钠元素作为周期表第11号元素，原子序数为11，核外电子排布为2-8-1，属于IA族碱金属，其单质银白色质地柔软，可用小刀切割，新切面具有银白色光泽，但在空气中迅速氧化失去光泽，钠的密度为0.97 g/cm³（20℃），略小于水，熔点97.8℃，沸点882.9%，是自然界中熔点最低的金属之一，化学性质极活泼，强还原性，能与水、氧气、卤素等物质剧烈反应,保存时需煤油液封隔绝空气与水分。
钠元素在自然界中不存在游离态，主要以NaCl（岩盐、海盐）、Na₂SO₄（芒硝）、Na₂CO₃（纯碱）等形式存在，地壳中丰度约2.36%，是第六丰富的元素，海洋中钠离子浓度约为10.8 g/L，总量达1.4×10¹⁶吨，是取之不尽的资源，生物体内钠是必需宏量元素，细胞外液主要阳离子，维持渗透压、酸碱平衡和神经冲动传导，成人每日推荐摄入量约2g,主要来自食盐。
钠的工业制备采用电解法，20世纪前常用氢氧化钠与铁反应制钠，现代工业通过电解熔融氯化钠（Down法）或氯化钠与氯化钙混合物（降低熔点至580℃）制取，阴极反应：Na⁺ + e⁻ → Na，阳极反应：2Cl⁻ - 2e⁻ → Cl₂，实验室中常用金属置换法，如钠与熔融氢氧化钾反应：Na + KOH → NaOH + 1/2 H₂↑，或电解熔融氢氧化钠，钠的纯度可达99.95%,通过蒸馏或过滤去除杂质。
钠的化合物种类繁多，应用广泛，氯化钠（NaCl）是基本化工原料，用于制取钠、氢氧化钠、氯气，食品调味，生理盐水（0.9% NaCl溶液），碳酸钠（Na₂CO₃，纯碱）玻璃、造纸、洗涤剂核心原料，侯氏制碱法联合生产硫酸铵，氢氧化钠（NaOH，烧碱）强碱，用于造纸、肥皂、石油精炼，生产时需避免与铝、锌两性金属接触，过氧化钠（Na₂O₂）淡黄色固体，供氧剂、漂白剂，与水或二氧化碳反应：2Na₂O₂ + 2H₂O → 4NaOH + O₂↑，2Na₂O₂ + 2CO₂ → 2Na₂CO₃ + O₂↑，硫酸钠（Na₂SO₄，芒硝）制玻璃、洗涤剂，医药用作缓泻剂，亚硝酸钠（NaNO₂）防腐剂、钢铁发黑剂,需严格管控以防中毒。
钠及其化合物在多领域发挥关键作用，能源领域，钠硫电池（熔融钠和硫为电极）能量密度高，适合大规模储能；钠离子电池（研究热点）资源丰富，成本低于锂离子电池，有望应用于储能和低速电动车，冶金工业中，钠用作还原剂制钛、锆等难熔金属：TiCl₄ + 4Na → Ti + 4NaCl，也可从铀矿中提取铀，有机合成中，钠作催化剂或还原剂，如制备四乙基铅（抗爆剂，逐步淘汰）、吲哚啉等化合物，照明领域，高压钠灯（钠蒸气放电）发光效率高（120 lm/W），穿透雾气能力强，广泛用于道路照明，医药领域，生理盐水维持体液平衡，碳酸氢钠（NaHCO₃）中和胃酸、治疗酸中毒，苯妥英钠（抗癫痫药）调节钠通道。
钠元素对人体健康至关重要，参与多项生理功能，渗透压调节：钠离子与氯离子共同维持细胞外液渗透压，水钠失衡导致脱水或水肿，神经传导：动作电位产生依赖钠离子内流，神经冲动传递需钠通道正常工作，酸碱平衡：碳酸氢钠缓冲对维持血液pH 7.35-7.45，营养需求：成人每日需钠2-3g，过量摄入（>5g/日）增加高血压风险，世界卫生组织建议控制在5g以下以下，缺乏症：严重呕吐、腹泻导致低钠血症，表现为乏力、抽搐、昏迷，需静脉补钠盐，食物来源：食盐（主要来源）、酱油、腌制食品、天然食材（如菠菜、芹菜）。
钠的化学性质与反应规律可系统归纳如下表：
| 性质类别 | 具体表现 | 典型反应 | 现象与说明 |
|---|---|---|---|
| 与氧气反应 | 常温生成氧化钠 | 4Na + O₂ → 2Na₂O | 白色固体，不稳定 |
| 加热或点燃生成过氧化钠 | 2Na + O₂ → Na₂O₂ | 淡黄色固体，强氧化性 | |
| 与水反应 | 剧烈反应生成氢氧化钠和氢气 | 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑ | 熔成小球，浮游，嘶嘶响，遇酚酞变红 |
| 与卤素反应 | 与氯气化合 | 2Na + Cl₂ → 2NaCl | 剧烈燃烧，白烟 |
| 与溴、碘反应 | 2Na + Br₂ → 2NaBr，2Na + I₂ → 2NaI | 反应剧烈程度递减 | |
| 与酸反应 | 置换氢气 | 2Na + 2HCl → 2NaCl + H₂↑ | 比与水反应更剧烈 |
| 与盐溶液反应 | 先与水反应，再与盐反应 | 2Na + CuSO₄ + 2H₂O → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄ + H₂↑ | 不发生置换，生成蓝色沉淀 |
| 与醇反应 | 缓慢生成醇钠和氢气 | 2Na + 2C₂H₅OH → 2C₂H₅ONa + H₂↑ | 比与水反应缓慢，乙醇钠用作强碱 |
| 与硫、磷反应 | 剧烈反应生成硫化钠、磷化钠 | 2Na + S → Na₂S，3Na + P → Na₃P | 放热明显，需控制条件 |
钠的工业应用面临挑战与机遇并存，挑战：单质钠易燃易爆，运输储存需严格惰性保护；电解法能耗高，氯气副产物需配套利用；钠化合物生产可能产生污染（如汞法烧碱），机遇：钠离子电池产业化突破，解决锂资源瓶颈；钠基储能材料成本优势显著；生物可降解钠基材料（如聚天冬氨酸钠）绿色环保，未来趋势：开发低能耗电解技术（如固体电解质）；钠基催化剂提升有机合成效率；钠在核聚变反应堆（液态钠作冷却剂）中的应用研究。
相关问答FAQs：
Q1：为什么实验室保存金属钠要用煤油而不是汽油？
A1：金属钠化学性质活泼，需隔绝空气与水分，煤油是烷烃混合物，性质稳定，不与钠反应，且密度（约0.8 g/cm³）大于钠（0.97 g/cm³），可使钠浮于液面形成隔离层，汽油主要成分为辛烷等，虽不与钠反应，但含有少量不饱和烃或添加剂，长期接触可能缓慢反应，且挥发性强、易燃性更高，存在安全隐患，煤油沸点较高（180-310℃），不易挥发，而汽油沸点低（30-200℃），易导致钠表面干燥或形成爆炸性混合物,故实验室首选煤油保存钠。
Q2：钠离子电池与锂离子电池相比有哪些优缺点？
A2：优点：①资源丰富，地壳钠丰度（2.36%）远高于锂（0.0065%），原料成本低；②安全性高，钠离子嵌入/脱嵌时体积变化小，不易枝晶穿刺；③低温性能优，电解质电导率更高（-20℃容量保持率>90%）；④环保，无钴、镍等重金属污染，缺点：①能量密度较低（目前120-160 Wh/kg vs 锂电池150-250 Wh/kg），续航里程受限；②循环寿命较短（约2000次 vs 锂电池3000-5000次）；③正极材料（如层状氧化物）稳定性待提升；④产业链不成熟，规模化生产成本尚未显著降低，尽管如此，钠离子电池在储能、两轮电动车等对能量密度要求不高的领域具有广阔前景。
