1.钠元素的基本信息
钠元素符号是Na。原子序数是11,位于元素周期表中第三周,第ⅠA族。相对原子质量为22.99,密度0.97,熔点97.81℃,沸点882.9℃。有银白色金属光泽的固体,质地软,钠单质还具有良好的延展性。钠的化学性质很活泼,所以它在自然界里不能以游离态存在,因此在实验室中通常将钠保存在煤油或液状石蜡里。在地壳中钠的含量为2.83%,居第六位,主要以钠盐的形式存在,如食盐(氯化钠)、智利硝石(硝酸钠)、纯碱(碳酸钠)等。在19世纪初,意大利科学家伏特(Volta·A·G)发明了电池后,各国化学家纷纷利用电池分解水成功。英国化学家戴维(Davy·H)坚持不懈地从事于利用电池分解各种物质的实验研究,他希望利用电池将苛性钾分解为氧气和一种未知的“基”,因为当时化学家们认为苛性碱也是氧化物。他先用苛性钾的饱和溶液实验,所得的结果却和电解水一样,只得到氢气和氧气。后来他改变实验方法,电解苛性钾,在阴极上出现了具有金属光泽的、类似水银的小珠,一些小珠立即燃烧并发生爆炸,形成光亮的火焰,另一些小珠不燃烧,只是表面变暗,覆盖着一层白膜。他把这种小小的金属颗粒投入水中,即起火焰,在水面急速奔跃,发出刺刺的声音。就这样,戴维在1807年发现了金属钾,几天之后,他又从电解苛性钠中获得了金属钠。戴维将钾和钠分别命名为Potassium和Sodium,因为钾是从草木灰中提取的,钠是从天然碱——苏打中得到的,它们至今保留在英文中。钾和钠的化学符号为K、Na,分别来自它们的拉丁文名称Kalium和Natrium。钠也是人体肌肉和神经组织中的主要成分之一。
2.钠元素在人体内的分布情况
钠是人体中一种重要无机元素,一般情况下,成人体内钠含量约为90克,约占体重的0.15%,主要分布在细胞外液,占总体钠的44%~50%,骨骼中含量也高达40%~47%,细胞内液含量较低,仅9%~10%。人体钠的主要来源为食物。钠在小肠上部吸收,吸收率极高,几乎可全部被吸收,故粪便中含钠量很少。钠在空肠的吸收大多是被动性的,在回肠则大部分是主动的吸收。钠与钙在肾小管内的重吸收过程发生竞争,故钠摄入量高时,会相应减少钙的重吸收,而增加尿钙排泄。因尿钙丢失约为钙潴留的50%,故高钠膳食对骨丢失有很大影响。
3.钠元素对人体健康的作用
(1)钠有维持血压的功能:钠参与细胞的分裂过程,调节细胞外液容量,构成细胞外液渗透压,细胞外液钠浓度的持续变化对血压的变化有很大影响,如果膳食中钠过多,钾过少,钠钾比值偏高,血压就会升高,而血压高出现的年龄越小,其寿命就会越短。因此,钠的合理摄取有助于维持血压平衡,可以延年益寿。
(2)调节体内水量的恒定:钠是细胞外液中带正电的主要离子,参与水的代谢,可以预防体内的脱水现象,控制体液的酸碱度的平衡,调节体内的水分,保持渗透压的平衡,令体内含有充足的水分。当身体水分缺乏时(钠盐较多),细胞外液溶质浓度增加(高浓度之钠),因而使细胞外液渗透压上升,此反应会刺激下丘脑渗透压感应器让身体产生口渴的感觉,并同时刺激脑垂体后叶产生抗利尿激素(ADH)。当此激素进入循环系统而流至肾脏时,会使远端肾小管和集合管壁对水的通透性增加,并促进水分再吸收以降低血浆渗透压。若细胞外液溶质浓度下降(钠盐较少),下丘脑渗透压感应器则不受刺激,不会产生抗利尿激素,较多的水分将随尿液排出体外,得以维持正常电解质浓度,维持体内正常的水量。在高温闷热的天气之中,即使人们不进行大量的运动,也会导致大汗淋漓,钠就会随大量的汗液排出体外,致使体内钠含量失衡,影响到钾的吸收,同时体内的水分也会失去控制,有可能导致中暑。
(3)影响肌肉运动、心血管功能及能量代谢:钠对肌肉运动、心血管功能及能量代谢都有影响。钠是胰汁、胆汁、汗和泪水的组成成分。对三磷腺苷(ATP)的生成和利用、肌肉运动、心血管功能、能量代谢都有关系,钠不足时,能量的生成和利用较差,以致神经肌肉传导迟钝。表现为肌无力、神志模糊,甚至昏迷,出现心血管功能受抑制的症状。此外,糖代谢、氧的利用也需有钠的参与。能增强神经肌肉兴奋性。
(4)其他方面:钠在肾脏被重吸收后,与氢离子交换,清除体内的二氧化碳,保持体液的酸碱度恒定。肾对钠的主动重吸收,引起氯的被动重吸收,有利于胃酸的形成,帮助消化。钠对老年人的作用也很重要。随着年龄的增长,人体内各组织器官的功能会有所减退,而一些疾病的出现会导致老年人体内的酸碱度、水分等失调,出现神情恍惚、浑身乏力、疲劳嗜睡,甚至神志不清等现象,很容易被误诊为老年性精神病等,十分有损于老年人的身体健康。低钠血症也是老年人易出现的疾病,因为老年人的心肺功能比较差,消化系统紊乱,再加上服用各种药,就有可能影响钠的吸收,危害身体健康。
4.缺钠引起的相关疾病
体液中钠的浓度太低即为低钠血症。人体内钠在一般情况下不易缺乏、但在某些情况下,如禁食、少食,膳食钠限制过严而摄入非常低时,或在高温、重体力劳动、过量出汗、肠胃疾病、反复呕吐、腹泻使钠过量排出而丧失。汗液中氯化钠含量约0.25%,若高热病人、高温作业、大运动量而大量出汗,可能会发生缺钠为主的失水。此外,肾功能异常、肝硬化、糖尿病酸中毒、抗利尿激素分泌不正常、大面积烧伤等,均可失钠过多。当血液中的钠浓度突降时,严重的症状很快就出现。脑对钠浓度很敏感,所以首先会无精打采及思考迟钝。若情况更严重,接下来会肌肉抽搐、神志不清、昏迷,甚至死亡。轻微的低钠血症可由控制饮食中的液体量(1天少于1升)而治疗。严重的低钠血症很危急,医生可用药物或静脉注射缓慢增加血液中的钠含量。若血液中的钠浓度增加太快,会造成严重且通常为永久的脑部损伤。
5.钠过量对人体健康的危害
血液中钠的浓度太高即为高钠血症。正常情况下,钠摄入过多并不蓄积,但某些情况下,如摄取水分过少、腹泻、呕吐、发热、过度出汗、尿崩症、脑下垂体受损、电解质紊乱、镰状细胞贫血病、使用药物等等。高钠血症在老年人当中最普遍。高钠血症最重要的症状起因于脑部功能障碍,严重高钠血症会导致肌肉痉挛发作、昏迷,甚至死亡。急性中毒,可出现水肿、血压上升、血浆胆固醇升高、脂肪清除率降低、胃黏膜上皮细胞受损等。高钠血症可由恢复供水进行治疗。较严重的高钠血症要经静脉给予稀释液体(含水及少量仔细调整浓度的钠)。血液中钠浓度必须非常缓慢的下降,否则会造成永久的脑部损害。
6.钠元素的主要饮食来源
钠普遍存在于各种食物中,一般动物性食物高于植物性食物,但人体钠来源主要为食盐及加工、制备食物过程中加入的钠或含钠的复合物(如谷氨酸、小苏打等),以及酱油、盐渍或腌制肉或烟熏食品、酱咸菜类、发酵豆制品、咸味休闲食品等。含氯化钠的食物和饮料是钠的基本来源。一些其他类型盐的来源,如碳酸氢钠和谷氨酸钠,被认为仅占总钠量摄入的10%以下。居民区的水源中,含钠量通常每升不到20毫克,故据推算每日摄入钠量少于总摄入钠量的10%。由于膳食钠含量的升高与制作过程有关,所以需要精细加工的食物通常含钠量最高。相反,进食鲜果、蔬菜和豆类食品则含钠量最低。除天然食物外,钠还可以从咸蛋、火腿、咸菜,以及谷氨酸钠(味精)等获得。然而更多的钠通常是从进食的食盐直接得到的,每克食盐含钠393毫克。由于饮食习惯的不同,各地区居民食盐的摄入量有很大的差别,但我国大部分人都是吃盐过多,即钠的摄入量过多。少盐膳食除做菜要少加盐外,还要注意酱油、味精、咸菜,以及香肠、熏鸡等多种加工食品也是高钠食品,不宜多吃。比如,每100毫升酱油含盐16~20克,也就是说,吃5~6毫升酱油相当于吃1克盐;味精的主要成分是谷氨酸钠,同时还含有少量食盐,因此味精也应少食。
“专家健康建议”人体所需要的钠主要从食盐中取得。食盐是人们膳食中所不可缺少的调味品,故有“百味之王”的美称。盐的摄入量常由味觉、风俗和习惯决定,正常膳食含钠充足,盐过多有害无益。世界卫生组织建议每人每日食盐用量以不超过6克为宜。
人体不同生理状态下对钠的消耗量有很大差别,因而上述指标幅度较大,健康成年人食用钠量比幼儿最低需要量稍高。而在高温环境下,一个从事重体力劳动的成年人流汗每天可损失8克钠。每天需要3千克以上的水来补充汗水,这就需要额外的盐分。依失水的严重程度和适应能力的大小,失1升水需要补充2~7克氯化钠。营养专家建议,高温、重体力劳动、经常出汗的人需要注意补充钠。人们只有在日常饮食中合理地摄取钠,平时最好饮用含有无机盐或者是微量元素的水,如矿泉水。因为这样可以补充体内的钠而有助于身体健康。
扩展阅读资料
1.秦占林,“钠元素与人体健康”,《新课程》,2010年第1期
2.李友林,陈志鹏,“低钠盐与人体健康”,《今日科技》,1985年第11期