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氟化鈉
一種離子化合物
氟化鈉(英文: Sodium Fluoride)是一種離子化合物，為無機(jī)物，化學(xué)式為NaF，分子量為41.988，密度為2.78 g/cm3。氟化鈉外觀呈無色結(jié)晶固體或白色粉末，無特殊氣味，溶于水、氫氟酸，不溶于乙醇。氟化鈉是堿金屬氟化物中唯一具有吸濕性的鹽，長(zhǎng)期貯存會(huì)結(jié)塊。氟化鈉受熱分解或與酸反應(yīng)會(huì)釋放出氟化氫氣體，還可與鉀型陽離子交換劑等發(fā)生置換反應(yīng)，與六氟化鈾、氟化氫等發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)等。
基本信息
中文名
氟化鈉
英文名
Sodium Fluoride, Zymafluor
CAS號(hào)
7681-49-4
性質(zhì)
化學(xué)式
NaF
結(jié)構(gòu)式
摩爾質(zhì)量
41.988 g/mol
外觀
無色結(jié)晶固體或白色粉末
氣味
無特殊氣味
密度
1.125g/cm3
熔點(diǎn)
993 ℃
沸點(diǎn)
1695 ℃
溶解性
溶于水、氫氟酸，不溶于乙醇
pKa
3.17
pH值
7.4(新制飽和溶液)
蒸氣壓
1 mmHg(1077 ℃)
危險(xiǎn)性
NFPA 704
藍(lán)3：可造成嚴(yán)重或永久性傷害。
紅0：在通常火災(zāi)中不會(huì)燃燒。
黃0：即使在火災(zāi)中也很穩(wěn)定。
氟化鈉可在醫(yī)療領(lǐng)域用于治療骨質(zhì)疏松癥、Paget骨病和防治齲齒等；在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域作殺蟲劑、殺菌劑；在電化學(xué)領(lǐng)域作電解質(zhì)添加劑；在分析化學(xué)及醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)領(lǐng)域作分析試劑等。氟化鈉具有毒性，急性中毒時(shí)表現(xiàn)出惡心、嘔吐及腹瀉等胃腸癥狀，不及時(shí)搶救可致死亡；慢性中毒時(shí)會(huì)造成氟骨癥，影響骨骼和牙齒的健康等。
分子結(jié)構(gòu)
氟化鈉球棍模型
氟化鈉比例模型
氟化鈉晶體結(jié)構(gòu)屬四方晶系，空間群為Fm-3m，其晶胞參數(shù)為a=b=c=4.57 ?，α=β=γ=90.00 °。在氟化鈉晶體中，鈉離子與6個(gè)氟離子成鍵， 所有Na-F鍵長(zhǎng)均為2.29 ?，構(gòu)成正八面體結(jié)構(gòu)，晶體結(jié)構(gòu)如下圖所示：
氟化鈉晶體結(jié)構(gòu)投影圖
氟化鈉晶體結(jié)構(gòu)透視圖
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
氟化鈉外觀呈無色結(jié)晶固體或白色粉末，無特殊氣味，溶于水、氫氟酸，不溶于乙醇，其在水中的溶解度如下表所示。氟化鈉是堿金屬氟化物中唯一具有吸濕性的鹽，長(zhǎng)期貯存會(huì)結(jié)塊。其分子量為41.988，密度為2.78 g/cm3，熔點(diǎn)為993 ℃，沸點(diǎn)為1695 ℃，蒸氣壓為1 mmHg(1077 ℃)，折射率為1.336，解離常數(shù)pKa為3.17。
氟化鈉在水中的溶解度表
化學(xué)性質(zhì)
氟化鈉新制飽和溶液pH值為7.4，其受熱分解會(huì)釋放出氟化氫氣體，還可與鉀型陽離子交換劑、酸、氯化鈣等發(fā)生置換反應(yīng)，與六氟化鈾、氟化氫等發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。
熱分解
置換反應(yīng)
絡(luò)合反應(yīng)
氟化鈉可與六氟化鈾發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成絡(luò)鹽UF?·2NaF，還可與氟化氫反應(yīng)生成絡(luò)鹽NaF·HF。反應(yīng)方程式如下：
其他反應(yīng)
制備方法
熔浸法
氟化鈉可由熔浸法制得。以螢石、純堿和石英砂為原料，將螢石粉碎后，與純堿和石英砂混合并送入爐中煅燒。煅燒后的燒結(jié)塊用水浸取，浸取液送入壓濾機(jī)過濾，洗液送入浸取器。濾液經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶及干燥后即得氟化鈉成品。反應(yīng)原理與流程圖如下：
浸熔法制氟化鈉工藝流程圖
中和法
氟化鈉可由中和法制得。以螢石、硫酸和純堿為原料，將螢石與硫酸在反應(yīng)器中反應(yīng)，生成氫氟酸，然后通入純堿進(jìn)行中和，再經(jīng)脫水、干燥及粉碎等步驟即得氟化鈉成品。也可直接由氫氟酸、純堿為原料制取氟化鈉。由于工藝簡(jiǎn)單，所以此法在工業(yè)中常用。反應(yīng)原理與流程圖如下：
中合法制氟化鈉工藝流程圖
氟硅酸鈉法
氟化鈉可由氟硅酸鈉法制得。以磷肥廠含氟廢氣副產(chǎn)品中的氟硅酸鈉為原料，將氟硅酸鈉于氫氧化鈉和碳酸鈉同時(shí)在反應(yīng)器中反應(yīng)，經(jīng)過濾、水洗、干燥和粉碎等步驟即得氟化鈉成品。由于原料易得，能化害為利，所以此法在工業(yè)中也常用。反應(yīng)原理與流程圖如下：
氟硅酸鈉法制氟化鈉工藝流程圖
氟化氫銨法
氟化鈉可以氟化氫銨為原料制得。將氫氧化鈉溶液與氟化氫銨反應(yīng)，猛烈攪拌后析出氟化鈉沉淀，然后吸濾出結(jié)晶，用水洗滌以除去雜質(zhì)離子及過剩的氫氧化鈉，干燥后即得氟化鈉成品。反應(yīng)原理如下：
離子交換法
檢測(cè)方法
氫氧化鈉滴定法
氟化鈉可由氫氧化鈉滴定法進(jìn)行檢測(cè)。氟化鈉在二氧化硅存在下可與過量鹽酸反應(yīng)，F(xiàn)?定量地轉(zhuǎn)化為SiF?2?，再將過量的鹽酸用標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉回滴，即可計(jì)算出氟化鈉的含量。反應(yīng)原理如下：
硝酸釷滴定法
氟化鈉可由硝酸釷滴定法進(jìn)行檢測(cè)。在弱酸性溶液內(nèi)，氟化鈉可與硝酸釷反應(yīng)生成氟化釷，氟化釷可與茜素紅指示劑反應(yīng)，生成紫紅色絡(luò)合物。用硝酸釷標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定樣品溶液，即可計(jì)算得氟化鈉含量。反應(yīng)原理如下：
硝酸汞滴定法
氟化鈉可由硝酸汞滴定法進(jìn)行檢測(cè)。在有乙酸鈉緩沖溶液存在時(shí)，氟化鈉與鉛鹽溶液可定量生成氟氯化鉛沉淀，用硝酸汞標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定樣品溶液，測(cè)定沉淀中氯化物含量即可計(jì)算求得氟化鈉含量。
離子交換樹脂法
氟化鈉可由離子交換樹脂法進(jìn)行檢測(cè)。將樣品加沸水溶解，煮沸并冷卻后過濾，濾液加熱至沸騰后滴入酚酞指示劑，注入強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂柱中，以一定流量進(jìn)行交換，用水分次洗滌樹脂至滴下溶液呈中性。收集交換液和洗滌液，滴入酚酞指示液，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈粉紅色且半分鐘不脫色即為終點(diǎn)，計(jì)算得氟化鈉含量。
應(yīng)用領(lǐng)域
醫(yī)藥領(lǐng)域
氟化鈉可用于醫(yī)藥領(lǐng)域，用于治療骨質(zhì)疏松癥、Paget骨病和防治齲齒等。其能直接作用于骨細(xì)胞，刺激骨細(xì)胞增殖并提高細(xì)胞內(nèi)的酶活性，促進(jìn)新骨形成，增加骨松質(zhì)重量。氟化鈉還可結(jié)合骨或牙的羥磷灰石結(jié)晶，將其羥基取代，形成穩(wěn)定且不易被溶解和吸收的無機(jī)鹽附著于表面，促進(jìn)牙釉、骨骼的堅(jiān)度及鈣、磷的利用，增加抗酸及防齲能力。氟化鈉還可改變口腔內(nèi)的生態(tài)環(huán)境，不利于細(xì)菌的生長(zhǎng)，也可抑制和影響細(xì)菌的糖酵解過程，影響細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外多糖的合成等。也可在牙膏、飲用水、牛奶及奶粉中加入氟化鈉以預(yù)防齲齒。
農(nóng)業(yè)領(lǐng)域
氟化鈉可用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，是一種具有殺蟲、殺菌作用的氟制劑。氟化鈉農(nóng)藥可用于防治小麥銹病及多種咀嚼式口器的害蟲，如粘蟲、地老虎、蝗蟲和甜菜象岬等。氟化鈉液用時(shí)易引起嫩葉灼傷，所以適用于防治莖葉蠟質(zhì)較厚、組織堅(jiān)硬的作物上的害蟲；防治小麥銹病時(shí)，應(yīng)避免在拔節(jié)、孕穗及抽穗后使用，以防產(chǎn)生藥害。此外，氟化鈉還可作獸藥用于治療豬、馬等動(dòng)物的蛔蟲病、圓蟲病等。
電化學(xué)領(lǐng)域
氟化鈉可在鋁電解時(shí)用作電解質(zhì)添加劑，用于電解槽啟動(dòng)初期。在這個(gè)時(shí)期，新槽的炭素內(nèi)襯對(duì)氟化鈉有選擇性的吸收，使電解質(zhì)的分子比急劇下降，新開槽要求保持較高分子比，因此需要加入一定量的氟化鈉。也可用碳酸鈉溶液吸收氟化氫，然后用鋁酸鈉溶液處理含氟化鈉的溶液制得冰晶石，反應(yīng)方程式如下。冰晶石是氟化鋁和氟化鈉的復(fù)鹽，分子式中有三個(gè)氟化鈉和一個(gè)氟化鋁，也就是Na?AlF?，它與氟化鈉均可作電解質(zhì)的主要成分。
分析化學(xué)、醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)領(lǐng)域
氟化鈉可用于分析化學(xué)及醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)領(lǐng)域。其可在在化學(xué)分析中用做拖蔽劑，在不同的酸中分別能掩蔽鐵、鋁、鈦、錫、鋅、鎂等元素。如碘容量法測(cè)定銅時(shí)，用硫代硫酸鈉分離銅后會(huì)帶有少量鐵等雜質(zhì)，加入少量氟化鈉后可掩蔽鐵、砷、銻及鉬等元素，不再影響滴定。氟化鈉可在方鉛礦、錫石、閃鋅礦及黃鐵礦等礦物分析中作緩沖劑，提高分析靈敏度。氟化鈉還可與EDTA聯(lián)用測(cè)定三氧化二鋁；與鹽酸聯(lián)用測(cè)定鐵礦中的氧化亞鐵；與氯化亞錫聯(lián)用測(cè)定碳鋼、低合金鋼、硅鋼、高錳鋼和生鐵中的磷。
氟化鈉與草酸鉀或麝香草酚配制成混合溶劑，可用作血液檢驗(yàn)中的抗凝劑，防止血液凝固。且血液離體后，其化學(xué)成分中的葡萄糖含量易分解而逐漸降低，從而影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確，使用抗凝劑可抑制葡萄糖的分解。
化工領(lǐng)域
氟化鈉可用于化工領(lǐng)域。如用于純化被污染的六氟化鈾，反應(yīng)原理與流程圖如下：
氟化鈉純化六氟化鈾工藝流程圖
氟化鈉還可在鎳的回收中用于除去鈣、鎂雜質(zhì)；在染料生產(chǎn)中用作催化劑；在膠粘劑生產(chǎn)中用于絡(luò)合水中的鐵離子，減小其對(duì)聚合反應(yīng)的影響；還可用于生產(chǎn)氟單質(zhì)和其他氟化物等。
建筑領(lǐng)域
氟化鈉可用于建筑領(lǐng)域，作水泥摻雜劑。其摻入水泥中的主要作用是與水化生成的氫氧化鈣反應(yīng)生成不溶性的氟化鈣，以提高水泥強(qiáng)度。氟化鈉常與碳酸鈉、碳酸鉀、硫酸鐵和亞硝酸鈉等復(fù)合聯(lián)用。
其他應(yīng)用
安全事宜
毒理學(xué)數(shù)據(jù)
LD?? 小鼠 皮下 94 mg/kg
職業(yè)接觸極限
中毒表現(xiàn)
急性中毒
急性氟化鈉中毒初期表現(xiàn)出惡心、嘔吐及腹瀉等胃腸癥狀，四肢感覺異常疼痛。嚴(yán)重中毒時(shí)伴有痙攣或陷入休克，此時(shí)血中鈣離子與氟結(jié)合使血鈣急劇下降，出現(xiàn)血壓下降，心力衰竭等癥狀，如不及時(shí)搶救可致死亡。大量吸入氟化鈉粉塵，主要引起呼吸道刺激癥狀，如咽喉灼痛、咳嗽、咳血、胸悶、氣急、鼻蛆、聲音嘶啞等。
慢性中毒
長(zhǎng)期攝入過量的氟化鈉可導(dǎo)致骨骼和牙的慢性氟中毒。慢性氟中毒的發(fā)生率比急性氟中毒高，而且不易發(fā)現(xiàn)，一旦發(fā)現(xiàn)就已造成不可逆轉(zhuǎn)的病損。慢性氟中毒通常發(fā)生在長(zhǎng)期攝入較多氟化物的人群，例如飲水含氟量過高地區(qū)的人群。慢性氟中毒以骨和牙的損害最突出。牙慢性氟中毒即氟牙癥或稱氟斑牙，氟牙癥多發(fā)生于飲水含氟量過高地區(qū)的兒童，當(dāng)兒童長(zhǎng)期攝取過量氟，處于發(fā)育礦化期的牙體硬組織發(fā)生釉質(zhì)發(fā)育不全、鈣化不良，釉質(zhì)表面呈白堊色或黃褐色，甚至暗棕色斑塊，嚴(yán)重者出現(xiàn)釉質(zhì)缺損。骨的慢性氟中毒起先為骨質(zhì)密度增加韌帶和肌腱有鈣質(zhì)沉積，骨關(guān)節(jié)僵硬、疼痛、變形、脊柱側(cè)彎、運(yùn)動(dòng)受限，甚至截癱，稱為氟骨癥。長(zhǎng)期吸入較高濃度的氟化鈉粉塵，可引起氟骨癥的特有病變。患者常先出現(xiàn)神衰癥候群及不同程度的消化系統(tǒng)癥狀。尿中有蛋白，尿氟量顯著增高。長(zhǎng)期皮膚接觸氟化鈉可引起皮炎，感痛或癢。輕者局部出現(xiàn)針頭大小的紅色丘疹、皰疹或膿皰；重者可形成潰瘍或大皰。
急救措施
吸入 | 脫離污染區(qū)，安置休息并保持溫暖，及時(shí)就醫(yī) |
攝入 | 漱口，大量飲水并及時(shí)就醫(yī) |
眼睛接觸 | 將污染衣物脫下，用肥皂和大量水沖洗并及時(shí)就醫(yī) |
皮膚接觸 | 用大量水沖洗并及時(shí)就醫(yī) |
消防措施
氟化鈉不可燃，在火焰中釋放出刺激性或有毒氣體。應(yīng)禁止與高溫表面接觸和明火。小火時(shí)可使用干粉、二氧化碳或水噴霧滅火劑，大火時(shí)可使用二氧化碳、抗乙醇泡沫或水噴霧滅火劑。
防護(hù)措施
呼吸系統(tǒng)防護(hù) | 可能接觸其粉塵時(shí)，應(yīng)佩戴自吸過濾式防塵口罩。緊急事態(tài)搶救或撤離時(shí)，應(yīng)佩戴自給式呼吸器 |
眼睛防護(hù) | 戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡 |
手防護(hù) | 戴乳膠手套 |
其他防護(hù) | 工作現(xiàn)場(chǎng)禁止吸煙、進(jìn)食和飲水。工作完畢，淋浴更衣。工作服不準(zhǔn)帶至非作業(yè)場(chǎng)所。單獨(dú)存放被毒物污染的衣服，洗后備用。保持良好的衛(wèi)生習(xí)慣 |
儲(chǔ)存與貯運(yùn)
氟化鈉與酸類反應(yīng)可放出具有腐蝕性、刺激性的氫氟酸，能腐蝕玻璃，所以不得儲(chǔ)存于玻璃容器內(nèi)。須存放在干燥處，與酸類或堿類隔離。貯存中防雨淋、日曬，不能與食物、飼料等混放。
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