氟化钠配方 - 结构、性质、用途、示例问题

钠是一种化学元素，原子序数为 11，符号为 Na（来自拉丁语 natrium）。它是一种精致的银白色金属，具有高反应性。钠作为碱金属属于元素周期表的第 1 族。它只有一种稳定同位素 23Na。游离金属在自然界中不存在，因此它必须由化合物制成。钠是地壳中第六大最普遍的元素，它可能存在于长石、方钠石和岩盐以及其他矿物 (NaCl) 中。许多钠盐非常易溶于水：钠离子已通过水过量的作用从地球矿物质中浸出，而钠和氯是海洋中按重量计最普遍的溶解元素。

氟化钠

无机化合物氟化钠的化学式为NaF。它在饮用水氟化、牙膏和冶金中微量使用。当氟化钠溶液与硬水一起使用时，会产生不溶于氟化钙和镁的化合物。它是一种用于氟化饮用水的干化学品，必须手动称重并添加到混合罐中。 Viilliaumite 是 NaF 的一种矿物形式，有点不常见。它已在深成岩霞石正长岩中被发现。微溶于HF和氨水，不溶于醇、丙酮、SO ₂和二甲基甲酰胺。

氟化钠的结构

氟化钠的分子式由一个氟阴离子（F-）和一个钠阳离子（Na+）组成。因此，它具有分子式或化学式NaF。它的分子量为 41.98 g/mol，结晶为立方图案，类似于氯化钠，具有 Na+ 和 F- 占据八面体配位点；然而，它在 462 pm 的晶格间距略小于氯化钠。

氟化钠的物理性质

• 氟化钠是一种白色至绿色的固体，完全没有气味。
• 氟化钠的密度为2.558 g/cm ³ 。
• 氟化钠的熔点为 993 ^o C。
• 氟化钠的沸点是 1704 ^o C。
• 氟化钠的分子结构为八面体，晶体结构为立方。
• 氟化钠的标准生成焓为-573.6 kJ·mol ^-1 。
• 氟化钠的标准摩尔熵为 144 J·mol ^-1 K ^-1 。
• 氟化钠的热容量为 46.82 J/(mol K)。
• 氟化钠在水中的溶解度在 0 ^o C 时为 36.4 g/L，在 20 ^o C 时为 40.4 g/L，在 100 ^o C 时为 50.5 g/L。
• 它是碱性的，pH 值为 8。
• 氟化钠的折射率为 1.3252。
• 氟化钠的磁化率是-16.4 × 10 ^-6 cm ³ /mol。
• 氟化钠的蒸气压在 1077 ^o C 时为 1 mmHg。

氟化钠的化学性质

• 氟化钠与水结合生成氟化氢和氢氧化钠。化学式如下：

HF + NaOH → NaF + H₂O

• 氟化钠与氯发生置换反应，生成氯化钠和氟。化学式如下：

NaF + Cl₂ → NaCl + F₂

氟化钠的用途

• 氟化钠被用作杀虫剂，尚未证明在怀孕期间全身服用可预防儿童蛀牙。
• 它用于公共用水的氟化，进一步净化水。
• 氟化钠 L-谷氨酸一钠盐，一种使用氟化钠合成的化合物，用于治疗与肝脏问题相关的脑病。
• 它在合成和提取冶金中有许多特定的化学用途。
• 酰氯、氯化硫和氯化磷等亲电子氯化物与其发生反应。
• 氟化钠与其他氟化物一样，在有机合成中用于脱硅烷。
• 它用于 Finkelstein 反应，从氟化钠中产生碳氟化合物。
• 它被用作洗衣行业的清洁剂。
• 它在核熔盐反应堆工业中大量使用。

示例问题

问题1、氟化钠的制备工艺是怎样的？

解决方案：

By neutralizing Hydrofluoric acid with basic salt of sodium hydroxide, sodium fluoride is produced.

HF + NaOH → NaF + H₂O

问题 2. 为什么氟化钠被用作食草昆虫的胃毒剂？

解决方案：

Inorganic fluorides, such as fluorosilicates and sodium fluoride, form magnesium fluorophosphate when they combine with magnesium ions. They stop enzymes like enolase from using Mg2+ as a prosthetic group. As a result, fluoride poisoning hinders the transfer of phosphate in oxidative metabolism. This acts as a poison for insects as they are not able to get the desired stuff from plant and die in the process. 

问题3、氟化钠在牙科领域有什么用？

解决方案：

Cavity prevention is accomplished with sodium fluoride. This keeps the teeth healthier and more resistant to decay-causing acids and germs. It is also used for the treatment of osteoporosis and otospongiosis in adults but its use is controversial and further studies are expected. Fluoride salts are often added to municipal drinking water (and, in certain countries, to certain food products) in order to preserve tooth health. Fluoride strengthens teeth by causing fluorapatite, a naturally occurring component of tooth enamel, to develop.

问题 4. 简要说明氟化钠对人体的毒性。

解决方案：

The aqueous solutions of sodium fluoride are promptly and extensively absorbed by the human body. Electron transport and calcium metabolism are both hampered by these substances. Fluoride salts or hydrofluoric acid taken in large amounts might cause deadly arrhythmias owing to significant hypocalcemia. Chronic overabsorption can result in bone hardening, ligament calcification, and plaque deposition on teeth. Eyes, skin, and nasal membranes can be irritated or corroded by fluoride. Sodium fluoride is classed as toxic by both inhalation (of dusts or aerosols) and ingestion. It has been demonstrated to damage the heart and circulatory system in high enough concentrations.

问题 5. 氟化物是如何获得的，它在人体中的函数是什么？

解决方案：

Fluoride is a substance found in all natural water sources across the planet. This, like iron and calcium, dissolves into groundwater, on which we rely for drinking water.

It is required in the human body for the preservation and solidification of our bones, as well as the prevention of tooth disease. Most typically it is used to treat teeth plaque, a moderate type of gum disease (gingivitis), and weak and brittle bones (osteoporosis).