Фторид натрия

Фтори́д нáтрия (фтóристый нáтрий) — неорганическое бинарное соединение с химической формулой NaF. Белое кристаллическое вещество.

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.

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.

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:

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

Чисто теоретический интерес представляет реакция получения фторида натрия из элементов:

${\displaystyle {\mathsf {2Na+F_{2}\longrightarrow 2NaF}}}$

реакция протекает очень бурно.

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.

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:

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

Фторид натрия и образующийся из него фторапатит используются для укрепления зубной эмали, которая и сама содержит фторапатит. Кроме добавления фтора в зубные пасты, производится фторирование питьевой воды. Зубная паста часто содержит фторид натрия, который необходим для предотвращения кариеса. 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(+1) использовался в пищепроме, однако его применение в этой сфере ограничили из-за токсичности (токсичность обусловлена фторидом).

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 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.