钠（Natrium）是一种金属元素，元素符号是Na，英文名Sodium。原子序数11，相对原子质量23（标准原子质量22.98976928(2)），在周期表中位于第3周期、第ⅠA族，是碱金属元素的代表，质地柔软，能与水在常温下发生反应生成氢氧化钠，放出氢气，化学性质较活泼。

电子排布： 1s2 2s2 2p6 3s1 或简写为：[Ne] 3s1（以氖原子实为内层核心）。

关键特征：钠原子最外层（价电子层）只有 1个电子（3s1）。这个电子距离原子核相对较远，受到的束缚力较弱，极易失去。这使得钠具有极强的金属性和还原性。

原子参数

晶胞类型：体心立方（BCC）

成键方式： 金属键

液态钠：金属键仍然存在，但长程有序的晶体结构被破坏。钠离子和自由电子组成的无序流动体系。仍具有导电性。

气态钠：主要以单原子分子（Na）形式存在。在足够高温下或放电时，可能存在少量双原子分子（Na2），其分子轨道由两个钠原子的3s轨道组合而成。

堆积相对松散：体心立方结构是金属晶体中原子堆积密度较低的一种（约68%），不如面心立方（74%）或六方密堆积（74%）紧密。这也是钠密度低（0.97 g/cm3）的原因之一。

延展性好： 金属键没有方向性，当晶体受到外力时，离子实层可以在电子海中相对滑动而不破坏整体的键合，赋予钠良好的延展性。

导电导热性优良： 自由移动的电子在外加电场下定向流动形成电流（导电性），也能快速传递动能（导热性）。

金属光泽： 自由电子能吸收并重新发射大部分可见光。

钠共有22种已知同位素，质量数范围从钠-18（18Na）至钠-37（37Na）。其中钠-23（23Na）是唯一稳定的同位素，天然丰度接近100%。其余同位素均具有放射性，半衰期从毫秒级到数年不等。钠的物理性质中，其同位素构成以稳定态23Na为主导（占绝对丰度），放射性同位素需人工制备且半衰期较短。这一特性使钠在常规应用中（如工业、能源）无需考虑同位素分离，但在核医学（如22Na示踪）和辐射监测（如24Na剂量计）领域具有特殊价值。

钠是周期系中最活泼的金属元素之一，具有很高的反应活性。它能与电负性较大的非金属元素如氧、硫、氮、氢以及卤素等直接作用，一般是形成离子型化合物。

与非金属反应

与氧气反应‌：

与硫、氯气、二氧化碳、液氨等反应‌：

与水及酸反应‌：

盐酸中快速反应：2Na+2HCl==2NaCl+H2↑；稀硫酸下的反应‌‌：2Na+H2SO4==Na2SO4+H2↑

与盐溶液反应‌

硫酸铜溶液中的分步反应‌：

首先生成氢氧化钠和氢气：2Na+2H2O==2NaOH+H2↑

氢氧化钠再与硫酸铜反应：2NaOH+CuSO4==Cu(OH)2↓+Na2SO4

总反应式：2Na+2H2O+CuSO4==Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑

与有机物反应‌

与乙醇反应‌：2Na+2CH3CH2OH==2CH3CH2ONa+H2↑

其他特殊反应‌

钠原子的最外层只有1个电子，很容易失去，所以有强还原性。因此，钠的化学性质非常活泼，能够和大量无机物，绝大部分非金属单质反应和大部分有机物反应，在与其他物质发生氧化还原反应时，作还原剂。在高温下钠能夺取氧化物中的氧或氯化物中的氯，将金属还原。例如高温还原钛盐‌：4Na+TiCl4Ti+4NaCl。尽管钠价格较贵，但它作为还原剂，仍然被利用在稀有金属的生产上。钠在有机合成上用作还原剂，它能与醇、醚等多种有机试剂反应生成钠的有机化合物。

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钠及其离子有特征的火焰颜色——黄色，因此在分析化学上常利用焰色反应来检验它们。

我国钠资源丰富且分布均匀。钠资源的地壳丰度为2.75%，丰度较高，储量丰富，广泛分布于全球各地，不受地域限制，我国钠资源 2020年产量约占全球 22%，排名第一。而锂在地壳中的含量只有0.0065%，而钠的含量则为2.75%，是前者的400多倍。海水中即含有丰富的氯化钠，符合我国战略发展定位。同时，碳酸钠提钠也较为简单，供给充足，价格稳定低廉，价格仅为2739元/吨（重质纯碱，纯度99.2%，截止 2022年9月19日），供应链十分安全。

钠在自然界中并不以纯金属的形式存在，而是以化合物的形式存在于矿石中。因此，首先需要从矿石中提取钠。常用的矿石包括石灰石(Na2CO3)、岩盐(NaCl)和硝石(NaNO3)等。提取钠的方法有电解法和热还原法两种。

电解法

电解法是目前最常用的提取钠的方法。首先将矿石研磨成细粉，然后与煤炭等还原剂混合，并加入适量的助熔剂。混合物经过预处理后，放入电解槽中进行电解。电解槽中加入适量的熔融盐(如氯化钠)，作为电解质。通常选择铸铁作为阴极，炭块作为阳极。通过外加电流，使阳极处发生氧化反应，阴极处发生还原反应，从而在阴极上析出纯钠。

热还原法

热还原法是另一种提取钠的方法。将矿石与还原剂混合，并在高温下进行反应。在还原剂的作用下，矿石中的钠化合物被还原成金属钠。常用的还原剂有煤炭、焦炭等。反应后，通过冷却和分离等工艺步骤，得到纯度较高的金属钠。

钠的精炼

提取出的金属钠通常含有杂质，需要进行精炼处理，以提高其纯度。常用的精炼方法有蒸馏法和电解法,

蒸馏法：将提取出的钠加热至沸腾，并通过蒸汽冷凝的方式，将杂质蒸馏出去。这样可以去除大部分的杂质，提高钠的纯度。不过，蒸馏法只能去除一些挥发性杂质，对于不易挥发的杂质效果较差，

电解法：将提取出的钠溶解于适量的溶剂中，加入适量的电解质，然后进行电解。通过外加电流，使杂质在阳极或阴极处发生氧化或还原反应，从而将杂质分离出去。这种方法可以去除多种杂质，能够得到高纯度的金属钠。

工业钠的制备方法

工业制备钠主要依赖于电解金属钠的方法。目前工业上使用的方法主要有两种，分别是白炽炭煅炉法和氯碱法。白炽炭煅炉法是在高温下，利用还原剂将钠盐与还原剂混合加热，产生化学反应生成金属钠。电解法则是利用电解池将氯化钠溶液进行电解，将钠离子还原成金属钠。

钠的生理属性

钠是人体中一种重要无机元素，一般情况下，成人体内钠含量大约为3200（女）～4170（男）mmol，约占体重的0.15%，体内钠主要在细胞外液，占总体钠的44%～50%，骨骼中含量占40%～47%，细胞内液含量较低，仅占9%～10%。钠是细胞外液中带正电的主要离子，参与水的代谢，保证体内水的平衡，调节体内水分与渗透压。维持体内酸和碱的平衡。是胰液、胆汁、汗和泪水的组成成分。钠对ATP（腺嘌呤核苷三磷酸）的生产和利用、肌肉运动、心血管功能、能量代谢都有关系，此外，糖代谢、氧的利用也需有钠的参与。维持血压正常。减少膳食中钠的摄入量，与降低血压呈正相关。增强神经肌肉兴奋性。钠、钾、钙、镁离子浓度平衡，对于维持神经肌肉的兴奋性具有重要作用。

钠普遍存在于各种食物中，一般动物性食物高于植物性食物，但人体钠来源主要为食盐、以及加工、制备食物过程中加入的钠或含钠的复合物（如谷氨酸、小苏打等），以及酱油、盐渍或腌制肉或烟熏食品、酱咸菜类、发酵豆制品、咸味休闲食品等。

钠的健康危害

“钠缺乏”：人体内钠在一般情况下不易缺乏、但在某些情况下，如禁食、少食，膳食钠限制过严而摄入非常低时，或在高温、重体力劳动、过量出汗、肠胃疾病、反复呕吐、腹泻使钠过量排出而丢失时，或某些疾病，如艾迪生病引起肾不能有效保留钠时，胃肠外营养缺钠或低钠时，利尿剂的使用而抑制肾小管重吸收钠时均可引起钠缺乏。钠的缺乏在早期症状不明显，表现为倦怠、淡漠、无神、甚至起立时昏倒。失钠达0.5g/kg体重以上时，可出现恶心、呕吐、血压下降、痛性肌痉挛，尿中无氯化物检出。

“钠过量”：正常情况下，钠摄入过多并不蓄积，但某些特殊情况下，如误将食盐当食糖加入婴儿奶粉中喂养，则可引起中毒甚至死亡。长期膳食钠摄入过量，可表现为高血压。长期摄入较高量的食盐，增加胃癌的风险。急性钠摄入过量，可表现为口渴、烦燥、水肿、谵妄、甚至死亡。急性中毒，可出现水肿、血压上升、血浆胆固醇升高、脂肪清除率降低、胃黏膜上皮细胞受损等。1克食盐约含有400毫克钠。成年人钠的适宜摄入量为2200 mg/d，即5.5克食盐。国际和我国膳食推荐的每日食盐摄入量为小于5克。

钠的储存

金属钠具有很强的活泼性，容易与氧气和水反应，因此在储存和运输过程中需要采取相应的措施。通常将金属钠储存在密封的容器中，并置于惰性气体(如氩气)保护下，以防止其与空气中的氧气反应。同时，还需要避免钠与水接触，因为钠与水反应会产生氢气，并产生剧烈的化学反应。