stringtranslate.com

Фторид натрия

Фторид натрия ( NaF ) — неорганическое соединение с формулой NaF . Это бесцветное или белое твердое вещество, которое легко растворяется в воде. Он используется в следовых количествах при фторировании питьевой воды для предотвращения кариеса , а также в зубных пастах и ​​местных фармацевтических препаратах для той же цели. В 2021 году это было 291-е наиболее часто назначаемое лекарство в Соединенных Штатах, с более чем 600 000 рецептов. [7] [8] Он также используется в металлургии и в медицинской визуализации .

Использует

Фторид натрия продается в таблетках для профилактики кариеса.

Кариес зубов

Фтористые соли часто добавляются в питьевую воду (а также в некоторые продукты питания в некоторых странах) с целью поддержания здоровья зубов. Фторид повышает прочность зубов за счет образования фторапатита , естественного компонента зубной эмали . [9] [10] [11] Хотя фторид натрия используется для фторирования воды и является стандартом, по которому измеряются другие соединения для фторирования воды, гексафторкремниевая кислота (H 2 SiF 6 ) и ее соль гексафторсиликат натрия (Na 2 SiF 6 ) являются более распространенными добавками в Соединенных Штатах. [12]

Остеопороз

Добавки фторида были широко изучены для лечения постменопаузального остеопороза . Эти добавки, по-видимому, не эффективны; хотя фторид натрия увеличивает плотность костей, он не снижает риск переломов. [13] [14]

Медицинская визуализация

В медицинской визуализации фторид натрия, меченный фтором-18 ( USP , фторид натрия Na 18 F), является одним из старейших индикаторов, используемых в позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), который используется с 1960-х годов. [15] По сравнению с обычной сцинтиграфией костей , проводимой с помощью гамма-камер или систем SPECT , ПЭТ обеспечивает большую чувствительность и пространственное разрешение. Период полураспада фтора-18 составляет 110 мин, что требует его немедленного использования после получения; это логистическое ограничение препятствовало его принятию на фоне более удобных радиофармпрепаратов, меченных технецием-99m . Однако фтор-18 обычно считается превосходным радиофармпрепаратом для визуализации скелета. В частности, он обладает высоким и быстрым поглощением костью, сопровождающимся очень быстрым очищением крови, что приводит к высокому соотношению костной ткани к фону за короткое время. [16] Кроме того, аннигиляционные фотоны, образующиеся при распаде 18F , имеют высокую энергию 511 кэВ по сравнению с фотонами 140 кэВ 99mTc . [17]

Химия

Фторид натрия имеет множество специальных химических применений в синтезе и извлекающей металлургии . Он реагирует с электрофильными хлоридами, включая ацилхлориды , хлориды серы и хлорид фосфора. [18] Как и другие фториды, фторид натрия находит применение в десилилировании в органическом синтезе . Фторид натрия может быть использован для получения фторуглеродов с помощью реакции Финкельштейна ; этот процесс имеет преимущество в том, что его просто выполнять в небольших масштабах, но он редко используется в промышленных масштабах из-за существования более эффективных методов (например, электрофторирование , процесс Фаулера ).

Биология

Фторид натрия иногда добавляют в относительно высоких концентрациях (~20 мМ) к буферам лизиса белков, чтобы ингибировать эндогенные фосфатазы и тем самым защитить фосфорилированные участки белков. [19] Пирофосфат натрия и ортованадат натрия также используются для этой цели. [20]

Инсектицид

Неорганические фториды, такие как фторосиликаты и комплекс фторида натрия с ионами магния в виде фторфосфата магния . Они ингибируют ферменты, такие как енолаза , которым требуется Mg2 + в качестве простетической группы. Таким образом, отравление фторидом предотвращает перенос фосфата в окислительном метаболизме . [21] Фторид натрия, запатентованный как инсектицид в 1896 году, широко использовался в 1970-х годах на муравьях и других домашних вредителях, [22] и в качестве желудочного яда для насекомых, питающихся растениями. [23]

Его использование, наряду с использованием фторсиликата натрия , сократилось в течение 20-го века, поскольку продукты были запрещены или ограничены из-за возможности отравления, преднамеренного или случайного. [22] Например, в 1942 году 47 заключенных в больнице штата Орегон умерли после употребления яичницы-болтуньи, которая была непреднамеренно приготовлена ​​с использованием фторида натрия; помогая поварам, другой заключенный перепутал контейнер с инсектицидом, который использовался в больнице для борьбы с тараканами, с сухим молоком, которое хранилось поблизости. [24]

Другие применения

Фторид натрия используется в качестве чистящего средства (например, как « стиральная кислота »). [25]

Фторид натрия можно использовать в ядерном реакторе на расплавленной соли .

Безопасность

Смертельная доза для человека весом 70 кг (154 фунта) оценивается в 5–10 г. [25]

Фториды, особенно водные растворы фторида натрия, быстро и в достаточно больших количествах усваиваются организмом человека. [26]

Фториды мешают переносу электронов и метаболизму кальция . Кальций необходим для поддержания потенциала сердечной мембраны и регулирования коагуляции . Высокий уровень потребления фтористых солей или плавиковой кислоты может привести к фатальным аритмиям из-за глубокой гипокальциемии . Хроническое чрезмерное поглощение может вызвать затвердение костей, кальцификацию связок и наросты на зубах. Фториды могут вызывать раздражение или коррозию глаз, кожи и носовых оболочек. [27]

Фторид натрия классифицируется как токсичный при вдыхании (пыли или аэрозолей) и приеме внутрь . [28] В достаточно высоких дозах он, как было показано, влияет на сердце и кровеносную систему. Для профессионального воздействия Управление по охране труда и здоровья и Национальный институт охраны труда установили предельные значения профессионального воздействия в 2,5 мг/м 3 в течение восьмичасового средневзвешенного по времени. [29]

В более высоких дозах, используемых для лечения остеопороза , простой фторид натрия может вызывать боль в ногах и неполные стрессовые переломы, когда дозы слишком высоки; он также раздражает желудок, иногда настолько сильно, что вызывает язвенную болезнь . Медленно высвобождаемые и покрытые энтеросолюбильной оболочкой версии фторида натрия не имеют значительных побочных эффектов со стороны желудка и имеют более мягкие и менее частые осложнения в костях. [30] В более низких дозах, используемых для фторирования воды, единственным явным побочным эффектом является флюороз зубов , который может изменить внешний вид зубов у детей во время развития зубов ; это в основном слабое явление и вряд ли будет иметь какое-либо реальное влияние на эстетический вид или на общественное здоровье. [31] Хроническое употребление фторида в количестве 1 ppm фторида в питьевой воде может вызвать пятнистость зубов (флюороз), а воздействие 1,7 ppm вызовет пятнистость у 30%–50% пациентов. [26]

Химическая структура

Фторид натрия — это неорганическое ионное соединение , растворяющееся в воде с образованием отдельных ионов Na + и F− . Подобно хлориду натрия , он кристаллизуется в кубическом мотиве, где и Na + , и F− занимают октаэдрические координационные позиции ; [32] [33] его период решетки, приблизительно 462 пм , меньше, чем у хлорида натрия (564 пм).

Происшествие

Минеральная форма NaF, виллиомит , встречается умеренно редко. Она известна из плутонических нефелиновых сиенитовых пород. [ 34]

Производство

NaF получают путем нейтрализации плавиковой кислоты или гексафторкремниевой кислоты (H 2 SiF 6 ), которые являются побочными продуктами реакции фторапатита (Ca 5 (PO 4 ) 3 F) из фосфатной руды при производстве суперфосфатного удобрения. Нейтрализующие агенты включают гидроксид натрия и карбонат натрия . Для осаждения NaF иногда используют спирты: [25]

HF + NaOH → NaF + H2O

Из растворов, содержащих HF, фторид натрия выпадает в осадок в виде бифторидной соли — гидрофторида натрия (NaHF 2 ). При нагревании последнего HF высвобождается и образуется NaF.

HF + NaF ⇌ NaHF 2

В отчете 1986 года ежегодное мировое потребление NaF оценивалось в несколько миллионов тонн. [25]

Смотрите также

На Викискладе есть медиафайлы по теме Фторид натрия .

Ссылки

  1. ^ Уэллс, Джон С. (2008), Словарь произношения Longman (3-е изд.), Longman, стр. 313 и 755, ISBN 978-1-4058-8118-0. Согласно этому источнику, альтернативное произношение второго слова — / ˈ f l ɔːr aɪ d / , а в Великобритании также / ˈ f l uː ə r aɪ d / .
  2. ^ Хейнс, Уильям М., ред. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92-е изд.). CRC Press . стр. 5.194. ISBN 978-1-4398-5511-9.
  3. ^ Льюис, Р. Дж. Сакс «Опасные свойства промышленных материалов». 10-е изд. Тома 1–3 Нью-Йорк, Нью-Йорк: John Wiley & Sons Inc., 1999., стр. 3248
  4. ^ ab Sigma-Aldrich Co. , Фторид натрия.
  5. ^ abc NIOSH Карманный справочник по химическим опасностям. "#0563". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  6. ^ Мартел, Б.; Кэссиди, К. (2004), Анализ химического риска: практическое руководство , Баттерворт–Хайнеманн, стр. 363, ISBN 978-1-903996-65-2
  7. ^ "Топ-300 2021 года". ClinCalc . Архивировано из оригинала 15 января 2024 года . Получено 14 января 2024 года .
  8. ^ "Фторид натрия – Статистика использования лекарств". ClinCalc . Получено 14 января 2024 г.
  9. ^ Борн, Джеффри Х. (1986). Диетические исследования и рекомендации по здоровью и болезням . Базель: Karger. стр. 153. ISBN 978-3-8055-4341-5.
  10. ^ Кляйн, Корнелис (1999). Херлбат, Корнелиус С. (ред.). Руководство по минералогии (после Джеймса Д. Даны) (21-е изд., перераб. ред.). Нью-Йорк: J. Wiley. ISBN 978-0-471-31266-6.
  11. ^ Selwitz, Robert H; Ismail, Amid I; Pitts, Nigel B (январь 2007 г.). «Кариес зубов». The Lancet . 369 (9555): 51–59. doi :10.1016/S0140-6736(07)60031-2. PMID  17208642. S2CID  204616785.
  12. ^ Отделение здоровья полости рта, Национальный центр профилактических услуг, CDC (1993), Перепись фторирования 1992 (PDF) , получено 29 декабря 2008 г.{{citation}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  13. ^ Хагенауэр, Д.; Уэлч, В.; Ши, Б.; Тагвелл, П.; Уэллс, Г. (2000). «Фтор для лечения постменопаузального остеопороза». База данных систематических обзоров Кокрейна . 2010 (4): CD002825. doi :10.1002/14651858.CD002825. PMC 8453489. PMID  11034769 . 
  14. ^ Vestergaard, P; Jorgensen, NR; Schwarz, P; Mosekilde, L (март 2008 г.). «Влияние лечения фторидом на плотность костной ткани и риск переломов — метаанализ». Osteoporosis International . 19 (3): 257–68. doi :10.1007/s00198-007-0437-6. PMID  17701094. S2CID  25890845.
  15. ^ Блау, Монте; Ганатра, Раманик; Бендер, Меррилл А. (январь 1972 г.). «18F-фторид для визуализации костей». Семинары по ядерной медицине . 2 (1): 31–37. doi :10.1016/S0001-2998(72)80005-9. PMID  5059349.
  16. ^ Ордонез, AA; ДеМарко, VP; Клунк, MH; Поккали, S.; Джейн, SK (октябрь 2015 г.). «Визуализация хронических туберкулезных поражений с использованием позитронно-эмиссионной томографии с [18F]фторидом натрия у мышей». Молекулярная визуализация и биология . 17 (5): 609–614. doi :10.1007/s11307-015-0836-6. PMC 4561601. PMID  25750032 . 
  17. ^ Грант, Ф.Д.; Фэйи, Ф.Х.; Паккард, А.Б.; Дэвис, Р.Т.; Алави, А.; Тревес, С.Т. (12 декабря 2007 г.). «ПЭТ скелета с 18F-фторидом: применение новой технологии к старому трассеру». Журнал ядерной медицины . 49 (1): 68–78. doi : 10.2967/jnumed.106.037200 . PMID  18077529.
  18. ^ Halpern, DF (2001), "Фторид натрия", Энциклопедия реагентов для органического синтеза , John Wiley & Sons , doi :10.1002/047084289X.rs071, ISBN 978-0-471-93623-7
  19. ^ Somerville, Laura L.; Wang, Kuan (1988). «Саркомерный матрикс поперечно-полосатых мышц: фосфорилирование in vivo тайтина и небулина в мышцах диафрагмы мыши». Архивы биохимии и биофизики . 262 (1). Elsevier BV: 118–129. doi :10.1016/0003-9861(88)90174-9. ISSN  0003-9861. PMID  3355162.
  20. ^ "Обзор ингибирования протеазы и фосфатазы для приготовления белка - США". Thermo Fisher Scientific . 2017-05-10 . Получено 2023-02-03 .
  21. ^ Меткалф, Роберт Л. (2007), «Борьба с насекомыми», Энциклопедия промышленной химии Ульмана (7-е изд.), Wiley, стр. 9
  22. ^ ab Weinstein, LH; Davison, A. (2004). Фториды в окружающей среде: воздействие на растения и животных. CABI Publishing. стр. 76. ISBN 9780851998725.
  23. ^ Хаус, Джеймс Э.; Хаус, Кэтлин А. (2015-09-10). Описательная неорганическая химия. Academic Press. стр. 397. ISBN 978-0-12-802979-4.
  24. ^ «Ничего не подозревающий отравитель 47 человек в больнице в 1942 году мертв». The New York Times . 4 октября 1983 г. Архивировано из оригинала 20 августа 2016 г. Получено 4 августа 2016 г.
  25. ^ abcd Эгеперс, Жан; Моллард, Поль; Девильерс, Дидье; Чемла, Мариус; Фарон, Роберт; Романо, Рене; Куэр, Жан Пьер (2000). «Соединения фтора неорганические». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a11_307. ISBN 3-527-30673-0.
  26. ^ ab Kapp, Robert (2005), «Фтор», Энциклопедия токсикологии , т. 2 (2-е изд.), Elsevier, стр. 343–346
  27. ^ Грин Шеперд (2005), «Фтор», Энциклопедия токсикологии , т. 2 (2-е изд.), Elsevier, стр. 342–343
  28. ^ NaF MSDS. hazard.com
  29. ^ CDC – Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям
  30. ^ Мюррей TM, Сте-Мари LG (1996). «Профилактика и лечение остеопороза: консенсусные заявления Научно-консультативного совета Общества остеопороза Канады. 7. Фторидная терапия остеопороза». CMAJ . 155 (7): 949–54. PMC 1335460 . PMID  8837545. 
  31. ^ Национальный совет по здравоохранению и медицинским исследованиям (Австралия) (2007). Систематический обзор эффективности и безопасности фторирования (PDF) . ISBN 978-1-86496-415-8.Резюме: Yeung CA (2008). «Систематический обзор эффективности и безопасности фторирования». Evid Based Dent . 9 (2): 39–43. doi : 10.1038/sj.ebd.6400578 . PMID  18584000.
  32. ^ Уэллс, А.Ф. (1984), Структурная неорганическая химия , Оксфорд: Clarendon Press , ISBN 978-0-19-855370-0
  33. ^ "Химическая и физическая информация", Токсикологический профиль фторидов, фтористого водорода и фтора (PDF) , Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний (ATDSR), сентябрь 2003 г., стр. 187 , получено 01.11.2008 г.
  34. ^ Справочник по минералам (PDF) , Mineral Data Publishing, 2005.