Фторид натрия

У этого термина существуют и другие значения, см. NAF (значения).

Фтори́д на́трия (фто́ристый на́трий) — неорганическое бинарное соединение натрия и фтора, с химической формулой NaF. Белое кристаллическое вещество, растворимое в воде.

Фторид натрия
Общие
Систематическое наименование	Фторид натрия
Традиционные названия	фторид натрия; фтористый натрий, виллиомит
Хим. формула	NaF
Рац. формула	NaF
Физические свойства
Состояние	бесцветный твердый порошок без запаха
Молярная масса	41,988713 г/моль
Плотность	2,558 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	993 °C
• кипения	1695 °C
• вспышки	негорюч °C
Мол. теплоёмк.	46,9 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования	-576,6 кДж/моль
Давление пара	0 ± 1 мм рт.ст.[1]
Химические свойства
Растворимость
• в воде	4,13 г/100 мл
• в остальных веществах	растворим в HF, нерастворим в этаноле
Структура
Дипольный момент	2,7E−29 Кл·м[2]
Классификация
Рег. номер CAS	7681-49-4
PubChem	5235
Рег. номер EINECS	231-667-8
SMILES	[F-].[Na+]
InChI	InChI=1S/FH.Na/h1H;/q;+1/p-1 PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M
RTECS	WB0350000
ChEBI	28741
Номер ООН	1690
ChemSpider	5045
Безопасность
ЛД50	(орально: крысы, мыши, кролики) 52-135 мг/кг
Токсичность	Зарегистрированные препараты фторида натрия относятся ко 2-му[3] классу опасности для человека, оказывают общетоксическое действие.
Пиктограммы ECB
NFPA 704	0 3 0 POI
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Физические свойства

Фторид натрия — бесцветные кристаллы с кубической решеткой (a = 0,46344 нм, пространственная группа Fm3m, Z=4). Трудно растворим в воде. Хорошо растворяется в безводной плавиковой кислоте. Кристаллогидратов не образует.

Нахождение в природе

В природе существует в виде относительно редкого минерала виллиомита: карминово-красные, темно-вишневые, изредка бесцветные кристаллы, содержит NaF с незначительными примесями, месторождения в Северной Америке, Африке, Кольский полуостров.

Также NaF встречается в магматических породах, входит в состав в нефелинового сиенита.

Получение

В промышленности фторид натрия получают щелочным гидролизом гексафторсиликатов:

${\displaystyle {\mathsf {Na_{2}SiF_{6}+4NaOH\longrightarrow 6NaF+SiO_{2}+2H_{2}O}}}$

при избытке щелочи

${\displaystyle {\mathsf {Na_{2}SiF_{6}+8NaOH\longrightarrow 6NaF+Na_{4}SiO_{4}+4H_{2}O}}}$

Мировое производство фторида натрия оценивается в ~10 тыс. т.

Непосредственным взаимодействием щелочи и кислоты:

${\displaystyle {\mathsf {NaOH+HF\longrightarrow NaF+H_{2}O}}}$

Плавиковая кислота разрушает соли более слабых кислот:

${\displaystyle {\mathsf {Na_{2}CO_{3}+2HF\longrightarrow 2NaF+CO_{2}\uparrow +H_{2}O}}}$

Также гидроксид натрия может разрушать соли летучих оснований:

${\displaystyle {\mathsf {NaOH+NH_{4}F\longrightarrow NaF+NH_{3}\uparrow +H_{2}O}}}$

Разложение дифторгидрата натрия при температуре ~350 °C:

${\displaystyle {\mathsf {Na(HF_{2}){\xrightarrow {270-400^{o}C}}NaF+HF}}}$

Нагрев до температуры 1100 °C гептафторониобата калия с натрием:

${\displaystyle {\mathsf {K_{2}[NbF_{7}]+5Na{\xrightarrow {1100^{o}C}}Nb+2KF+5NaF}}}$

позволяет получить чистый ниобий, фторид калия и фторид натрия.

Химические свойства

В растворах фторид натрия подвергается гидролизу по аниону:

${\displaystyle {\mathsf {NaF+4H_{2}O{\xrightarrow {}}[Na(H_{2}O)_{4}]^{+}+F^{-}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {F^{-}+H_{2}O\rightleftarrows HF+OH^{-}}}}$

Степень гидролиза невелика, так как константа последней реакции pK = 10,8.

Присоединяет HF с образованием дифторгидрата натрия:

${\displaystyle {\mathsf {NaF+HF{\xrightarrow {}}Na(HF_{2})}}}$

При избытке HF образуются высшие гидрофториды натрия:

${\displaystyle {\mathsf {NaF+nHF{\xrightarrow {}}Na[F(HF)_{n}]\downarrow }}}$

известны соединения для n = 1÷4.

Сильные нелетучие кислоты разрушают фторид натрия:

${\displaystyle {\mathsf {2NaF+H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {>100^{o}C}}Na_{2}SO_{4}+2HF\uparrow }}}$

Насыщенный гидроксид лития благодаря плохой растворимости фторида лития разрушает фторид натрия:

${\displaystyle {\mathsf {NaF+LiOH{\xrightarrow {}}NaOH+LiF\downarrow }}}$

Образовывает гексафторсиликаты и гексафторалюминаты:

${\displaystyle {\mathsf {2NaF+H_{2}[SiF_{6}]{\xrightarrow {}}Na_{2}[SiF_{6}]\downarrow +2HF}}}$

${\displaystyle {\mathsf {3NaF+AlF_{3}{\xrightarrow {}}Na_{3}[AlF_{6}]\downarrow }}}$

Расплав фторида натрия является электролитом, следовательно его можно разложить электролизом на элементы:

${\displaystyle {\mathsf {2NaF{\xrightarrow {\ e^{-}}}2Na\downarrow +F_{2}\uparrow }}}$

Использование

Таблетки, содержащие фторид натрия (натриум флуоратум)

Фторид натрия и образующийся из него фторапатит используются для укрепления зубной эмали, которая и сама содержит фторапатит^[4][5]. Кроме добавления фтора в зубные пасты, производится фторирование питьевой воды. Зубная паста часто содержит фторид натрия, который необходим для предотвращения кариеса^[6]. Кроме того, фторид натрия используется как моющее средство. Используется в различных отраслях химической промышленности — при синтезе и в металлургии. Фторид натрия является реагентом при синтезе фреонов.

Натрия фторид используется для сохранения образцов тканей в биохимии и лекарственных тестирований; ионы фтора останавливают гликолиз. Натрия фторид часто используется вместе с иодоуксусной кислотой, которая ингибирует создание фермента альдолазы.

Натрия фторид используют как компонент составов для очистки и алитирования металлов, флюсов для сварки, пайки и переплавки металлов, стекол, эмалей, керамики, огнеупоров, как компонент кислотоупорного цемента, термостойких смазок, составов для травления стекол, твердых электролитов, как консервант древесины, инсектицид, сорбент для поглощения UF₆ из газовых потоков, реагент при получении фторуглеводородов, как компонент специальных сортов бумаги, как ингибитор брожения, компонент огнезащитных составов и средств пожаротушения.

Также имелись данные, что фторид натрия использовался в пищепроме^[7], однако его применение в этой сфере ограничили из-за токсичности^[8] (токсичность обусловлена фторидом).

Физиологическое значение

Фторид натрия относится к потенциально-опасным веществам для человека и млекопитающих. Он классифицируется как токсичное вещество при ингаляции (например, через пыль) или при приеме пищи в высоких дозах. Как было показано, при достаточно высоких дозах влияет на сердечно-сосудистую систему; смертельная доза для человека при весе 70 кг оценивается^{[источник не указан 590 дней]} в 5—10 г. В больших дозах, когда нужно использовать фторид натрия для лечения остеопороза, может вызвать боль в ногах и перепады в артериальном давлении, когда дозы слишком высоки, то происходит раздражение желудка, иногда такое сильное, что это может вызвать язву. В микроскопических количествах фтористый натрий NaF используется для фторирования воды. При большой концентрации фтора (или при частом употреблении продуктов, жидкостей и тому подобных продуктов, содержащих фтор) может вызвать флюороз зубов, который может привести к потере зубов.

ПДК в воздухе рабочей зоны: 1 мг/м³ (максимальная разовая), 0,2 мг/м³ (средняя сменная) в пересчёте на фторид-ионы.

Натрия фторид относится ко II классу токсичности согласно ГОСТ 12.1.007-76.

Ссылки

1. http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0563.html
2. David R. Lide, Jr. Basic laboratory and industrial chemicals (англ.): A CRC quick reference handbook — CRC Press, 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5
3. name=https://docs.cntd.ru_ГОСТ(недоступная+ссылка) 4463-76. Реактивы. Натрий фтористый. Технические условия (с Изменениями N 1, 2, 3)
4. Bourne, Geoffrey Howard (1986), Dietary research and guidance in health and disease, Karger, p. 153, ISBN 3-805-5434-17, Snippet view from page 153
5. Klein, Cornelis; Hurlbut, Cornelius Searle; Dana, James Dwight (1999), Manual of Mineralogy (21 ed.), Wiley, ISBN 0-471-31266-5
6. Sodium fluoride, Molecule of the week  (неопр.). American Chemical Society (19 февраля 2008). Дата обращения: 1 ноября 2008. Архивировано 24 февраля 2012 года.
7. name=https://base.safework.ru_Галогены(недоступная+ссылка)
8. name=https://www.safework.ru Архивная копия от 8 марта 2022 на Wayback Machine