Natrium

Natrium
Faror
	GHS- märkning :
Piktogram
Signalord	Fara
Faroangivelser	H260 , H314
Skyddsangivelser	P223 , P231+P232 , P280 , P305+P351+P338 , P370+P378 , P422
NFPA 704 (branddiamant)	3 2 2 W

Natrium, ₁₁ Na
Natrium
Utseende	silvervit metallic
Standard atomvikt A r °(Na)
	22,989 769 28 ± 0,000 000 02 ; 22,990 ± 0,001 (förkortat) ;
Natrium i det periodiska systemet
	neon ← natrium → magnesium
Atomnummer ( Z )	11
Grupp	grupp 1: väte och alkalimetaller
Period	period 3
Blockera	s-block
Elektronkonfiguration	[ Ne ] 3s 1
Elektroner per skal	2, 8, 1
Fysikaliska egenskaper
Fas vid STP	fast
Smältpunkt	370.944 K (97.794 °C, 208.029 °F)
Kokpunkt	1156.090 K (882.940 °C, 1621.292 °F)
Densitet (nära rt )	0,968 g/cm 3
när flytande (vid mp )	0,927 g/cm 3
Kritisk punkt	2573 K, 35 MPa (extrapolerad)
Värme av fusion	2,60 kJ/mol
Förångningsvärme	97,42 kJ/mol
Molär värmekapacitet	28.230 J/(mol·K)
Atomegenskaper
Oxidationstillstånd	−1, 0, +1 (en starkt basisk oxid)
Elektronnegativitet	Pauling-skala: 0,93
Joniseringsenergier	1:a: 495,8 kJ/mol; 2:a: 4562 kJ/mol; 3:e: 6910,3 kJ/mol; ( mer ) ;
Atom radie	empiri: 186 pm
Kovalent radie	166±9 pm
Van der Waals radie	227 pm
	Spektrala linjer av natrium
Andra egenskaper
Naturlig förekomst	ursprunglig
Kristallstruktur	<a i=0>kroppscentrerad kubik (bcc)
Ljudhastighet tunn stång	3200 m/s (vid 20 °C)
Termisk expansion	71 µm/(m⋅K) (vid 25 °C)
Värmeledningsförmåga	142 W/(m⋅K)
Elektrisk resistans	47,7 nΩ⋅m (vid 20 °C)
Magnetisk beställning	paramagnetisk
Molär magnetisk känslighet	+16,0 × 10 −6 cm 3 /mol (298 K)
Youngs modul	10 GPa
Skjuvmodul	3,3 GPa
Bulkmodul	6,3 GPa
Mohs hårdhet	0,5
Brinell hårdhet	0,69 MPa
CAS-nummer	7440-23-5
Historia
Upptäckt och första isolering	Humphry Davy (1807)
Symbol	"Na": från New Latin natrium , myntat från tyska Natron , ' natron '
Isotoper av natrium
	; Kategori: Natrium \| referenser

Natrium är ett kemiskt grundämne med symbolen Na (från latin natrium ) och atomnummer 11. Det är en mjuk, silvervit, mycket reaktiv metall . Natrium är en alkalimetall som tillhör grupp 1 i det periodiska systemet. Dess enda stabila isotop är ²³ Na. Den fria metallen förekommer inte i naturen och måste framställas av föreningar. Natrium är det sjätte vanligaste grundämnet i jordskorpan och finns i många mineraler som fältspat , sodalit och halit (NaCl). Många salter av natrium är mycket vattenlösliga: natriumjoner har lakats ut genom inverkan av vatten från jordens mineraler under eoner, och därför är natrium och klor de vanligaste upplösta grundämnena i haven.

Natrium isolerades först av Humphry Davy 1807 genom elektrolys av natriumhydroxid . Bland många andra användbara natriumföreningar används natriumhydroxid ( lut ) vid tvåltillverkning , och natriumklorid ( ätbart salt ) är ett avisningsmedel och ett näringsämne för djur inklusive människor.

Natrium är ett viktigt element för alla djur och vissa växter. Natriumjoner är den huvudsakliga katjonen i den extracellulära vätskan (ECF) och är som sådan den största bidragsgivaren till ECF- osmotiska trycket och ECF-kompartmentvolymen. ^{[ citat behövs ]} Förlust av vatten från ECF-facket ökar natriumkoncentrationen, ett tillstånd som kallas hypernatremi . Isotonisk förlust av vatten och natrium från ECF-avdelningen minskar storleken på detta utrymme i ett tillstånd som kallas ECF- hypovolemi .

Med hjälp av natrium-kalium-pumpen pumpar levande mänskliga celler ut tre natriumjoner ur cellen i utbyte mot två kaliumjoner som pumpas in; Jämför man jonkoncentrationer över cellmembranet, inifrån och ut, mäter kalium cirka 40:1 och natrium cirka 1:10. I nervceller möjliggör den elektriska laddningen över cellmembranet överföring av nervimpulsen - en aktionspotential - när laddningen försvinner; natrium spelar en nyckelroll i den aktiviteten.

Egenskaper

Fysisk

Emissionsspektrum för natrium, som visar D-linjen .

Natrium vid standardtemperatur och -tryck är en mjuk silverfärgad metall som kombineras med syre i luften och bildar gråvit natriumoxid om den inte är nedsänkt i olja eller inert gas, vilket är de förhållanden den vanligtvis förvaras i. Natriummetall kan lätt skäras med en kniv och är en bra ledare av elektricitet och värme eftersom den bara har en elektron i sitt valensskal, vilket resulterar i svag metallisk bindning och fria elektroner, som bär energi. På grund av att ha låg atommassa och stor atomradie är natrium den tredje minsta tätheten av alla elementära metaller och är en av endast tre metaller som kan flyta på vatten, de andra två är litium och kalium.

Smältpunkten (98 °C) och kokpunkten (883 °C) för natrium är lägre än för litium men högre än de för de tyngre alkalimetallerna kalium, rubidium och cesium, efter periodiska trender nedåt i gruppen. Dessa egenskaper förändras dramatiskt vid förhöjda tryck: vid 1,5 Mbar ändras färgen från silverfärgad metallisk till svart; vid 1,9 Mbar blir materialet genomskinligt med en röd färg; och vid 3 Mbar är natrium en klar och transparent fast substans. Alla dessa högtrycksallotroper är isolatorer och elektroder .

Ett positivt flamtest för natrium har en ljusgul färg.

I ett flamtest lyser natrium och dess föreningar gult eftersom de exciterade 3s -elektronerna av natrium avger en foton när de faller från 3p till 3s; våglängden för denna foton motsvarar D-linjen vid cirka 589,3 nm. Spin-omloppsinteraktioner som involverar elektronen i 3p-orbitalen delar upp D-linjen i två, vid 589,0 och 589,6 nm; hyperfina strukturer som involverar båda orbitalerna orsakar många fler linjer.

Isotoper

Tjugo isotoper av natrium är kända, men endast ²³ Na är stabilt. ^23Na skapas i kolförbränningsprocessen i stjärnor genom att två kolatomer smälts samman; detta kräver temperaturer över 600 megakelvin och en stjärna på minst tre solmassor. Två radioaktiva , kosmogena isotoper är biprodukten av spallation av kosmisk strålning : ²² Na har en halveringstid på 2,6 år och ²⁴ Na, en halveringstid på 15 timmar; alla andra isotoper har en halveringstid på mindre än en minut.

Två nukleära isomerer har upptäckts, den längre livslängden är ^24m Na med en halveringstid på cirka 20,2 millisekunder. Akut neutronstrålning, från en kärnkraftsolycka, omvandlar en del av det stabila ²³ Na i mänskligt blod till ²⁴ Na; neutronstrålningsdosen för ett offer kan beräknas genom att mäta koncentrationen av ²⁴ Na i förhållande till ²³ Na.

Kemi

Natriumatomer har 11 elektroner, en mer än den stabila konfigurationen av ädelgasen neon . De första och andra joniseringsenergierna är 495,8 kJ/mol respektive 4562 kJ/mol. Som ett resultat bildar natrium vanligtvis joniska föreningar som involverar Na ⁺ -katjonen.

Metalliskt natrium

Metalliskt natrium är i allmänhet mindre reaktivt än kalium och mer reaktivt än litium . Natriummetall är starkt reducerande, med standardreduktionspotentialen för Na ⁺ /Na-paret är -2,71 volt, även om kalium och litium har ännu mer negativa potentialer. De termiska, vätskeformiga, kemiska och nukleära egenskaperna hos smält natriummetall har gjort att den är ett av de främsta kylmedierna för snabbuppfödningsreaktorn . Sådana kärnreaktorer ses som ett avgörande steg för produktion av ren energi.

Salter och oxider

Strukturen av natriumklorid , som visar oktaedrisk koordination runt Na ⁺ och Cl ⁻ centra. Detta ramverk sönderfaller när det löses i vatten och sätts ihop igen när vattnet avdunstar.

Natriumföreningar är av enorm kommersiell betydelse och är särskilt centrala för industrier som producerar glas , papper , tvål och textilier . De viktigaste natriumföreningarna är bordssalt (Na Cl ), soda (Na ₂ CO ₃ ), bakpulver (Na HCO ₃ ), kaustiksoda (NaOH), natriumnitrat (Na NO ₃ ), di- och trinatrium fosfater , natriumtiosulfat ( _Na2S2O3-5H2O ) ) _._och borax ( _{Na2B4O7-10H2O} _ _ _{_} _ _{_} _ _{_} _ _{_} _ I föreningar är natrium vanligtvis joniskt bundet till vatten och anjoner och ses som en hård Lewis-syra .

Två likvärdiga bilder av den kemiska strukturen hos natriumstearat , en typisk tvål.

De flesta tvålar är natriumsalter av fettsyror . Natriumtvålar har en högre smälttemperatur (och verkar "hårdare") än kaliumtvålar.

Liksom alla alkalimetaller reagerar natrium exotermt med vatten. Reaktionen producerar kaustiksoda ( natriumhydroxid ) och brandfarlig vätgas . När den bränns i luft, bildar den främst natriumperoxid med lite natriumoxid .

Vattenlösningar

Natrium tenderar att bilda vattenlösliga föreningar, såsom halogenider , sulfater , nitrater , karboxylater och karbonater . De huvudsakliga vattenhaltiga arterna är aquo-komplexen [Na(H ₂ O) _n ] ⁺ , där n = 4–8; med n = 6 indikerat från röntgendiffraktionsdata och datorsimuleringar.

Direkt utfällning av natriumsalter från vattenlösningar är sällsynt eftersom natriumsalter vanligtvis har en hög affinitet för vatten. Ett undantag är natriumvismutat (NaBiO ₃ ). På grund av den höga lösligheten av dess föreningar, isoleras natriumsalter vanligtvis som fasta ämnen genom indunstning eller genom utfällning med ett organiskt antilösningsmedel, såsom etanol ; till exempel kommer endast 0,35 g/L natriumklorid att lösas i etanol. Kronetrar , som 15-krona-5 , kan användas som en fasöverföringskatalysator .

Natriumhalten i proverna bestäms genom atomabsorptionsspektrofotometri eller genom potentiometri med jonselektiva elektroder.

Elektrider och sodider

Liksom de andra alkalimetallerna löses natrium i ammoniak och vissa aminer för att ge djupt färgade lösningar; avdunstning av dessa lösningar lämnar en glänsande film av metalliskt natrium. Lösningarna innehåller koordinationskomplexet (Na(NH ₃ ) ₆ ) ⁺ , med den positiva laddningen uppvägd av elektroner som anjoner ; kryptander tillåter isolering av dessa komplex som kristallina fasta ämnen. Natrium bildar komplex med kronetrar, kryptonder och andra ligander.

Till exempel har 15-crown-5 en hög affinitet för natrium eftersom kavitetsstorleken på 15-crown-5 är 1,7–2,2 Å, vilket är tillräckligt för att passa natriumjonen (1,9 Å). Kryptander, som kronetrar och andra jonoforer , har också en hög affinitet för natriumjonen; derivat av det alkaliska Na− kan erhållas genom tillsats av kryptander till lösningar av natrium i ammoniak ^via disproportionering .

Organiska natriumföreningar

Strukturen av komplexet av natrium (Na ⁺ , visat i gult) och antibiotikumet monensin -A.

Många organiska natriumföreningar har framställts. På grund av den höga polariteten hos C-Na-bindningarna beter de sig som källor till karbanjoner (salter med organiska anjoner ). Några välkända derivat inkluderar _{natriumcyklopentadienid}₍ NaC5H5 ) _och tritylnatrium ( ( _C6H5 ) _3CNa ) . Natriumnaftalen , Na ⁺ [C ₁₀ H ₈ •] ⁻ , ett starkt reduktionsmedel, bildas vid blandning av Na och naftalen i eterlösningar.

Intermetalliska föreningar

Natrium bildar legeringar med många metaller, såsom kalium, kalcium , bly och grupp 11 och 12 grundämnen. Natrium och kalium bildar KNa ₂ och NaK . NaK är 40–90 % kalium och är flytande vid rumstemperatur . Det är en utmärkt termisk och elektrisk ledare. Natrium-kalcium-legeringar är biprodukter av den elektrolytiska produktionen av natrium från en binär saltblandning av NaCl-CaCl ₂ och ternär blandning NaCl-CaCl ₂ -BaCl ₂ . Kalcium är endast delvis blandbart med natrium, och de 1-2 % av det löst i natriumet som erhålls från nämnda blandningar kan fällas ut genom kylning till 120 °C och filtrering.

I flytande tillstånd är natrium helt blandbart med bly. Det finns flera metoder för att tillverka natrium-blylegeringar. En är att smälta samman dem och en annan är att avsätta natrium elektrolytiskt på smälta blykatoder. NaPb3 _, NaPb, Na9Pb4, Na5Pb2 _och_Na15Pb4 är några _av_de kända _natrium - blylegeringarna _. Natrium bildar även legeringar med guld (NaAu ₂ ) och silver (NaAg ₂ ). Grupp 12-metaller ( zink , kadmium och kvicksilver ) är kända för att göra legeringar med natrium. NaZn ₁₃ och NaCd ₂ är legeringar av zink och kadmium. Natrium och kvicksilver bildar NaHg, NaHg ₄ , NaHg ₂ , Na ₃ Hg ₂ och Na ₃ Hg.

Historia

På grund av dess betydelse för människors hälsa har salt länge varit en viktig handelsvara, vilket framgår av det engelska ordet salary , som härstammar från salarium , de rån av salt som ibland ges till romerska soldater tillsammans med deras övriga löner. I det medeltida Europa användes en förening av natrium med det latinska namnet sodan som ett medel mot huvudvärk . Namnet natrium tros härstamma från arabiskan suda , som betyder huvudvärk, eftersom de huvudvärkslindrande egenskaperna hos natriumkarbonat eller soda var välkända i tidiga tider.

Även om natrium, ibland kallat soda , länge hade känts igen i föreningar, isolerades själva metallen inte förrän 1807 av Sir Humphry Davy genom elektrolys av natriumhydroxid . 1809 föreslog den tyske fysikern och kemisten Ludwig Wilhelm Gilbert namnen Natronium för Humphry Davys "natrium" och Kalium för Davys "kalium".

Den kemiska förkortningen för natrium publicerades första gången 1814 av Jöns Jakob Berzelius i hans system av atomsymboler, och är en förkortning av grundämnets nya latinska namn natrium , som syftar på den egyptiska natronen , ett naturligt mineralsalt som huvudsakligen består av hydratiserat natriumkarbonat. . Natron hade historiskt flera viktiga industriella och hushållsanvändningar, senare förmörkades av andra natriumföreningar.

Natrium ger en intensiv gul färg till lågor. Så tidigt som 1860 Kirchhoff och Bunsen den höga känsligheten hos ett natriumflamtest och angav i Annalen der Physik und Chemie :

I ett hörn av vårt 60 m ³ rum längst bort från apparaten, exploderade vi 3 mg natriumklorat med mjölksocker medan vi observerade den icke självlysande lågan före springan. Efter ett tag lyste det klart gult och visade en stark natriumlinje som försvann först efter 10 minuter. Från vikten av natriumsaltet och volymen luft i rummet kan vi lätt räkna ut att en viktdel luft inte kan innehålla mer än 1/20 miljondels vikt natrium.

Förekomst

Jordskorpan innehåller 2,27% natrium, vilket gör den till det sjunde vanligaste grundämnet på jorden och den femte mest förekommande metallen, bakom aluminium , järn , kalcium och magnesium och före kalium. Natriums uppskattade oceaniska överflöd är 10,8 gram per liter. På grund av dess höga reaktivitet återfinns det aldrig som ett rent element. Det finns i många mineraler, några mycket lösliga, såsom halit och natron , andra mycket mindre lösliga, såsom amfibol och zeolit . Olösligheten hos vissa natriummineraler såsom kryolit och fältspat härrör från deras polymera anjoner, som i fallet med fältspat är ett polysilikat.

Astronomiska observationer

Atomnatrium har en mycket stark spektrallinje i den gul-orange delen av spektrumet (samma linje som används i natrium-ånga gatlyktor) . Detta visas som en absorptionslinje i många typer av stjärnor, inklusive solen . Linjen studerades första gången 1814 av Joseph von Fraunhofer under hans undersökning av linjerna i solspektrumet, nu kända som Fraunhofer-linjerna . Fraunhofer kallade den "D"-linjen, även om den nu är känd för att faktiskt vara en grupp tätt åtskilda linjer delade av en fin och hyperfin struktur .

Styrkan hos D-linjen tillåter dess upptäckt i många andra astronomiska miljöer. I stjärnor ses det i alla vars ytor är tillräckligt svala för att natrium ska kunna existera i atomform (snarare än joniserat). Detta motsvarar stjärnor av ungefär F-typ och kallare. Många andra stjärnor verkar ha en natriumabsorptionslinje, men detta orsakas faktiskt av gas i det interstellära mediet i förgrunden . De två kan särskiljas via högupplöst spektroskopi, eftersom interstellära linjer är mycket smalare än de som breddas av stjärnrotation .

Natrium har också upptäckts i många solsystemmiljöer , inklusive Merkurius atmosfär, månens exosfär och många andra kroppar. Vissa kometer har en natriumsvans , som först upptäcktes i observationer av kometen Hale-Bopp 1997. Natrium har till och med upptäckts i atmosfären på vissa extrasolära planeter via transitspektroskopi .

Kommersiell produktion

Används endast i ganska specialiserade tillämpningar, produceras endast cirka 100 000 ton metalliskt natrium årligen. Metalliskt natrium tillverkades först kommersiellt i slutet av 1800-talet genom karbotermisk reduktion av natriumkarbonat vid 1100 °C, som det första steget i Deville-processen för framställning av aluminium:

Na ₂ CO ₃ + 2 C → 2 Na + 3 CO

Den höga efterfrågan på aluminium skapade behovet av produktion av natrium. Införandet av Hall–Héroult-processen för framställning av aluminium genom elektrolysering av ett smält saltbad gjorde att behovet av stora mängder natrium slutade. En relaterad process baserad på reduktion av natriumhydroxid utvecklades 1886.

Natrium framställs nu kommersiellt genom elektrolys av smält natriumklorid , baserad på en process som patenterades 1924. Detta görs i en Downs-cell där NaCl blandas med kalciumklorid för att sänka smältpunkten under 700 °C. Eftersom kalcium är mindre elektropositivt än natrium kommer inget kalcium att avsättas vid katoden. Denna metod är billigare än den tidigare Castner-processen (elektrolys av natriumhydroxid) . Om natrium av hög renhet krävs kan det destilleras en eller flera gånger.

Marknaden för natrium är volatil på grund av svårigheten att lagra och transportera; den måste förvaras under en torr inert gasatmosfär eller vattenfri mineralolja för att förhindra bildning av ett ytskikt av natriumoxid eller natriumsuperoxid .

Används

Även om metalliskt natrium har några viktiga användningsområden, använder de viktigaste tillämpningarna för natrium föreningar; miljontals ton natriumklorid , hydroxid och karbonat produceras årligen. Natriumklorid används i stor utsträckning för anti-icing och avisning och som konserveringsmedel; exempel på användningen av natriumbikarbonat inkluderar bakning, som jäsningsmedel och sodablästring . Tillsammans med kalium har många viktiga läkemedel tillsatt natrium för att förbättra deras biotillgänglighet ; även om kalium är den bästa jonen i de flesta fall, väljs natrium för dess lägre pris och atomvikt. Natriumhydrid används som bas för olika reaktioner (som aldolreaktionen) i organisk kemi.

Metalliskt natrium används främst för framställning av natriumborhydrid , natriumazid , indigo och trifenylfosfin . En gång vanlig användning var tillverkningen av tetraetylbly och titanmetall; på grund av övergången från TEL och nya titanproduktionsmetoder, minskade produktionen av natrium efter 1970. Natrium används också som en legeringsmetall, ett anti-kalkmedel och som ett reduktionsmedel för metaller när andra material är ineffektiva.

Observera att det fria elementet inte används som avlagringsmedel, joner i vattnet byts ut mot natriumjoner. Natriumplasma ("ånga") lampor används ofta för gatubelysning i städer och sprider ljus som sträcker sig från gul-orange till persika när trycket ökar. Natrium i sig eller med kalium är ett torkmedel ; det ger en intensiv blå färg med bensofenon när torkmedlet är torrt.

I organisk syntes används natrium i olika reaktioner såsom Björk-reduktionen , och natriumfusionstestet genomförs för att kvalitativt analysera föreningar. Natrium reagerar med alkohol och ger alkoxider, och när natrium löses i ammoniaklösning kan det användas för att reducera alkyner till transalkener. Lasrar som avger ljus vid natrium D-linjen används för att skapa konstgjorda laserledarstjärnor som hjälper till med den adaptiva optiken för landbaserade teleskop för synligt ljus.

Värmeöverföring

NaK- fasdiagram , som visar smältpunkten för natrium som en funktion av kaliumkoncentrationen. NaK med 77 % kalium är eutektiskt och har den lägsta smältpunkten av NaK-legeringarna vid -12,6 °C.

Flytande natrium används som värmeöverföringsvätska i natriumkylda snabba reaktorer eftersom det har den höga värmeledningsförmåga och låga neutronabsorptionstvärsnitt som krävs för att uppnå ett högt neutronflöde i reaktorn. Den höga kokpunkten för natrium gör att reaktorn kan arbeta vid omgivande (normalt) tryck, men nackdelarna inkluderar dess opacitet, vilket hindrar visuellt underhåll, och dess starkt reducerande egenskaper. Natrium kommer att explodera i kontakt med vatten, även om det bara brinner försiktigt i luften.

Radioaktivt natrium-24 kan produceras genom neutronbombardement under drift, vilket utgör en liten risk för strålning; radioaktiviteten upphör inom några dagar efter avlägsnandet från reaktorn. Om en reaktor behöver stängas ofta används NaK . Eftersom NaK är en vätska vid rumstemperatur, stelnar inte kylvätskan i rören.

I detta fall kräver pyroforiciteten hos kalium extra försiktighetsåtgärder för att förhindra och upptäcka läckor. En annan värmeöverföringsapplikation är tallriksventiler i högpresterande förbränningsmotorer; ventilstammarna är delvis fyllda med natrium och fungerar som ett värmerör för att kyla ventilerna.

Biologisk roll

Biologisk roll hos människor

Hos människor är natrium ett viktigt mineral som reglerar blodvolymen , blodtrycket, osmotisk jämvikt och pH . Det minsta fysiologiska behovet av natrium beräknas variera från cirka 120 milligram per dag hos nyfödda till 500 milligram per dag över 10 år.

Diet

Natriumklorid ( salt ) är den huvudsakliga källan till natrium i kosten och används som krydda och konserveringsmedel i sådana varor som inlagda konserver och ryckiga ; för amerikaner kommer mest natriumklorid från bearbetade livsmedel . Andra källor till natrium är dess naturliga förekomst i livsmedel och sådana livsmedelstillsatser som mononatriumglutamat (MSG), natriumnitrit , natriumsackarin, bakpulver (natriumbikarbonat) och natriumbensoat .

US Institute of Medicine satte sin tolerabla övre intagsnivå för natrium till 2,3 gram per dag, men den genomsnittliga personen i USA konsumerar 3,4 gram per dag. American Heart Association rekommenderar inte mer än 1,5 g natrium per dag.

Hög natriumförbrukning

Hög natriumkonsumtion är ohälsosamt och kan leda till förändringar i hjärtats mekaniska prestanda. Hög natriumkonsumtion är också förknippad med kronisk njursjukdom , högt blodtryck , hjärt-kärlsjukdomar och stroke .

Högt blodtryck

Det finns ett starkt samband mellan högre natriumintag och högre blodtryck. Studier har funnit att en sänkning av natriumintaget med 2 g per dag tenderar att sänka det systoliska blodtrycket med cirka två till fyra mm Hg. Det har uppskattats att en sådan minskning av natriumintaget skulle leda till mellan 9 och 17 % färre fall av hypertoni .

Hypertoni orsakar 7,6 miljoner förtida dödsfall över hela världen varje år. (Observera att salt innehåller cirka 39,3 % natrium - resten är klor och spårkemikalier; alltså är 2,3 g natrium cirka 5,9 g, eller 5,3 ml, salt - cirka en amerikansk tesked . )

En studie visade att personer med eller utan högt blodtryck som utsöndrade mindre än 3 gram natrium per dag i urinen (och därför fick i sig mindre än 3 g/d) hade en högre risk för död, stroke eller hjärtinfarkt än de som utsöndrade 4 till 5 gram per dag. Nivåer på 7 g per dag eller mer hos personer med hypertoni associerades med högre dödlighet och kardiovaskulära händelser, men detta visade sig inte vara sant för personer utan hypertoni . US FDA anger att vuxna med hypertoni och prehypertoni bör minska det dagliga natriumintaget till 1,5 g.

Fysiologi

Renin -angiotensinsystemet reglerar mängden vätska och natriumkoncentration i kroppen. Minskning av blodtrycket och natriumkoncentrationen i njurarna resulterar i produktionen av renin , som i sin tur producerar aldosteron och angiotensin , vilket stimulerar återupptaget av natrium tillbaka till blodomloppet. När koncentrationen av natrium ökar, minskar produktionen av renin, och natriumkoncentrationen återgår till det normala. Natriumjonen (Na ⁺ ) är en viktig elektrolyt i neuronfunktionen och i osmoregleringen mellan celler och den extracellulära vätskan . Detta åstadkoms i alla djur genom Na ⁺ /K ⁺ -ATPas , en aktiv transportör som pumpar joner mot gradienten, och natrium/kaliumkanaler. Natrium är den vanligaste metalljonen i extracellulär vätska.

Hos människor erkänns ovanligt låga eller höga natriumnivåer i blodet inom medicinen som hyponatremi och hypernatremi . Dessa tillstånd kan orsakas av genetiska faktorer, åldrande eller långvariga kräkningar eller diarré.

Biologisk roll i växter

I C4-växter är natrium ett mikronäringsämne som underlättar ämnesomsättningen, speciellt vid regenerering av fosfoenolpyruvat och syntes av klorofyll . I andra ersätter det kalium i flera roller, som att bibehålla turgortrycket och hjälpa till med öppning och stängning av stomata . Överskott av natrium i jorden kan begränsa upptaget av vatten genom att minska vattenpotentialen, vilket kan resultera i att växten vissnar; för höga koncentrationer i cytoplasman kan leda till enzymhämning, vilket i sin tur orsakar nekros och kloros.

Som svar har vissa växter utvecklat mekanismer för att begränsa natriumupptaget i rötterna, för att lagra det i cellvakuoler och begränsa salttransporten från rötter till blad. Överskott av natrium kan också lagras i gammal växtvävnad, vilket begränsar skadorna på ny tillväxt. Halofyter har anpassat sig för att kunna blomstra i natriumrika miljöer.

Säkerhet och försiktighetsåtgärder

Natrium bildar brandfarligt väte och kaustik natriumhydroxid vid kontakt med vatten; förtäring och kontakt med fukt på hud, ögon eller slemhinnor kan orsaka allvarliga brännskador. Natrium exploderar spontant i närvaro av vatten på grund av bildandet av väte (mycket explosivt) och natriumhydroxid (som löser sig i vattnet och frigör mer yta). Natrium som exponeras för luft och antänds eller når självantändning (som rapporteras inträffa när en smält pool av natrium når cirka 290 °C, 554 °F) visar dock en relativt mild eld.

När det gäller massiva (icke-smälta) bitar av natrium, blir reaktionen med syre så småningom långsam på grund av bildandet av ett skyddande skikt. Brandsläckare baserade på vatten påskyndar natriumbränder. De som är baserade på koldioxid och bromklordifluormetan bör inte användas på natriumbrand. Metallbränder är klass D , men inte alla klass D släckare är effektiva när de används för att släcka natriumbränder. Ett effektivt släckningsmedel för natriumbränder är Met-LX. Andra effektiva medel inkluderar Lith-X, som har grafitpulver och ett flamskyddsmedel av organiskt fosfat , och torr sand.

Natriumbränder förhindras i kärnreaktorer genom att isolera natrium från syre med omgivande rör som innehåller inert gas. Natriumbränder av pooltyp förhindras med hjälp av olika konstruktionsåtgärder som kallas catch pan-system. De samlar upp läckande natrium i en läckageåtervinningstank där det isoleras från syre.

Bränder med flytande natrium är farligare att hantera än bränder med fast natrium, särskilt om det inte finns tillräcklig erfarenhet av säker hantering av smält natrium. I en teknisk rapport för United States Fire Administration skriver RJ Gordon (betoning i original)

När natrium väl antänts är det mycket svårt att släcka. Det kommer att reagera våldsamt med vatten, som nämnts tidigare, och med alla släckmedel som innehåller vatten. Det kommer också att reagera med många andra vanliga släckningsmedel, inklusive koldioxid och halogenföreningarna och de flesta torrkemiska medel. De enda säkra och effektiva släckningsmedlen är helt torra inerta material, såsom klass D-släckningsmedel, soda, grafit, kiselgur eller natriumklorid, som alla kan användas för att begrava en liten mängd brinnande natrium och utesluta syre från når metallen.

Släckmedlet måste vara absolut torrt, eftersom även ett spår av vatten i materialet kan reagera med det brinnande natriumet och orsaka en explosion. Natriumklorid är erkänt som ett släckmedel på grund av dess kemiska stabilitet, men det är hydroskopiskt (har egenskapen att attrahera och hålla vattenmolekyler på ytan av saltkristallerna) och måste hållas absolut torrt för att kunna användas säkert som släckningsmedel . Varje kristall av natriumklorid innehåller också en spårmängd av fukt i kristallens struktur.

Smält natrium är extremt farligt eftersom det är mycket mer reaktivt än en fast massa. I flytande form är varje natriumatom fri och rörlig för att omedelbart kombineras med alla tillgängliga syreatomer eller andra oxidationsmedel, och alla gasformiga biprodukter kommer att skapas som en snabbt expanderande gasbubbla i den smälta massan. Även en liten mängd vatten kan skapa denna typ av reaktion. Varje mängd vatten som införs i en pool av smält natrium kommer sannolikt att orsaka en våldsam explosion inuti vätskemassan, frigöra vätet som en snabbt expanderande gas och få det smälta natriumet att bryta ut ur behållaren.

När smält natrium är inblandat i en brand sker förbränningen vid vätskans yta. En inert gas, såsom kväve eller argon, kan användas för att bilda ett inert skikt över poolen av brinnande flytande natrium, men gasen måste appliceras mycket försiktigt och hållas över ytan. Förutom soda kommer de flesta av de pulveriserade medlen som används för att släcka små bränder i fasta stycken eller grunda pooler att sjunka till botten av en smält massa av brinnande natrium - natriumet kommer att flyta till toppen och fortsätta att brinna. Om det brinnande natriumet finns i en behållare kan det vara möjligt att släcka branden genom att lägga ett lock på behållaren för att utesluta syre.

Se även

Bibliografi

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

externa länkar

Natrium vid The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
Etymologi för "natrium" - källa till symbol Na
Träperiodiska tabellens post om natrium
Natriumisotopdata från The Berkeley Laboratory Isotopes Project's

Faror
GHS- märkning :
Piktogram
Signalord	Fara
Faroangivelser	H260 , H314
Skyddsangivelser	P223 , P231+P232 , P280 , P305+P351+P338 , P370+P378 , P422
NFPA 704 (branddiamant)	3 2 2 W