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鈉(Na)元素及金屬鈉的用途

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引言

鈉(Na)元素及金屬鈉的用途

鈉的英文為 Sodium,化學元素符號是Na,這是源於拉丁文鈉字Natrium 而來的緣故。鈉位於元素週期表第三週期第一族。屬鹼金屬元素族,是地殼中最豐富的元素之一[1]。金屬鈉是銀白色,具有輕,軟,低熔點,硬度小的特點,可以用刀子切割。金屬鈉有良好的導電性和導熱性。鈉原子最外層只有一個電子,而次外層有8 個電子,由於內層電子的遮蔽作用顯著,很容易失去最外層的1 個電子,因此具有較強的金屬性。在焰色放映中色反應中呈現黃色。金屬鈉容易失去自己的電子而被氧化,即便在很低的溫度下,也能被空氣中的空氣氧化生成氧化鈉。氧化鈉是鹼性氧化物,遇水吸收空氣中的水分,再起化學反應,生成相應的強鹼。金屬鈉與水反應還會生成可燃性氣體——氫氣。

一般情況下,開啟金屬鈉的包裝就會看到銀白色的金屬鈉浸沒在煤油裡,或者在這種金屬的外面塗一層蠟。這是因為這種金屬和一般金屬不一樣,如果遇上了水或放置在空氣,會立刻引起燃燒或爆炸。因此,金屬鈉不能暴露在空氣中或浸沒在水中存放。鈉不與煤油,汽油和石蠟等發生作用,所以可把金屬鈉浸沒在礦物油或液體石蠟中嚴密儲存。目的是使他們與空氣隔絕,同時還能與水隔離,這樣就能免除變質和發生危險。包裝金屬鈉的容器不得滲漏,容器內煤油和石蠟應添足,保證金屬鈉完全浸沒在煤油或液體石蠟中,油麵高出物品5-10 釐米[2-3]。

1 Na 元素及金屬鈉在各領域中的應用

1.1 鈉在人體及動物機體中的作用

鈉是動物與人必需的礦質營養元素,主要存在於體內的血液與水分中,能維持細胞滲透壓和血液的酸鹼平衡,主要是陰陽離子的平衡,並參與水的代謝[4-5]。此外,鈉和其它離子一起參與維持正常肌肉神經的興奮性,對心肌活動起調節作用。以重碳酸鹽形式存在的鈉,可抑制反芻動物瘤胃中產生過多的'酸,為瘤胃微生物活動創造適宜的環境。牲畜主要通過飼料與飲水攝取鈉,動物缺鈉時生長效能受阻,降低熱能與已消化蛋白質的利用,使體重減輕,並影響動物的生殖能力。另外,研究表明[6],在蛋雞飼料中適當新增鈉元素可使產蛋量明顯提高,蛋殼質量也同時明顯改善。

腦對鈉濃度很敏感,所以首先會無精打采及思考遲鈍。若情況更嚴重,接下來會肌肉抽搐、神志不清、昏迷甚至死亡[7]。人體所需要的鈉主要從食鹽中取得,所以食鹽是人們膳食中所不可缺乏的調味品,故有“百味之王”的美稱[7]。與鈉元素相關的Na-K 泵在人體的正常代謝中具有非常重要的作用,與一些疾病的發生也有著密切的關係。如肝水腫、白內障、囊纖維化、癲癇、偏頭痛、高血壓等[8]。研究發現[9],鈉泵抑制劑可抑制肝癌HepG2 細胞的增殖,引起細胞週期S 期阻滯,誘導細胞凋亡。

1.2 鈉對物種及植被的影響

對大多數植物來說,鈉不是必需的營養元素,但有部分植物包括一些牧草與飼料作物,鈉是有益的元素,可改善牧草品質,提高其對牲畜的適口性。文獻[10]研究表明,但隨著土壤中鈉元素含量的增加,物種的多樣性和豐富度種數均下降。吳志芬等對黃河三角洲鹽生殖被與水鹽關係研究得出:隨著土壤含鹽量的升高,群落內物種種類會減少[11];湯夢玲等對西北植被研究表明:在土壤鹽分過高的情況下,生物多樣性有退化現象[12];許恆剛等通過研究土壤鹽漬化對鹽生植被的影響後認為:隨著土壤鹽鹼度的增加,植被具有趨中、趨貧現象[13]。

鈉是鹽鹼化土壤中含量較高的元素,其大量存在不僅對土壤物理性質產生不良影響,而且導致植物營養失調,抑制其對鈣的吸收[14-15]。文獻[16]研究了水稻在鈉鉀互動作用下的體內吸收轉運機制。

1.3 鈉在日常生活中的應用

鈉在日常生活中應用廣泛。節日裡燃放的煙花中含有鈉元素。高壓鈉燈現在已大量應用於道路和廣場的照明。鈉燈也可用於洗相的暗室,因為鈉燈發出的黃光不會使相紙曝光。經研究發現[17],鈉元素還可用於製造鈉鈣玻璃,這種玻璃具有耐磨、耐熱、耐壓等良好效能。由於金屬鈉具有很好的導電性,已被製成鈉電纜,很有發展前途[18]。在鑄造業用作鋁矽合金變質劑,是合金晶體內的矽成為細小的纖維結構,提高合金強度和塑性。