氟化鈉 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
英文名
Sodium Fluoride, Zymafluor
性質(zhì)
危險(xiǎn)性
NFPA 7 04
藍(lán)3:可造成嚴(yán)重或永久性傷害。
紅0:在通?;馂?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) 氟化鈉分子由 鈉離子 和氟離子組成,其中 鈉元素 含量為54.75%, 氟元素 含量為45.25%,其分子結(jié)構(gòu)如下圖所示: 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:
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。
化學(xué)性質(zhì)
熱分解 氟化鈉受熱分解時(shí),生成 氧化鈉 并釋放出氟化氫有毒氣體。
置換反應(yīng) 氟化鈉溶液可與鉀型 陽離子交換劑 發(fā)生置換反應(yīng),生成 氟化鉀 。反應(yīng)方程式如下: 氟化鈉可與 鹽酸 、硫酸等酸類反應(yīng),生成腐蝕性很強(qiáng)的氫氟酸。反應(yīng)方程式如下: 氟化鈉可與 氯化鈣 反應(yīng),生成氯化鈉和 氟化鈣 沉淀。反應(yīng)方程式如下:
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) 氟化鈉可與 二氧化硅 和鹽酸反應(yīng),生成 氟硅酸鈉 和氯化鈉。反應(yīng)方程式如下: 氟化鈉可與氟硅酸鈉及金屬鋁在950~1000℃下反應(yīng),生成 氟鋁酸鈉 ( 冰晶石 )和硅單質(zhì)。反應(yīng)方程式如下:
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:
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:
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 氟化鈉可由離子交換法制得。用氫氟酸處理鈉型 離子交換柱 ,即可制得氟化鈉。反應(yīng)原理如下:
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:
氟化鈉可在鎢冶金中用于分解 白鎢礦 ,反應(yīng)原理如下: 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 除上述應(yīng)用外,氟化鈉還可作木材、枕木及麻繩的防腐劑及 皮革防霉劑 ,用于機(jī)械刀片和刨刀的鑲鋼增強(qiáng)焊接強(qiáng)度等。
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?;颊叱O瘸霈F(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。