer natrium eksotermt med vand. Reaktionen producerer kaustisk soda ( natriumhydroxid ) og brændbar brintgas . Når det brændes i luft, danner det primært natriumperoxid med noget natriumoxid .

Vandige opløsninger

Natrium har tendens til at danne vandopløselige forbindelser, såsom halogenider , sulfater , nitrater , carboxylater og carbonater . De vigtigste vandige arter er aquo-komplekserne [Na(H ₂ O) _n ] ⁺ , hvor n = 4-8; med n = 6 angivet fra røntgendiffraktionsdata og computersimuleringer.

Direkte udfældning af natriumsalte fra vandige opløsninger er sjælden, fordi natriumsalte typisk har en høj affinitet til vand. En undtagelse er natriumbismutat (NaBiO ₃ ). På grund af den høje opløselighed af dets forbindelser isoleres natriumsalte sædvanligvis som faste stoffer ved fordampning eller ved udfældning med et organisk antiopløsningsmiddel, såsom ethanol ; for eksempel vil kun 0,35 g/L natriumchlorid opløses i ethanol. Kroneethere , som 15-krone-5 , kan anvendes som en faseoverførselskatalysator .

Natriumindholdet i prøver bestemmes ved atomabsorptionsspektrofotometri eller ved potentiometri ved anvendelse af ion-selektive elektroder.

Elektrider og sodider

Som de andre alkalimetaller opløses natrium i ammoniak og nogle aminer for at give dybt farvede opløsninger; Fordampning af disse opløsninger efterlader en skinnende film af metallisk natrium. Opløsningerne indeholder koordinationskomplekset (Na(NH ₃ ) ₆ ) ⁺ , med den positive ladning opvejet af elektroner som anioner ; kryptander tillader isolering af disse komplekser som krystallinske faste stoffer. Natrium danner komplekser med kroneethere, kryptander og andre ligander.

For eksempel har 15-krone-5 en høj affinitet til natrium, fordi hulrummets størrelse på 15-krone-5 er 1,7-2,2 Å, hvilket er nok til at passe til natriumionen (1,9 Å). Kryptander, ligesom kroneethere og andre ionoforer , har også en høj affinitet til natriumionen; derivater af det alkaliske Na- kan opnås ved tilsætning af kryptander til opløsninger af natrium i ammoniak ^viadisproportionering .

Natriumorganiske forbindelser

Strukturen af komplekset af natrium (Na ⁺ , vist med gult) og antibiotikummet monensin -A.

Mange natriumorganiske forbindelser er blevet fremstillet. På grund af den høje polaritet af C-Na-bindingerne opfører de sig som kilder til carbanioner (salte med organiske anioner ). Nogle velkendte derivater omfatter natriumcyclopentadienid (NaC5H5 ) _og_{tritylnatrium} ( ( C6H5 ₎_3CNa ) _.Natriumnaphthalen , Na ⁺ [C ₁₀ H ₈ •] ⁻ , et stærkt reduktionsmiddel, dannes ved blanding af Na og naphthalen i æteriske opløsninger.

Intermetalliske forbindelser

Natrium danner legeringer med mange metaller, såsom kalium, calcium , bly og gruppe 11 og 12 elementer. Natrium og kalium danner KNa ₂ og NaK . NaK er 40-90% kalium, og det er flydende ved omgivelsestemperatur . Det er en fremragende termisk og elektrisk leder. Natrium-calcium-legeringer er biprodukter af den elektrolytiske produktion af natrium fra en binær saltblanding af NaCl-CaCl ₂ og ternær blanding NaCl-CaCl ₂ - BaCl ₂ . Calcium er kun delvist blandbart med natrium, og de 1-2 % af det opløst i natrium opnået fra nævnte blandinger kan udfældes ved afkøling til 120 °C og filtrering.

I flydende tilstand er natrium fuldstændigt blandbart med bly. Der er flere metoder til fremstilling af natrium-bly-legeringer. En er at smelte dem sammen og en anden er at afsætte natrium elektrolytisk på smeltede blykatoder. NaPb3 , NaPb, Na9Pb4 _, Na5Pb2 _og Na15Pb4 er nogle _af de _kendte natrium _-_{blylegeringer}_.Natrium danner også legeringer med guld (NaAu ₂ ) og sølv (NaAg ₂ ). Gruppe 12 metaller ( zink , cadmium og kviksølv ) er kendt for at lave legeringer med natrium. NaZn ₁₃ og NaCd ₂ er legeringer af zink og cadmium. Natrium og kviksølv danner NaHg, NaHg ₄ , NaHg ₂ , Na ₃ Hg ₂ og Na ₃ Hg.

Historie

På grund af dets betydning for menneskers sundhed har salt længe været en vigtig handelsvare, som det fremgår af det engelske ord salary , som stammer fra salarium , de skiver af salt, der nogle gange gives til romerske soldater sammen med deres øvrige lønninger. I middelalderens Europa blev en forbindelse af natrium med det latinske navn sodan brugt som hovedpinemiddel . Navnet natrium menes at stamme fra det arabiske suda , der betyder hovedpine, da de hovedpinelindrende egenskaber ved natriumcarbonat eller sodavand var velkendte i tidlige tider.

Selvom natrium, nogle gange kaldet sodavand , længe var blevet anerkendt i forbindelser, blev selve metallet først isoleret i 1807 af Sir Humphry Davy gennem elektrolyse af natriumhydroxid . I 1809 foreslog den tyske fysiker og kemiker Ludwig Wilhelm Gilbert navnene Natronium for Humphry Davys "natrium" og Kalium for Davys "kalium".

Den kemiske forkortelse for natrium blev første gang udgivet i 1814 af Jöns Jakob Berzelius i hans system af atomare symboler, og er en forkortelse af grundstoffets nye latinske navn natrium , som refererer til den egyptiske natron , et naturligt mineralsalt hovedsageligt bestående af hydreret natriumcarbonat . Natron havde historisk set adskillige vigtige industrielle og husholdningsanvendelser, senere formørket af andre natriumforbindelser.

Natrium giver en intens gul farve til flammer. Allerede i 1860 bemærkede Kirchhoff og Bunsen den høje følsomhed af en natriumflammetest og udtalte i Annalen der Physik und Chemie :

I et hjørne af vores 60 m ³ rum længst væk fra apparatet eksploderede vi 3 mg natriumchlorat med mælkesukker, mens vi observerede den ikke-lysende flamme før spalten. Efter et stykke tid lyste det klart gult og viste en stærk natriumlinje, der først forsvandt efter 10 minutter. Ud fra vægten af natriumsaltet og rumfanget af luft i rummet kan vi let beregne, at en vægtdel luft ikke kunne indeholde mere end 1/20 milliontedel af vægten natrium.

Hændelse

Jordskorpen indeholder 2,27% natrium, hvilket gør den til det syvende mest udbredte grundstof på Jorden og det femte mest udbredte metal, bag aluminium , jern , calcium og magnesium og foran kalium. Natriums anslåede oceaniske overflod er 10,8 gram per liter. På grund af dets høje reaktivitet findes det aldrig som et rent grundstof. Det findes i mange mineraler, nogle meget opløselige, såsom halit og natron , andre meget mindre opløselige, såsom amfibol og zeolit . Uopløseligheden af visse natriummineraler såsom kryolit og feldspat stammer fra deres polymere anioner, som i tilfælde af feldspat er et polysilikat.

Astronomiske observationer

Atomisk natrium har en meget stærkspektral linje i den gul-orange del af spektret (samme linje som bruges i natrium-damp gadelys ). Dette vises som en absorptionslinje i mange typer stjerner, inklusive Solen . Linjen blev først undersøgt i 1814 af Joseph von Fraunhofer under hans undersøgelse af linjerne i solspektret, nu kendt som Fraunhofer-linjerne . Fraunhofer kaldte den "D"-linjen, selvom den nu er kendt for faktisk at være en gruppe af tætsiddende linjer opdelt af en fin og hyperfin struktur .

Styrken af D-linjen tillader dens detektion i mange andre astronomiske miljøer. I stjerner ses det i alle, hvis overflader er kølige nok til, at natrium kan eksistere i atomform (i stedet for ioniseret). Dette svarer til stjerner af nogenlunde F-type og køligere. Mange andre stjerner ser ud til at have en natriumabsorptionslinje, men dette er faktisk forårsaget af gas i forgrundens interstellare medium . De to kan skelnes via højopløsningsspektroskopi, fordi interstellare linjer er meget smallere end dem, der udvides ved stjernerotation .

Natrium er også blevet påvist i adskillige solsystemmiljøer , herunder Merkurs atmosfære, Månens exosfære og adskillige andre legemer . Nogle kometer har en natriumhale , som først blev opdaget i observationer af kometen Hale-Bopp i 1997. Natrium er endda blevet påvist i atmosfæren på nogle ekstrasolare planeter via transitspektroskopi .

Kommerciel produktion

Kun ansat i ret specialiserede applikationer produceres der kun omkring 100.000 tons metallisk natrium årligt. Metallisk natrium blev først produceret kommercielt i slutningen af det 19. århundrede ved carbotermisk reduktion af natriumcarbonat ved 1100 °C, som det første trin i Deville-processen til fremstilling af aluminium:

Na ₂ CO ₃ + 2 C → 2 Na + 3 CO

Den store efterspørgsel efter aluminium skabte behovet for fremstilling af natrium. Indførelsen af Hall-Héroult-processen til fremstilling af aluminium ved elektrolyse af et smeltet saltbad afsluttede behovet for store mængder natrium. En relateret proces baseret på reduktion af natriumhydroxid blev udviklet i 1886.

Natrium fremstilles nu kommercielt gennem elektrolyse af smeltet natriumchlorid , baseret på en proces, der blev patenteret i 1924. Dette gøres i en Downs-celle , hvori NaCl blandes med calciumchlorid for at sænke smeltepunktet til under 700 °C. Da calcium er mindre elektropositivt end natrium, vil der ikke blive aflejret calcium ved katoden. Denne metode er billigere end den tidligere Castner-proces (elektrolyse af natriumhydroxid ). Hvis der kræves natrium af høj renhed, kan det destilleres én eller flere gange.

Markedet for natrium er ustabilt på grund af vanskelighederne med opbevaring og forsendelse; det skal opbevares under en tør inert gasatmosfære eller vandfri mineralolie for at forhindre dannelsen af et overfladelag af natriumoxid eller natriumsuperoxid .

Bruger

Selvom metallisk natrium har nogle vigtige anvendelser, bruger de vigtigste anvendelser for natrium forbindelser; millioner af tons natriumchlorid , hydroxid og carbonat produceres årligt. Natriumchlorid bruges i vid udstrækning til anti-isning og afisning og som konserveringsmiddel; eksempler på anvendelsen af natriumbicarbonat omfatter bagning, som hævemiddel og sodablæsning . Sammen med kalium er mange vigtige lægemidler tilsat natrium for at forbedre deres biotilgængelighed ; Selvom kalium er den bedste ion i de fleste tilfælde, er natrium valgt på grund af dens lavere pris og atomvægt. Natriumhydrid bruges som base for forskellige reaktioner (såsom aldol-reaktionen ) i organisk kemi og som et reduktionsmiddel i uorganisk kemi.

Metallisk natrium bruges hovedsageligt til fremstilling af natriumborhydrid , natriumazid , indigo og triphenylphosphin . En gang almindelig anvendelse var fremstillingen af tetraethylbly og titaniummetal; på grund af bevægelsen væk fra TEL og nye titaniumproduktionsmetoder, faldt produktionen af natrium efter 1970. Natrium bruges også som et legeringsmetal, et anti-afkalkningsmiddel og som et reduktionsmiddel for metaller, når andre materialer er ineffektive.

Bemærk det frie grundstof bruges ikke som skælmiddel, ioner i vandet udskiftes med natriumioner. Natriumplasma ("damp")-lamper bruges ofte til gadebelysning i byer og kaster lys, der spænder fra gul-orange til fersken, efterhånden som trykket stiger. I sig selv eller med kalium er natrium et tørremiddel ; det giver en intens blå farve med benzophenon , når tørremidlet er tørt.

I organisk syntese bruges natrium i forskellige reaktioner, såsom Birch-reduktionen , og natriumfusionstesten udføres for at analysere forbindelser kvalitativt. Natrium reagerer med alkohol og giver alkoxider, og når natrium opløses i ammoniakopløsning, kan det bruges til at reducere alkyner til trans-alkener. Lasere, der udsender lys ved natrium D-linjen, bruges til at skabe kunstige laserguidestjerner , der hjælper med den adaptive optik til landbaserede teleskoper med synligt lys.

Varmeoverførsel

NaK fasediagram , der viser natriums smeltepunkt som funktion af kaliumkoncentrationen. NaK med 77% kalium er eutektisk og har det laveste smeltepunkt af NaK-legeringerne ved -12,6 °C.

Flydende natrium bruges som varmeoverførselsvæske i natriumkølede hurtige reaktorer , fordi det har den høje termiske ledningsevne og lave neutronabsorptionstværsnit , der kræves for at opnå en høj neutronflux i reaktoren. Natriums høje kogepunkt gør det muligt for reaktoren at arbejde ved omgivende (normalt) tryk, men ulemperne omfatter dens opacitet, som hindrer visuel vedligeholdelse, og dens stærkt reducerende egenskaber. Natrium vil eksplodere i kontakt med vand, selvom det kun vil brænde blidt i luften.

Radioaktivt natrium-24 kan dannes ved neutronbombardement under drift, hvilket udgør en lille strålingsfare; radioaktiviteten stopper inden for få dage efter fjernelse fra reaktoren. Hvis en reaktor ofte skal lukkes ned, anvendes NaK . Fordi NaK er en væske ved stuetemperatur, størkner kølevæsken ikke i rørene.

I dette tilfælde kræver pyroforiciteten af kalium ekstra forholdsregler for at forhindre og opdage lækager. En anden varmeoverførselsanvendelse er tallerkenventiler i højtydende forbrændingsmotorer; ventilstammerne er delvist fyldt med natrium og fungerer som et varmerør til at afkøle ventilerne.

Biologisk rolle

Biologisk rolle hos mennesker

Hos mennesker er natrium et essentielt mineral, der regulerer blodvolumen , blodtryk, osmotisk ligevægt og pH . Det fysiologiske minimumsbehov for natrium anslås at variere fra omkring 120 milligram om dagen hos nyfødte til 500 milligram per dag over 10 år.

Kost

Natriumchlorid ( salt ) er den vigtigste kilde til natrium i kosten og bruges som krydderier og konserveringsmiddel i sådanne varer som syltede konserves og ryk ; for amerikanere kommer det meste natriumchlorid fra forarbejdede fødevarer . Andre kilder til natrium er dets naturlige forekomst i fødevarer og sådanne fødevaretilsætningsstoffer som mononatriumglutamat (MSG), natriumnitrit , natriumsaccharin, bagepulver (natriumbicarbonat) og natriumbenzoat .

US Institute of Medicine satte sit tolerable øvre indtagsniveau for natrium til 2,3 gram om dagen, men den gennemsnitlige person i USA indtager 3,4 gram om dagen. American Heart Association anbefaler ikke mere end 1,5 g natrium om dagen .

Højt natriumforbrug

Højt natriumforbrug er usundt og kan føre til ændringer i hjertets mekaniske ydeevne. Højt natriumforbrug er også forbundet med kronisk nyresygdom , forhøjet blodtryk , hjerte- kar-sygdomme og slagtilfælde .

Højt blodtryk

Der er en stærk sammenhæng mellem højere natriumindtag og højere blodtryk. Undersøgelser har fundet ud af, at en sænkning af natriumindtaget med 2 g om dagen har en tendens til at sænke det systoliske blodtryk med omkring to til fire mm Hg. Det er blevet anslået, at et sådant fald i natriumindtaget ville føre til mellem 9 og 17 % færre tilfælde af hypertension .

Hypertension forårsager 7,6 millioner for tidlige dødsfald på verdensplan hvert år. (Bemærk, at salt indeholder omkring 39,3% natrium - resten er klor og sporkemikalier; således er 2,3 g natrium omkring 5,9 g eller 5,3 ml salt - omkring en amerikansk teskefuld .)

En undersøgelse viste, at personer med eller uden hypertension, som udskilte mindre end 3 gram natrium om dagen i deres urin (og derfor tog mindre end 3 g/d), havde en højere risiko for død, slagtilfælde eller hjerteanfald end dem, der udskiller 4 til 5 gram om dagen. Niveauer på 7 g om dagen eller mere hos personer med hypertension var forbundet med højere dødelighed og kardiovaskulære hændelser, men dette viste sig ikke at være sandt for personer uden hypertension . Det amerikanske FDA oplyser, at voksne med hypertension og præhypertension bør reducere det daglige natriumindtag til 1,5 g.

Fysiologi

Renin -angiotensin-systemet regulerer mængden af væske og natriumkoncentration i kroppen. Reduktion af blodtryk og natriumkoncentration i nyrerne resulterer i produktionen af renin , som igen producerer aldosteron og angiotensin , som stimulerer reabsorptionen af natrium tilbage i blodbanen. Når koncentrationen af natrium stiger, falder produktionen af renin, og natriumkoncentrationen vender tilbage til normal. Natriumionen (Na ⁺ ) er en vigtig elektrolyt i neuronfunktionen og i osmoreguleringen mellem celler og den ekstracellulære væske . Dette opnås i alle dyr ved Na ⁺ /K ⁺ -ATPase , en aktiv transportør, der pumper ioner mod gradienten, og natrium/kalium-kanaler. Natrium er den mest udbredte metalliske ion i ekstracellulær væske.

Hos mennesker er usædvanligt lave eller høje natriumniveauer i blodet anerkendt i medicin som hyponatriæmi og hypernatriæmi . Disse tilstande kan være forårsaget af genetiske faktorer, aldring eller langvarig opkastning eller diarré.

Biologisk rolle i planter

I C4-planter er natrium et mikronæringsstof , der hjælper stofskiftet, specielt ved regenerering af phosphoenolpyruvat og syntese af klorofyl . I andre erstatter det kalium i flere roller, såsom at opretholde turgortryk og hjælpe med åbning og lukning af stomata . Overskydende natrium i jorden kan begrænse optagelsen af vand ved at mindske vandpotentialet , hvilket kan resultere i at planter visner; overskydende koncentrationer i cytoplasmaet kan føre til enzymhæmning, som igen forårsager nekrose og klorose.

Som reaktion herpå har nogle planter udviklet mekanismer til at begrænse natriumoptagelsen i rødderne, til at opbevare det i cellevakuoler og begrænse salttransport fra rødder til blade. Overskydende natrium kan også opbevares i gammelt plantevæv, hvilket begrænser skaden på ny vækst. Halofytter har tilpasset sig til at kunne blomstre i natriumrige miljøer.

Sikkerhed og forholdsregler

Natrium danner brændbart brint og kaustisk natriumhydroxid ved kontakt med vand; indtagelse og kontakt med fugt på hud, øjne eller slimhinder kan forårsage alvorlige forbrændinger. Natrium eksploderer spontant i nærvær af vand på grund af dannelsen af brint (højeksplosivt) og natriumhydroxid (som opløses i vandet og frigiver mere overflade). Imidlertid viser natrium, der er udsat for luft og antændes eller når selvantændelse (rapporteret at forekomme, når en smeltet pool af natrium når omkring 290 °C, 554 °F) en relativt mild brand.

I tilfælde af massive (ikke-smeltede) stykker af natrium, bliver reaktionen med oxygen til sidst langsom på grund af dannelsen af et beskyttende lag. Brandslukkere baseret på vand fremskynder natriumbrande. Dem, der er baseret på kuldioxid og bromchlordifluormethan , bør ikke bruges på natriumbrand. Metalbrande er klasse D , men ikke alle klasse D ildslukkere er effektive, når de bruges til at slukke natriumbrande. Et effektivt slukningsmiddel til natriumbrande er Met-LX. Andre effektive midler omfatter Lith-X, som har grafitpulver og et organofosfat flammehæmmer , og tørt sand.

Natriumbrande forhindres i atomreaktorer ved at isolere natrium fra ilt med omgivende rør, der indeholder inert gas. Natriumbrande af pooltypen forhindres ved hjælp af forskellige designforanstaltninger kaldet catch pan-systemer. De opsamler lækkende natrium i en lækage-genvindingstank, hvor det er isoleret fra ilt.

Brande med flydende natrium er farligere at håndtere end brande med fast natrium, især hvis der ikke er tilstrækkelig erfaring med sikker håndtering af smeltet natrium. I en teknisk rapport for United States Fire Administration skriver RJ Gordon (fremhævelse i original)

Når først antændt, er natrium meget vanskeligt at slukke. Det vil reagere voldsomt med vand, som tidligere nævnt, og med ethvert slukningsmiddel, der indeholder vand. Det vil også reagere med mange andre almindelige slukningsmidler, herunder kuldioxid og halogenforbindelserne og de fleste tørre kemiske midler. De eneste sikre og effektive slukningsmidler er helt tørre inerte materialer, såsom klasse D slukningsmidler, soda, grafit, diatoméjord eller natriumchlorid, som alle kan bruges til at nedgrave en lille mængde brændende natrium og udelukke ilt fra når metallet.

Slukningsmidlet skal være absolut tørt, da selv et spor af vand i materialet kan reagere med det brændende natrium og forårsage en eksplosion. Natriumchlorid er anerkendt som et slukningsmiddel på grund af dets kemiske stabilitet, men det er hydroskopisk (har egenskaben til at tiltrække og fastholde vandmolekyler på overfladen af saltkrystallerne) og skal holdes absolut tørt for at blive brugt sikkert som slukningsmiddel . Hver krystal af natriumchlorid indeholder også en spormængde af fugt i krystallens struktur.

Smeltet natrium er ekstremt farligt, fordi det er meget mere reaktivt end en fast masse. I flydende form er hvert natriumatom frit og mobilt til øjeblikkeligt at kombineres med ethvert tilgængeligt oxygenatom eller andet oxidationsmiddel, og ethvert gasformigt biprodukt vil blive skabt som en hurtigt ekspanderende gasboble i den smeltede masse. Selv en lille mængde vand kan skabe denne type reaktion. Enhver mængde vand, der indføres i en pool af smeltet natrium, vil sandsynligvis forårsage en voldsom eksplosion inde i den flydende masse, frigive brinten som en hurtigt ekspanderende gas og få det smeltede natrium til at bryde ud af beholderen.

Når smeltet natrium er involveret i en brand, sker forbrændingen ved væskens overflade. En inert gas, såsom nitrogen eller argon, kan bruges til at danne et inert lag over puljen af brændende flydende natrium, men gassen skal påføres meget forsigtigt og indesluttes over overfladen. Bortset fra soda, vil de fleste af de pulveriserede midler, der bruges til at slukke små brande i faste stykker eller lavvandede pools, synke til bunden af en smeltet masse af brændende natrium - natrium vil flyde til toppen og fortsætte med at brænde. Hvis det brændende natrium er i en beholder, kan det være muligt at slukke ilden ved at lægge et låg på beholderen for at udelukke ilt.

Se også

Referencer

Bibliografi

Greenwood, Norman N. ; Earnshaw, Alan (1997). Grundstoffernes kemi (2. udgave). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.

eksterne links

Natrium ved The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
Etymologi af "natrium" - kilde til symbol Na
Træets periodiske tabels indtastning om natrium
Natriumisotopdata fra The Berkeley Laboratory Isotopes Project's

Languages

In other projects