元素

钠 刺激我们味蕾的元素

本文投稿作者 漂泊

食盐是人们日常生活中最常用的调味品,它的主要成分就是氯化钠,这也是海水中含量最高的无机盐,海水之所以是咸的,就是因为其中含有大量可以刺激我们味蕾的氯化钠。除了食盐,我们另外喜欢的一种调味品——味精也含有钠元素,味精的主要成分是谷氨酸钠,它能够增加食物的鲜味,极大的激发我们的食欲。此外,作为蛋糕膨松剂的小苏打也含有钠元素,可以说,钠元素就是一种刺激我们味蕾的元素,它不仅可以使我们的食物更加可口,同时也在众多不同的领域发挥着巨大的用途。

 

钠的基本物理性质

分类 金属元素,碱金属
原子序号原子量 11 (22.98977)
电子配置 3s1
密度 968 kg / m 3 
融点 97.81°C
沸点 863℃
硬度 0.5
形状 银白色·固体
丰度 地球23,000 ppm,宇宙5.74 x 104
发现者 汉弗莱·戴维(1807)
主要的同位素 23 Na(100%),  24 Na(β,14.9590小时)
用途例 核反应堆冷却剂(Na),味精(谷氨酸钠),漂白剂(次氯酸钠),肥皂(高级脂肪酸钠),食盐(氯化钠)
前后的元素 氖-钠-镁

金属钠的发现

19世纪伏特发明电池之后,电解开始成为一种发现和制备新元素的好方法,人们通过电解水制得了氢气和氧气,之后一些科学家开始尝试电解新的化合物去获得新元素。在那时,苛性钾(KOH)被化学家们认为是一种氧化物,英国化学家戴维试图用电解的方法从苛性钾中分离出氧气和另外的成分,他首先电解了苛性钾的饱和溶液,结果只得到氢气和氧气,后来他改变了实验方法,决定电解熔融的苛性钾,结果得到了氧气和一些具有金属光泽的小液珠,这些液珠一碰到水就会发生剧烈反应,产生火焰,甚至导致爆炸。这种小液珠就是新制的金属单质钾,之后戴维又用类似的方法从熔融的碳酸钠中制得了金属钠。他将钾和钠分别命名为Potassium和sodium,因为钾是从氢氧化钾(Potash),钠是从碳酸钠(Soda)中得到的。钾和钠的化学符号K,Na则分别来自它们的拉丁文名称Kalium和Natrium。这就是钠单质的发现过程。金属钠是一种银白色、质地较软的金属,可以用小刀切割。它极为活泼,在空气中就会被自然氧化,遇水反应极为剧烈,需要置于煤油中保存。由于钠的熔点较低,钠与水反应时,放出的热量会使其熔化,从而产生水火相容的奇观。由于钠具有熔点低、沸点高、比热容大和导热性好等优点,所以也被作为快中子堆冷却剂的材料。

金属钠及其遇水反应的状况(水中加有酚酞指示剂,遇碱变红,钠与水反应产生氢氧化钠),右上为核反应堆示意图

 

食品中的含钠化合物

食盐是人们日常生活中最常用的调味品,食盐有海盐、岩盐等不同的品种,但其化学本质都是氯化钠,钠是人体必需的元素之一,它在调节内环境的渗透压,调节神经冲动的传递等众多过程中发挥着巨大的作用,钠离子的正常浓度是维持人体健康的基石。我们每天都需要摄入一定的氯化钠以维持体内正常的钠离子和氯离子浓度,这是我们生活的必需品。

比起食盐,味精似乎并不是必需品,但它所能带给食物的独特鲜味也使得人们对它恋恋不忘。味精的主要成分是谷氨酸钠,它是由日本科学家池田菊苗发明的。1907年的一天傍晚,工作了一整天的池田回到家中,他的妻子为他准备了一碗热腾腾的海带汤,他觉得味道妙不可言,喝完之后意犹未尽,想再来一碗,他来到锅边,发现锅边缘上有一圈棕色晶体,这引起了他的好奇,他经过研究发现,这种晶体就是谷氨酸,后来池田研究了谷氨酸的合成方法并申请了专利,但是氨基酸不易保存,后来他发现谷氨酸钠也具有独特的味道,于是将谷氨酸钠作为调味品,并将其称为“味之素”,后来改称“味精”,逐渐风靡全球。现在的味精主要依靠微生物发酵生产,成本低效率高。

食盐和味精

 

日常清洁时使用的含钠化合物

在我们的日常生活中,我们经常需要清理各式各样的污渍,清理这些污渍需要用到很多清洁剂,在这些清洁剂中,很多都是含钠化合物在起作用。人们在清洗白衣服,或者消毒时经常会用到漂白剂和消毒液,如最常见的84消毒液,它的主要成分是次氯酸钠(NaClO),次氯酸钠中的次氯酸根具有很强的氧化性,可以很容易的杀死细菌,而次氯酸钠水解产生的次氯酸则具有一定的漂白性,可以很容易的去除白色织物上的污渍,所以次氯酸钠消毒液能起到消毒漂白的效果。但是市售的消毒液通常浓度较高,需要稀释使用,使用完的废液最好及时处理,因为其仍然具有一定的腐蚀性,稍有不慎,会对皮肤造成伤害,我们在使用过程中最好也带上手套,不要直接用手去接触次氯酸钠溶液。

此外,我们在洗涤衣物时还会用到各式各样的洗涤剂,如肥皂、洗衣粉、洗衣液等,肥皂的主要成分是高级脂肪酸钠,而很多清洁剂的成分则是烷基苯磺酸钠,尽管这些分子不同,但是它们都具有类似的结构——具有一个疏水基和一个亲水基,这些清洁剂分子刚进入水中时会形成一个个囊泡状的小球,疏水基在内,亲水基在外,当这些小球遇到油脂等污渍时,这些小球就会裂开,把油脂包裹起来,它们的疏水基会扎进油脂中,把油脂分子拽下来,形成新的囊泡小球并把油脂包裹在其中,这样子一来,大块的油脂就会被分成许多小块,清洁工作就变得容易了,它们很容易就会被流水带走。这就是肥皂和大部分洗涤剂的工作原理。

 

除了上述介绍的含钠化合物,还有许许多多其他的含钠化合物,这些化合物都具有各自独特的性质,也有着不同的用途,如小苏打(NaHCO3)可以做食品膨松剂,芒硝(Na2SO4)可以入药……它们都在各自的领域发挥着巨大的作用,为我们生活的方方面面带来便利。

各种各样的钠盐

 

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