雜說生活中的鈉

馮大誠

鈉是一種金屬元素。在元素周期表的100多種元素中，金屬元素占比超過80%，算得上一個大家族。在金屬元素這個大家族中，鈉是化學(xué)性質(zhì)最活潑的元素之一。它是11號元素，比10號元素—惰性氣體氖多1個電子。這個電子很容易“跑”到較遠(yuǎn)的地方，所以鈉原子顯得很“胖”，也很“松”。這也使得鈉原子之間的金屬鍵很弱，因此金屬鈉非常軟非常輕，熔點(diǎn)也很低（只有97.7℃），很容易變成液體。人們可以像切橡皮一樣，用小刀切割金屬鈉。

也正因?yàn)殁c原子最外層的那個電子很容易失去，所以金屬鈉在空氣中很容易氧化、受熱燃燒，甚至發(fā)生爆炸；將金屬鈉放入水里，也會與水發(fā)生劇烈的反應(yīng)，釋放出大量熱。所以，金屬鈉平時(shí)要儲放在煤油或液體石蠟中，避免與空氣或水接觸。鑒于此，金屬鈉不能像金、銀、銅、鐵、錫之類的金屬一樣被做成適用于人類常用的各種器皿，它的用處主要是作為強(qiáng)的還原劑而參加化學(xué)反應(yīng)。

鈉的性質(zhì)過于活潑，在自然界中，它并不以金屬單質(zhì)而存在，而它的化合物很多都與我們的生活有關(guān)，其中關(guān)系最密切的就是氯化鈉（食鹽的主要成分）。

上文說過，鈉原子最外層的那個電子很容易失去，從而形成惰性氣體的電子結(jié)構(gòu)，這是鈉正離子；而氯原子得到1個電子后會形成惰性氣體的電子結(jié)構(gòu)，這是氯負(fù)離子：鈉正離子與氯負(fù)離子整整齊齊地排列堆積起來，就形成了氯化鈉晶體。人們將食鹽放入食物里，氯化鈉晶體就溶解于其中，形成鈉正離子和氯負(fù)離子。二者作用于我們的味蕾，使我們感受到咸味。

自然界里的氯化鈉多呈凝結(jié)在一起的固體狀。通過海水或內(nèi)陸湖水曬鹽，得到的往往就是顆粒較大的鹽粒。人們食用大塊鹽粒當(dāng)然很不方便，所以需要把它們重新結(jié)晶后再粉碎。被粉碎的細(xì)鹽往往仍然呈正方體，且正方體的6個面都是平面，放置一段時(shí)間后，鹽粒之間會因?yàn)樗淖饔枚ず显谝黄穑@樣鹽粒又會凝結(jié)成塊。為了避免發(fā)生這種情況，人們往往在精制食鹽的過程中加入極少量的亞鐵氰化鉀，使鹽粒不容易凝結(jié)，更便于人們使用。

看到“氰化鉀”三個字，你是不是很擔(dān)心？因?yàn)榍杌浻袆《尽５鋵?shí)，亞鐵氰化鉀與氰化鉀是兩種完全不同的物質(zhì)，它的毒性極低，是一種良好的抗凝結(jié)劑，它的另一個名稱叫“六氰鐵酸鉀”—6個氰基在上下左右前后6個面與鐵離子牢牢地絡(luò)合在一起。用化學(xué)語言解釋，就是氰基與鐵原子的軌道的相互作用，是比較強(qiáng)的配位鍵，其強(qiáng)度比氰化鉀的正負(fù)離子吸引強(qiáng)得多。

氰化鉀之所以有劇毒，是因?yàn)樗谌芤褐须x解為鉀離子和氰基，氰基進(jìn)入人體內(nèi)，會與紅細(xì)胞中的鐵離子絡(luò)合，使它失去輸氧的功能，從而引起人體死亡。而在亞鐵氰化鉀中，氰基已經(jīng)與鐵離子牢牢地絡(luò)合在一起了，亞鐵氰化鉀很穩(wěn)定。所以，大家完全不用擔(dān)心食用加有少量亞鐵氰化鉀的食鹽會對人體造成傷害。

人們需要攝入鹽，不是因?yàn)樗茉黾邮澄锏拿牢抖龋且驗(yàn)槿梭w需要鹽。鈉離子參與了人體內(nèi)細(xì)胞和體液之間的滲透壓平衡，也參與了體液的酸堿平衡。

電解質(zhì)在人體中具有重要作用。在正常人體內(nèi)，鈉離子約占細(xì)胞外液陽離子總量的92%，鉀離子約占細(xì)胞內(nèi)液陽離子總量的98%。鈉、鉀離子的相對平衡，維持著整個細(xì)胞的功能和結(jié)構(gòu)的完整。電解質(zhì)代謝紊亂可使全身各器官系統(tǒng)，特別是心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)的生理功能和機(jī)體的物質(zhì)代謝發(fā)生相應(yīng)的障礙，嚴(yán)重時(shí)常可導(dǎo)致死亡。細(xì)胞外液的滲透壓主要由鈉維持。鈉增多時(shí)，細(xì)胞外液量也增多，如增多量超過正常值，會引起水腫；鈉減少時(shí)，細(xì)胞外液量隨之減少，如減少量過多，可使血容量不足而發(fā)生周圍循環(huán)衰竭。正常人體內(nèi)血清鈉濃度為135～145毫摩爾每升。高于150毫摩爾每升為高鈉血癥，可致意識障礙、驚厥、肌肉攣縮；低于135毫摩爾每升為低鈉血癥，可致嗜睡、肌無力、癱瘓及腦水腫。

人體的各種生物化學(xué)反應(yīng)都需要在適當(dāng)?shù)乃釅A性環(huán)境中進(jìn)行，這就要求血液的酸堿度基本是中性（pH值約7.4）。但是，人體內(nèi)一直發(fā)生著各種化學(xué)反應(yīng)，并產(chǎn)生或酸性或堿性的產(chǎn)物。為了防止血液酸堿度出現(xiàn)大幅度“顛簸”，就需要有能調(diào)節(jié)酸堿度的緩沖溶液。

我們知道，人體血液中有一定的二氧化碳，溶解在水里后，一部分會電離成氫離子和碳酸氫根，它們與血液中的鈉離子、氯離子一起形成了能調(diào)節(jié)酸堿度的緩沖液。假如體液中突然增加了一些酸（也就是多了一些氫離子），那么緩沖液中的碳酸氫根就能夠與它結(jié)合，從而使體液中的氫離子濃度不至于馬上升高。當(dāng)然，這只是緩沖而已，真正調(diào)節(jié)酸堿度還要靠肺和腎臟來排出二氧化碳和碳酸氫根。而在腎臟調(diào)節(jié)碳酸氫根和重新吸收原尿中的水分的過程中，鈉離子一直都起著重要的作用。另外，在維持神經(jīng)、肌肉的興奮性的過程中，鈉離子也起到十分重要的作用。

所有這些都說明，鈉是人體必不可少的重要元素。當(dāng)然，攝入太多鈉會增加心血管疾病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，因此為了保持身體的健康，必須要控制鈉的攝入量。

鈉還有很多妙用。很多去油污產(chǎn)品中都含有鈉，如肥皂、洗滌靈、餐洗凈、洗衣液等，它們的主要成分是各種表面活性劑，這些表面活性劑多含有羧酸、磺酸、胺基的鈉鹽。另外，現(xiàn)在鋰電池運(yùn)用廣泛，但鋰在地殼中的含量不高，科學(xué)界一直在加緊尋找可與之相媲美的替代元素。鈉的全球儲量十分豐富且成本低廉，因此成為了鋰的替換候選者之一。如果我們能夠開發(fā)出一種比鋰電池制造成本更低，電池儲能量和釋放效率更高的鈉離子電池，并在將來用鈉電池代替鋰電池，那就“前途無量”了。