ナトリウム

ナトリウム
危険
	GHSラベル:
ピクトグラム
シグナルワード	危険
危険有害性情報	H260、H314
注意事項	P223、P231+P232、P280、P305+P351+P338、P370+P378、P422
NFPA 704 (ファイアダイヤモンド)	3 2 2 わ

ナトリウム、 _11Na
ナトリウム
外観	銀白色メタリック
標準原子量 A r °(Na)
	22.989 769 28 ± 0.000 000 02; 22.990 ± 0.001 （要約）;
周期表におけるナトリウム
	ネオン←ナトリウム→マグネシウム
原子番号 ( Z )	11
グループ	グループ1: 水素およびアルカリ金属
期間	期間3
ブロック	Sブロック
電子配置	[ね] 3秒1
殻あたりの電子数	2、8、1
物理的特性
STPでのフェーズ	固体
融点	370.944 K (97.794 °C、208.029 °F)
沸点	1156.090 K (882.940 °C、1621.292 °F)
密度（20℃）	0.9688 g/cm3 [
液体の場合（ mp）	0.927グラム/ cm3
臨界点	2573 K、35 MPa （外挿）
融解熱	2.60 kJ/モル
気化熱	97.42 kJ/モル
モル熱容量	28.230 J/(モル·K)
原子特性
酸化状態	−1, 0, +1（強塩基性酸化物）
電気陰性度	ポーリングスケール: 0.93
イオン化エネルギー	1位: 495.8 kJ/mol; 2位: 4562 kJ/mol; 3位: 6910.3 kJ/mol; （もっと）;
原子半径	経験的: 186 午後
共有結合半径	166±9時
ファンデルワールス半径	午後227時
	ナトリウムのスペクトル線
その他のプロパティ
自然発生	原始的な
結晶構造	体心立方(bcc) ( cI2 )
格子定数	a = 428.74 pm （20℃）
熱膨張	69.91 × 10 -6 /K (20 °C 時)
熱伝導率	142 W/(m⋅K)
電気抵抗率	47.7 nΩ⋅m（20℃）
磁気秩序	常磁性体
モル磁化率	+16.0 × 10 −6 cm 3 /モル（298 K）
ヤング率	10GPa
せん断弾性係数	3.3 万気圧
体積弾性率	6.3GPa
音速の細い棒	3200 m/s（20℃時）
モース硬度	0.5
ブリネル硬度	0.69MPa
CAS番号	7440-23-5
歴史
発見と最初の分離	ハンフリー・デイビー（1807）
シンボル	「Na」：新ラテン語の natriumから来ており、ドイツ語のNatron（「natron」）から造られた。
ナトリウムの同位体ヴ; e;
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ナトリウムは化学元素であり、記号は Na (新ラテン語の natriumに由来)、原子番号は 11 です。柔らかく、銀白色で、反応性の高い金属です。ナトリウムはアルカリ金属であり、周期表の1 族に属します。唯一の安定同位体は²³ Naです。自由金属は自然界には存在せず、化合物から調製する必要があります。ナトリウムは地殻で 6 番目に多い元素であり、長石、方ソーダ石、岩塩(NaCl)など、多数の鉱物に存在します。ナトリウムの塩の多くは非常に水溶性が高く、ナトリウムイオンは水の作用によって何億年もかけて地球の鉱物から浸出しており、そのため、海では重量で見るとナトリウムと塩素が最も一般的な溶解元素です。

ナトリウムは、 1807年にハンフリー・デービーによって水酸化ナトリウムの電気分解によって初めて単離されました。他の多くの有用なナトリウム化合物の中でも、水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）は石鹸の製造に使用され、塩化ナトリウム（食用塩）は凍結防止剤および人間を含む動物の栄養源として使用されています。

ナトリウムはすべての動物と一部の植物にとって必須の元素です。ナトリウムイオンは細胞外液（ECF）中の主要な陽イオンであり、そのため細胞外液の浸透圧に大きく寄与しています。^{[8]動物細胞は、}細胞膜に埋め込まれた酵素複合体であるナトリウム-カリウムポンプによって、ナトリウムイオンを細胞外に積極的に排出し、細胞外のナトリウムイオン濃度を内部の約10倍に維持しています。^[9]神経細胞では、電位依存性ナトリウムチャネルを通じて細胞内にナトリウムイオンが突然流入することで、活動電位と呼ばれるプロセスで神経インパルスが伝達されます。

特徴

物理的な

ナトリウムの発光スペクトル、D線を示す

ナトリウムは標準温度と圧力では銀色の柔らかい金属で、空気中の酸素と結合して酸化ナトリウムを形成します。塊状のナトリウムは通常、油または不活性ガス中に保存されます。金属ナトリウムはナイフで簡単に切断できます。電気と熱の優れた伝導体です。原子質量が小さく原子半径が大きいため、ナトリウムはすべての元素金属の中で3番目に密度が低く、水に浮くことができる3つの金属のうちの1つです。他の2つはリチウムとカリウムです。^[10]

ナトリウムの融点（98 °C）と沸点（883 °C）はリチウムよりも低いが、より重いアルカリ金属であるカリウム、ルビジウム、セシウムよりも高く、グループの下に向かうにつれて周期的な傾向を示している。^[11]これらの特性は高圧下で劇的に変化する。1.5 Mbarでは、色が銀色の金属色から黒に変わり、1.9 Mbarでは赤色の透明になり、3 Mbarではナトリウムは澄んだ透明な固体である。これらの高圧同素体はすべて絶縁体および電子化物である。^[12]

炎色試験では、ナトリウムとその化合物は黄色に光ります^[13]。これは、ナトリウムの励起された3s電子が3pから3sに落ちるときに光子を放出するためです。この光子の波長は、約589.3 nmのD線に相当します。3p軌道の電子が関与するスピン軌道相互作用により、D線は589.0 nmと589.6 nmの2つに分割されます。両方の軌道が関与する超微細構造により、さらに多くの線が発生します。^[14]

同位体

ナトリウムの同位体は20種類知られているが、安定しているのは23 Naのみで^ある^。23 Naは、恒星の炭素燃焼プロセスで2つの炭素原子が融合して生成される。これには、600メガケルビン以上の温度と少なくとも太陽の3倍の質量を持つ恒星が必要である。^[15] 2つの放射性宇宙線同位体は、宇宙線破砕の副産物である。22 Naの半減期は² .6年、²⁴ Naの半減期は15時間である。他の同位体はすべて半減期が1分未満である。^[16]

2つの核異性体が発見されており、半減期が約20.2ミリ秒の長寿命の^{24m Naである。核}臨界事故などの急性中性子放射線は、人間の血液中の安定した²³ Naの一部を²⁴ Naに変換する。被害者の中性子放射線量は、 ²³ Naに対する²⁴ Naの濃度を測定することで計算できる。^[17]

化学

ナトリウム原子は11個の電子を持ち、希ガスネオンの安定配置より1個多い。第一イオン化エネルギーと第二イオン化エネルギーはそれぞれ495.8 kJ/molと4562 kJ/molである。その結果、ナトリウムは通常Na ^{+カチオンを含む}イオン化合物を形成する。^[18]

金属ナトリウム

金属ナトリウムは一般にカリウムよりも反応性が低く、リチウムよりも反応性が高い。^[19]金属ナトリウムは還元性が高く、Na ^{+ /Naカップルの}標準還元電位は-2.71ボルトであるが、^[20]カリウムとリチウムはさらに負の電位を有する。^[21]

塩と酸化物

ナトリウム化合物は商業的に非常に重要であり、特にガラス、紙、石鹸、繊維を生産する産業_では中心的な存在です。^[22]最も重要なナトリウム化合物は、食塩（NaCl ）、ソーダ灰（ Na2CO3 _）、重曹（NaHCO3 ）、苛性ソーダ（NaOH）、硝酸ナトリウム（NaNO3 ）、リン _酸二ナトリウムおよびリン酸三_{ナトリウム}、チオ硫酸ナトリウム（_Na2S2O3 ·5H2O _）、ホウ砂（Na2B4O7 _· 10H2O _）_です。 [ 23 ^{]化合物では、ナトリウム}_は通常、水や陰イオンとイオン結合しており、_硬いルイス酸と見なされています_。^[24]

ほとんどの石鹸は脂肪酸のナトリウム塩です。ナトリウム石鹸はカリウム石鹸よりも融点が高く（そして「硬い」ように見えます）。^[23]

他のアルカリ金属と同様に、ナトリウムは水と発熱反応を起こします。反応により苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）と可燃性の水素ガスが発生します。空気中で燃焼すると、主に過酸化ナトリウムと少量の酸化ナトリウムが生成されます。^[25]

水溶液

ナトリウムは、ハロゲン化物、硫酸塩、硝酸塩、カルボン酸塩、炭酸塩などの水溶性化合物を形成する傾向があります。主な水溶性種は、アコ錯体[Na(H ₂ O) _n ] ⁺（n = 4～8）です。X線回折データとコンピューターシミュレーションから、 n = 6であることが示されています。^[26]

ナトリウム塩は一般に水との親和性が高いため、水溶液からナトリウム塩を直接沈殿させることはまれである。例外はビスマス酸ナトリウム（NaBiO ₃）^[27]で、これは冷水には溶けず、熱湯では分解する。^{[28]化合物の溶解度が高いため、ナトリウム塩は通常、蒸発または}エタノールなどの有機反溶媒による沈殿によって固体として単離される。例えば、塩化ナトリウムはわずか0.35 g/Lしかエタノールに溶けない。^[29] 15-クラウン-5などのクラウンエーテルは、相間移動触媒として使用できる。^[30]

サンプル中のナトリウム含有量は、原子吸光分光法またはイオン選択電極を用いた電位差測定法によって測定される。 ^[31]

エレクトライドとソダイド

他のアルカリ金属と同様に、ナトリウムはアンモニアや一部のアミンに溶解して濃い色の溶液を与える。これらの溶液を蒸発させると、金属ナトリウムの光沢のある膜が残る。溶液には配位錯体[Na(NH ₃ ) ₆ ] ^+が含まれており、正電荷は陰イオンとしての電子によって相殺されている。クリプタンドにより、これらの錯体を結晶固体として単離することができる。ナトリウムは、クラウンエーテル、クリプタンド、その他の配位子と錯体を形成する。^[32]

例えば、15-クラウン-5はナトリウムに対して高い親和性を持っています。これは、15-クラウン-5の空洞サイズが1.7～2.2Åであり、ナトリウムイオン（1.9Å）に適合するのに十分なためです。^[33]^[34]クラウンエーテルや他のイオノフォアと同様に、クリプタンドもナトリウムイオンに対して高い親和性を持っています。アルカリ化物Na ⁻の誘導体は、アンモニア中のナトリウム溶液にクリプタンドを加えると不均化反応を経て得られます^[35]。^[36]

有機ナトリウム化合物

多くの有機ナトリウム化合物が合成されている。C-Na結合の極性が高いため、これらはカルバニオン（有機アニオンとの塩）の供給源のように振る舞う。よく知られている誘導体には、シクロペンタジエニドナトリウム（NaC ₅ H ₅）やトリチルナトリウム（（C ₆ H ₅）₃ CNa）などがある。^{[37]強力な還元剤で} あるナフタレンナトリウム、Na ⁺ [C ₁₀ H ₈ •] ^{− は}、エーテル溶液中でNaとナフタレンを混合すると形成される。^[38]

金属間化合物

ナトリウムは、カリウム、カルシウム、鉛、第11族および第12族元素など、多くの金属と合金を形成する。ナトリウムとカリウムはKNa ₂およびNaK を形成する。NaK は40～90%がカリウムで、常温では液体である。優れた熱伝導体および電気伝導体である。ナトリウム-カルシウム合金は、NaCl-CaCl ₂の2元塩混合物およびNaCl-CaCl ₂ -BaCl ₂の3元混合物からナトリウムを電解生成する際に生成される副産物である。カルシウムはナトリウムと部分的にしか混和せず、これらの混合物から得られるナトリウムに溶解している1～2%のカルシウムは、120℃に冷却して濾過することで沈殿させることができる。^[39]

液体状態では、ナトリウムは鉛と完全に混和します。ナトリウム鉛合金を作るにはいくつかの方法があります。1つは一緒に溶かす方法、もう1つは溶融鉛陰極にナトリウムを電気分解で析出させる方法です。NaPb ₃、NaPb、Na ₉ Pb ₄、Na ₅ Pb ₂、Na ₁₅ Pb ₄は、ナトリウム鉛合金として知られています。ナトリウムは金(NaAu ₂ ) や銀(NaAg ₂ ) とも合金を形成します。12族金属 (亜鉛、カドミウム、水銀) は、ナトリウムと合金を形成することが知られています。NaZn ₁₃と NaCd _{2 は}、亜鉛とカドミウムの合金です。ナトリウムと水銀は、NaHg、NaHg ₄、NaHg ₂、Na ₃ Hg ₂、Na ₃ Hg を形成します。^[40]

歴史

塩は人間の健康にとって重要であるため、長い間重要な商品でした。中世ヨーロッパでは、ラテン語でソーダナムと呼ばれるナトリウムの化合物が頭痛の治療薬として使われていました。ナトリウムという名前は、頭痛を意味するアラビア語のスダに由来すると考えられています。炭酸ナトリウムまたはソーダの頭痛緩和特性は古くからよく知られていました。^[41]

ナトリウムはソーダとも呼ばれ、化合物としては古くから認識されていたが、金属そのものは1807年にハンフリー・デービー卿が水酸化ナトリウムの電気分解によって初めて単離された。^[42]^[43] 1809年、ドイツの物理学者で化学者のルートヴィヒ・ヴィルヘルム・ギルバートは、ハンフリー・デービーの「ナトリウム」にナトロニウム、デービーの「カリウム」にカリウムという名前を提案した。^[44]

ナトリウムの化学略語は、1814年にイェンス・ヤコブ・ベルセリウスが原子記号体系の中で初めて発表した^[45]^{[46]。これは元素の}ネオラテン語名であるナトリウムの略語であり、エジプトのナトロンを指す^[41] 。ナトロンは主に炭酸ナトリウム水和物からなる天然の無機塩である。ナトロンは歴史的にいくつかの重要な産業および家庭用途があったが、後に他のナトリウム化合物に取って代わられた。^[47]

ナトリウムは炎に強い黄色を与えます。1860年には早くもキルヒホッフとブンゼンはナトリウム炎試験の高感度に気づき、Annalen der Physik und Chemieで次のように述べています。^[48]

^{装置から最も離れた 60 m 3}の部屋の隅で、スリットの前の非発光炎を観察しながら、3 mg の塩素酸ナトリウムを乳糖と一緒に爆発させました。しばらくすると、炎は明るい黄色に輝き、強いナトリウム線を示しましたが、10 分後には消えました。ナトリウム塩の重量と部屋の空気の容積から、空気 1 重量部には 1/2000 万重量を超えるナトリウムは含まれていないことが簡単に計算できます。

発生

地球の地殻には2.27%のナトリウムが含まれており、地球上で6番目に豊富な元素であり、アルミニウム、鉄、カルシウム、マグネシウムに次いで4番目に豊富な金属であり、カリウムを上回っています。^[49]海洋におけるナトリウムの推定存在量は1リットルあたり10.8グラムです。^[50]反応性が高いため、純粋な元素として見つかることはありません。多くの鉱物に含まれており、岩塩やナトロンのように非常に溶けやすいものもあれば、角閃石やゼオライトのように溶けにくいものもあります。氷晶石や長石などの特定のナトリウム鉱物が溶けにくいのは、長石の場合はポリケイ酸塩であるポリマー陰イオンによるものです。宇宙では、ナトリウムは15番目に豊富な元素で、存在量は20,000ppbで、^[51]宇宙の全原子の0.002%になります。

天文観測

原子ナトリウムは非常に強いスペクトルの黄橙色部分にあるスペクトル線（ナトリウム蒸気街灯で使用されているのと同じ線）。これは太陽を含む多くの種類の星で吸収線として現れる。この線は1814年にジョセフ・フォン・フラウンホーファーが太陽スペクトルの線（現在フラウンホーファー線として知られている）を調査していたときに初めて研究された。フラウンホーファーはこれを「D」線と名付けたが、現在では実際には微細構造と超微細構造によって分割された密集した線の集まりであることがわかっている。^[52]

D線は強度が強いため、他の多くの天文環境でも検出できる。恒星では、表面が冷えてナトリウムが原子状（イオン化ではなく）で存在できるほど低温であれば、どこでも見られる。これは、おおよそF型以下の低温の恒星に該当する。他の多くの恒星にもナトリウム吸収線があるように見えるが、これは実際には前景の星間物質のガスによって引き起こされる。星間線は恒星の回転によって広がる線よりもはるかに狭いため、高解像度分光法によってこの2つを区別することができる。[ ^53]

ナトリウムは、水星[54]や月[55]などの多くの天体の外気圏を含む太陽系の多くの環境で検出されています。一部^の彗星に^はナトリウムの尾があり[ 56 ] ^、これは1997年のヘール・ボップ彗星の観測で初めて検出されました。^[57]太陽系外惑星の大気でも、トランジット分光法によってナトリウムが検出されています。^[58]

商業生産

金属ナトリウムは、かなり特殊な用途に使用され、年間約10万トンが生産されています。^[59]金属ナトリウムは、19世紀後半に初めて商業的に生産されました^[39]。アルミニウム生産のためのデビル法の第一段階として、炭酸ナトリウムを1100℃で炭素熱還元することによって生産されました。 ^[60]^[61]^[62]

Na ₂ CO ₃ + 2 C → 2 Na + 3 CO

アルミニウムの需要が高まったため、ナトリウムの生産が必要になった。溶融塩浴を電気分解してアルミニウムを生産するホール・エルー法の導入により、大量のナトリウムの必要性はなくなった。水酸化ナトリウムの還元に基づく関連プロセスは1886年に開発された。^[60]

ナトリウムは現在、1924年に特許を取得した方法に基づき、溶融塩化ナトリウム（食塩）の電気分解によって商業的に生産されている。 ^[63]^{[64]これは}ダウンズセルで行われ、その中で塩化ナトリウムが塩化カルシウムと混合され、融点が700℃以下に下げられる。 ^[65]カルシウムはナトリウムよりも電気陽性度が低いため、カルシウムは陰極に析出しない。^{[66]この方法は、以前の}カストナー法（水酸化ナトリウムの電気分解）よりも安価である。 ^[67] 高純度のナトリウムが必要な場合は、 1回または複数回蒸留することができる。

ナトリウムの市場は、その保管と輸送の難しさから不安定であり、酸化ナトリウムや超酸化ナトリウムの表面層の形成を防ぐために、乾燥した不活性ガス雰囲気または無水鉱油の下で保管する必要がある。^[68]

用途

金属ナトリウムには重要な用途があるが、ナトリウムの主な用途は化合物であり、毎年何百万トンもの塩化ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウムが生産されている。塩化ナトリウムは防氷・除氷剤や保存料として広く使用されている。重炭酸ナトリウムの用途としては、ベーキング、膨張剤、ソーダブラストなどがある。カリウムとともに、多くの重要な医薬品には生物学的利用能を高めるためにナトリウムが添加されている。ほとんどの場合、カリウムの方が優れたイオンであるが、価格と原子量が低いためナトリウムが選ばれている。^[69] 水素化ナトリウムは、有機化学におけるさまざまな反応（アルドール反応など）の塩基として使用される。

金属ナトリウムは主に水素化ホウ素ナトリウム、アジ化ナトリウム、インジゴ、トリフェニルホスフィンの製造に使用されます。かつてはテトラエチル鉛や金属チタンの製造によく使用されていましたが、TELの使用が減り、新しいチタン製造方法が導入されたため、1970年以降はナトリウムの生産量は減少しました。 ^[59]ナトリウムは合金金属、スケール防止剤、^[70]や他の物質が効果のない金属の還元剤としても使用されます。

遊離元素はスケーリング剤としては使用されず、水中のイオンがナトリウムイオンと交換されることに注意してください。ナトリウムプラズマ（「蒸気」）ランプは都市の街路照明によく使用され、圧力が増加すると黄橙色から桃色までの範囲の光を放ちます。^[71]ナトリウムは単独でもカリウムと一緒にでも乾燥剤になります。乾燥物が乾燥しているときにベンゾフェノンと組み合わせると濃い青色になります。 ^[72]

有機合成において、ナトリウムはバーチ還元などの様々な反応に使用されており、化合物の定性分析にはナトリウム融解試験が行われている。 ^[73]ナトリウムはアルコールと反応してアルコキシドを与え、ナトリウムをアンモニア水に溶解すると、アルキンをトランスアルケンに還元するために使用できる。^[74]^[75]ナトリウムD線で光を発するレーザーは、陸上可視光望遠鏡の補償光学を支援する人工レーザーガイド星を作成するために使用されている。 ^[76]

熱伝達

液体ナトリウムは、原子炉内で高い中性子束を達成するために必要な高い熱伝導率と低い中性子吸収断面積を持っているため、ナトリウム冷却高速炉の熱伝達流体として使用されています^{[ 78]。}^[79]ナトリウムは沸点が高いため、原子炉を常圧（常圧）で運転することができますが、^[79]欠点としては、不透明で目視による保守が困難であることと、還元性が強いことが挙げられます。ナトリウムは空気中では穏やかに燃えますが、水と接触すると爆発します。^[80]

運転中に中性子の衝撃によって放射性ナトリウム24が生成され、わずかな放射線の危険性が生じる可能性がありますが、放射能は原子炉から除去されてから数日以内に止まります。^[81]原子炉を頻繁に停止する必要がある場合はNaKが使用されます。NaKは室温で液体であるため、冷却材はパイプ内で固まりません。^[82]

この場合、カリウムの自然発火性により、漏れを防止および検出するための特別な予防措置が必要になります。^[83]もう一つの熱伝達用途は、高性能内燃機関のポペットバルブです。バルブステムは部分的にナトリウムで満たされており、バルブを冷却するためのヒートパイプとして機能します。 ^[84]

生物学的役割

人間における生物学的役割

人間にとって、ナトリウムは血液量、血圧、浸透圧平衡、pHを調節する必須ミネラルです。ナトリウムの最小生理学的必要量は、新生児で1日約120ミリグラム、10歳以上で1日500ミリグラムと推定されています。^[85]

ダイエット

食塩や食卓塩としても知られる^{塩化ナトリウム}（化学式NaCl）は、食事中のナトリウム（ Na ）の主な供給源であり、漬物やジャーキーなどの商品の調味料や保存料として使用されています。アメリカ人の場合、塩化ナトリウムのほとんどは加工食品から摂取されます。^{[87]その他のナトリウムの供給源としては、食品中に自然に存在するものや、}グルタミン酸ナトリウム（MSG）、亜硝酸ナトリウム、サッカリンナトリウム、重曹（炭酸水素ナトリウム）、安息香酸ナトリウムなどの食品添加物があります。^[88]

米国医学研究所はナトリウムの許容上限摂取量を1日2.3グラムに設定しているが^[89]、米国人の平均的な摂取量は1日3.4グラムである。^[90]米国心臓協会は1日1.5グラム以下のナトリウム摂取を推奨している。^[91]

全米科学・工学・医学アカデミーの一部であるナトリウムとカリウムの食事摂取基準見直し委員会は、ナトリウムの推定平均必要量（EAR）と推奨食事摂取量（RDA）の値を確立するための研究調査からの証拠が十分でないと判断しました。その結果、委員会は代わりに適正摂取量（AI）レベルを以下のように設定しました。0～6か月の乳児のナトリウムAIは110 mg/日、7～12か月は370 mg/日、1～3歳の小児は800 mg/日、4～8歳は1,000 mg/日、青年は9～13歳は1,200 mg/日、14～18歳は1,500 mg/日、年齢や性別に関わらず成人は1,500 mg/日と設定されています。^[92]

塩化ナトリウム（NaCl ）には、総質量の約39.34％の元素ナトリウム（Na ）が含まれています。これは、塩化ナトリウム1グラムにはおよそ元素ナトリウム393.4mg 。 ^[93]

たとえば、1500 mg の元素ナトリウムを含む塩化ナトリウムの量を調べるには (1500 mg のナトリウムの値は成人の適正摂取量 (AI) です)、次の比率を使用します。

393.4 mg Na : 1000 mg NaCl = 1500 mg Na : x mg NaCl

xを解くと、1500 mg の元素ナトリウムを含む塩化ナトリウムの量が得られます。

x = (1500 mg Na × 1000 mg NaCl) / 393.4 mg Na = 3812.91 mg

これは3812.91 mgの塩化ナトリウムに1500 mgの元素ナトリウムが含まれていることを意味します。^[93]

ナトリウムの摂取量が多い

ナトリウムの過剰摂取は不健康であり、心臓の機械的機能の変化につながる可能性があります。^{[94]ナトリウムの過剰摂取は、}慢性腎臓病、高血圧、心血管疾患、脳卒中とも関連しています。^[94]

高血圧

ナトリウム摂取量の増加と血圧の上昇には強い相関関係があります。^[95]研究によると、ナトリウム摂取量を1日あたり2g減らすと、収縮期血圧が約2～4mmHg低下する傾向があることがわかっています。^{[96]このようなナトリウム摂取量の減少により、}高血圧の症例が9～17%減少すると推定されています。^[96]

高血圧は、毎年世界中で760万人の早死の原因となっています。^[97]食用塩には約39.3%のナトリウムが含まれており^[98]、残りは塩素と微量化学物質です。したがって、2.3gのナトリウムは約5.9g、つまり5.3mlの塩、つまり約1杯分の米国産ティースプーンに相当します。^[99]^[100]

ある科学的レビューによると、高血圧の有無にかかわらず、尿中に1日3グラム未満のナトリウムを排泄する人（したがって、1日3グラム未満を摂取する人）は、1日4～5グラムを排泄する人よりも死亡、脳卒中、心臓発作のリスクが高いことがわかりました。 ^{[101]高血圧の人の1日7グラム以上のレベルは、死亡率と心血管イベントの上昇と関連していましたが、これは}高血圧でない人には当てはまりませんでした。 [101]米国FDAは、高血圧および高血圧前症の成人は1日のナトリウム摂取量を1.5グラムに減らすべきであるとしています。^[100^]

生理

レニン・アンジオテンシン系は、体内の水分量とナトリウム濃度を調節する。腎臓での血圧とナトリウム濃度が低下するとレニンが産生され、次にアルドステロンとアンジオテンシンが産生され、ナトリウムの再吸収が刺激されて血流に戻る。ナトリウム濃度が上昇すると、レニンの産生が減少し、ナトリウム濃度は正常に戻る。^[102]ナトリウムイオン（Na ^{+ ）は、}ニューロンの機能、および細胞と細胞外液の間の浸透圧調節において重要な電解質である。これは、すべての動物において、勾配に逆らってイオンをポンプする能動輸送体であるNa ⁺ /K ⁺ -ATPase 、およびナトリウム/カリウムチャネルによって達成される。 ^{[103]ナトリウム-カリウムポンプによって維持される細胞外イオン濃度と細胞内イオン濃度の差は、心筋収縮をサポートする}活動電位の形で電気信号を生み出し、ニューロン間の長距離通信を促進する。^[9]ナトリウムは細胞外液中に最も多く存在する金属イオンである。^[104]

人間の場合、血液中のナトリウム濃度が異常に低い、または高い状態は、医学では低ナトリウム血症や高ナトリウム血症として認識されています。これらの症状は、遺伝的要因、加齢、または長期にわたる嘔吐や下痢によって引き起こされる可能性があります。^[105]

植物における生物学的役割

C4植物では、ナトリウムは代謝を助ける微量栄養素であり、特にホスホエノールピルビン酸の再生とクロロフィルの合成に関与している。^[106]他の植物では、ナトリウムは膨圧の維持や気孔の開閉を助けるなど、いくつかの役割でカリウムの代わりをしている。^[107]土壌中の過剰なナトリウムは、水分ポテンシャルを低下させることで水の吸収を制限し、植物の萎凋につながる可能性がある。また、細胞質内の過剰な濃度は酵素阻害を引き起こし、壊死やクロロシスを引き起こす可能性がある。^[108]

これに応じて、一部の植物は、根でのナトリウムの吸収を制限し、それを細胞液胞に貯蔵し、根から葉への塩分輸送を制限するメカニズムを開発しました。^[109]余分なナトリウムは古い植物組織に貯蔵され、新しい成長へのダメージを制限することもあります。塩生植物は、ナトリウムが豊富な環境で繁栄できるように適応しました。^[109]

安全と注意事項

ナトリウムは水と接触すると可燃性の水素と腐食性の水酸化ナトリウムを形成します。 ^[112]摂取したり、皮膚、目、粘膜に水分が付着すると重度の火傷を引き起こす可能性があります。^[113]^[114]ナトリウムは、水素（非常に爆発性が高い）と水酸化ナトリウム（水に溶解して表面積を増やす）が形成されるため、水が存在すると自然爆発します。しかし、空気にさらされて発火したり、自然発火（溶融ナトリウムの温度が約290℃、554℉に達したときに発生すると報告されている）に達したナトリウムは、^[115]比較的穏やかな火災となります。

塊状の（溶融していない）ナトリウムの場合、保護層が形成されるため、酸素との反応は最終的に遅くなります。^{[116]水をベースにした} 消火器はナトリウム火災を加速します。二酸化炭素とブロモクロロジフルオロメタンをベースにした消火器は、ナトリウム火災には使用しないでください。^[114]金属火災はクラスDですが、クラスDの消火器のすべてがナトリウム火災の消火に効果的であるわけではありません。ナトリウム火災に効果的な消火剤はMet-LXです。^{[114]その他の効果的な消火剤には、}グラファイト粉末と有機リン系難燃剤を含むLith-Xや乾燥砂などがあります。^[117]

原子炉内のナトリウム火災は、不活性ガスを封じ込めた周囲の配管でナトリウムを酸素から隔離することで防止されます。 [ ^118]プール型ナトリウム火災は、キャッチパンシステムと呼ばれる多様な設計対策によって防止されます。このシステムは、漏れたナトリウムをリークリカバリタンクに集め、酸素から隔離します。^[118]

液体ナトリウムの火災は固体ナトリウムの火災よりも取り扱いが危険であり、特に溶融ナトリウムの安全な取り扱いに関する経験が不十分な場合は危険である。米国消防庁の技術報告書で、 RJゴードンは^{次のように}書いている（強調は原文のまま）。

溶融ナトリウムは固体の塊よりも反応性が高いため、非常に危険です。液体の状態では、すべてのナトリウム原子は自由で移動性があり、利用可能な酸素原子や他の酸化剤と瞬時に結合し、ガス状の副産物は溶融塊内で急速に膨張する気泡として生成されます。微量の水でも、この種の反応を引き起こす可能性があります。溶融ナトリウムのプールに少量の水が流入すると、液体塊内で激しい爆発が発生し、水素が急速に膨張するガスとして放出され、溶融ナトリウムが容器から噴出する可能性があります。

溶融ナトリウムが火災に巻き込まれると、燃焼は液体の表面で起こります。窒素やアルゴンなどの不活性ガスを使用して、燃焼中の液体ナトリウムのプールの上に不活性層を形成できますが、ガスは非常に穏やかに塗布され、表面上に封じ込められる必要があります。ソーダ灰を除き、固体片や浅いプールの小さな火災を消火するために使用される粉末剤のほとんどは、燃焼中の溶融ナトリウムの塊の底に沈みます。ナトリウムは上に浮かび、燃え続けます。燃焼中のナトリウムが容器内にある場合は、容器に蓋をして酸素を遮断することで消火できる場合があります。

参照

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