ナトリウムのソースを表示

{{Elementbox
|name=sodium
|japanese name=ナトリウム
|number=11
|symbol=Na
|molar mass=22.9898 g/mol
|left=[[ネオン]]
|right=[[マグネシウム]]
|above=[[リチウム|Li]]
|below=[[カリウム|K]]
|series=アルカリ金属
|series comment=
|group=1
|period=3
|block=s
|series color=
|phase color=
|appearance=銀白色
|image name=Na (Sodium).jpg
|image size=
|image name comment=
|image name 2=Sodium Spectra.jpg
|image name 2 comment=ナトリウムのスペクトル線
|atomic mass=22.98976928
|atomic mass 2=2
|atomic mass comment=
|electron configuration=&#91;[[ネオン|Ne]]&#93; 3s<sup>1</sup>
|electrons per shell= 2,8,1
|color=
|phase=固体
|phase comment=
|density gplstp=
|density gpcm3nrt=0.968
|density gpcm3nrt 2=
|density gpcm3mp=0.927
|melting point K=370.87
|melting point C=97.72
|melting point F=207.9
|boiling point K=1156
|boiling point C=883
|boiling point F=1621
|triple point K=
|triple point kPa=
|critical point K=（推定）2573
|critical point MPa=35
|heat fusion=2.60
|heat fusion 2=
|heat vaporization=97.42
|heat capacity=28.230
|vapor pressure 1=554
|vapor pressure 10=617
|vapor pressure 100=697
|vapor pressure 1 k=802
|vapor pressure 10 k=946
|vapor pressure 100 k=1153
|vapor pressure comment=
|crystal structure=[[体心立方構造]]
|oxidation states='''+1''', 0, &minus;1
|oxidation states comment=強[[塩基]]性酸化物
|electronegativity=0.93
|number of ionization energies=4
|1st ionization energy=495.8
|2nd ionization energy=4562
|3rd ionization energy=6910.3
|atomic radius=[[1 E-10 m|186]]
|atomic radius calculated=
|covalent radius=[[1 E-10 m|166±9]]
|Van der Waals radius=[[1 E-10 m|227]]
|magnetic ordering=[[常磁性]]
|electrical resistivity=
|electrical resistivity at 0=
|electrical resistivity at 20=47.7 n
|thermal conductivity=142
|thermal conductivity 2=
|Max burning temp=1003 K
|thermal diffusivity=
|thermal expansion=
|thermal expansion at 25=71
|speed of sound=
|speed of sound rod at 20=3200
|speed of sound rod at r.t.=
|Young's modulus=10
|Shear modulus=3.3
|Bulk modulus=6.3
|Poisson ratio=
|Mohs hardness=0.5
|Vickers hardness=
|Brinell hardness=0.69
|CAS number=[http://www.commonchemistry.org/ChemicalDetail.aspx?ref=7440-23-5 7440-23-5]
|UN number=1428
|isotopes=
{{Elementbox_isotopes_decay3_(2_2_1) | mn=22 | sym=Na | na=[[微量放射性同位体|trace]] | hl=[[1 E7 s|2.602]] [[年|y]] | dm1=[[β崩壊|β<sup>+</sup>]]→[[γ崩壊|γ]] | de1a=0.5454 | pn1a=22 | ps1a=[[ネオン|Ne]][[励起状態|*]]  | de1b=1.27453(2)<ref>{{cite journal| | last = Endt | first = P. M. ENDT, ,1 (1990) | title = Energy levels of A = 21-44 nuclei (VII) | journal = Nuclear Physics A | volume = 521 | pages = 1 | date = 12/1990 | doi = 10.1016/0375-9474(90)90598-G}}</ref> | pn1b=22 | ps1b=[[ネオン|Ne]] | dm2=[[電子捕獲|ε]]→[[γ崩壊|γ]] | de2a=- | pn2a=22 | ps2a=[[ネオン|Ne]][[励起状態|*]] | de2b=1.27453(2) | pn2b=22 | ps2b=[[ネオン|Ne]] | dm3=[[β崩壊|β<sup>+</sup>]] | de3=1.8200 | pn3=22 | ps3=[[ネオン|Ne]]}}
{{Elementbox_isotopes_stable | mn=23 | sym=Na | na=100 % | n=12}}
|isotopes comment=
}}
'''ナトリウム'''（{{lang-de-short|Natrium}} {{IPA-de|ˈnaːtriʊm|}}、{{lang-la-short|Natrium}}）は、[[原子番号]]11の[[元素]]、およびその単体金属のことである。'''ソジウム'''（'''ソディウム'''、{{lang-en-short|sodium}} {{IPA-en|ˈsoʊdiəm|}}）、'''ソーダ'''（'''曹達'''）ともいう。[[元素記号]]'''Na'''。[[原子量]]22.99。[[第1族元素#アルカリ金属|アルカリ金属]]元素、[[典型元素]]のひとつ。

== 名称 ==
ナトリウムという名称は、天然炭酸ソーダを意味する[[ギリシャ語]]の {{lang|el|νίτρον}}<ref>近角、木越、田沼「最新元素知識」東京書籍、1976年</ref>、あるいは[[ラテン語]]の {{lang|la|''natron''}}（[[ナトロン]]）<ref>桜井「元素111の新知識」BLUE BACKS、講談社、1997年。 {{ISBN2|4-06-257192-7}}</ref>に由来するといわれている。

[[ドイツ語]]では {{lang|de|Natrium}}、[[英語]]では {{lang|en|sodium}} と呼ばれる。いずれも近代にラテン語として造語された単語である（現代ラテン語では {{lang|la|natrium}} が使われる）。[[日本]]ではドイツ語から輸入され、ナトリウムという名称が定着した。[[元素記号]]はドイツ語から'''Na'''になった一方、[[IUPAC名]]は英語から {{lang|en|sodium}} とされている。

日本では、[[医学|医]][[薬学]]や[[栄養学]]などの分野で'''ソジウム'''（'''ソディウム'''、{{lang-en-short|sodium}} {{IPA-en|ˈsoʊdiəm|}}）ともいう。工業分野では（特に化合物中において）'''ソーダ'''（'''曹達'''）と呼ばれている{{efn|[[炭酸水素ナトリウム]]を重炭酸ソーダ（重曹）と呼んだり、[[水酸化ナトリウム]]を苛性ソーダと呼ぶ。また、ナトリウム化合物を作ることから[[日本曹達]]や東洋曹達（現[[東ソー]]）などの名前の由来となっている。}}。

== 歴史 ==
[[1807年]]、[[ハンフリー・デービー]]が[[水酸化ナトリウム]]（苛性ソーダ）を[[電気分解]]することにより発見した。

== 危険性 ==
毒物および劇物取締法により劇物に指定されている<ref>[https://www.nihs.go.jp/law/dokugeki/beppyo2.pdf 毒物及び劇物取締法 昭和二十五年十二月二十八日 法律三百三号 第二条 別表第二]</ref>。

[[消防法]]第2条第7項及び別表第一第3類1号により第3類[[危険物]]に指定されている。

[[鉛冷却高速炉#鉛ビスマス共晶合金使用|鉛ビスマス合金]]ほどではないにせよ溶解、あるいはナトリウム中の不純物により金属容器を腐食することがあるので、冷却材として用いる際はこれら化学的な腐食による漏出に注意する必要が有る。<ref>{{Cite journal|last=和男|first=古川|last2=勲|first2=二瓶|date=1969|title=Iii. 液体ナトリウムによる腐食|url=https://www.jstage.jst.go.jp/article/jcorr1954/18/11-12/18_11-12_503/_article/-char/ja/|journal=防蝕技術|volume=18|issue=11-12|pages=503–511|doi=10.3323/jcorr1954.18.11-12_503}}</ref>

{{Chembox
| container_only = yes
|Section7={{Chembox Hazards
| ExternalSDS =
| GHSPictograms = {{GHS02}}{{GHS05}}
| GHSSignalWord = Danger
| HPhrases = {{H-phrases|260|314}}
| PPhrases = {{P-phrases|223|231+232|280|305+351+338|370+378|422}}<ref>{{Cite web|url=https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/262714|title=Sodium 262714|website=Sigma-Aldrich|accessdate=2022-01-08}}</ref>
| EU分類 = {{Hazchem F}}{{Hazchem C}}
| EUIndex = Danger
| NFPA-H = 3
| NFPA-F = 2
| NFPA-R = 2
| NFPA-S = w
| NFPA_ref =<ref>[http://www.ehs.neu.edu/laboratory_safety/general_information/nfpa_hazard_rating/documents/NFPAratingSZ.htm Hazard Rating Information for NFPA Fire Diamonds] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20150217135922/http://www.ehs.neu.edu/laboratory_safety/general_information/nfpa_hazard_rating/documents/NFPAratingSZ.htm |date=17 February 2015 }}. Ehs.neu.edu. Retrieved on 11 November 2015.</ref>
 }}
}}

== 単体 ==
=== 性質 ===
常温、常圧での結晶構造は、BCC構造（体心立方構造）。[[融点]]は98 &deg;Cで、[[沸点]]は883 &deg;C。比重は0.97で、わずかに[[水]]より軽い。

非常に反応性の高い[[金属]]で、[[酸]]、[[塩基]]に侵され、水と激しく反応し、水酸化ナトリウムとなり水素も放出するため、空気中の酸素と水素が混ざり合った後に反応熱によって点火されると、爆発することもある。水と反応すると下記に示される化学反応過程を経て水酸化ナトリウムになるため、素手で触ると、手の表面にある水分と化合し、水酸化ナトリウムとなって皮膚を侵す。さらに[[空気]]中で容易に[[酸化]]されるため、天然には金属ナトリウム単体は存在しない。保存する際は[[灯油]]に浸ける。後述の化学反応に示すように、アルコールなどの[[プロトン溶媒]]とも反応するが[[エーテル (化学)|エーテル]]や灯油とは反応しないため、灯油などを保存液体として使用する。[[イオン化]]する時は一価の[[陽イオン]]になりやすい。[[炎色反応]]で[[黄色]]を呈する。

200 [[ギガ|G]][[パスカル (単位)|Pa]]（約200万[[気圧]]）の[[高圧]]下では、[[結晶構造]]が変化し、[[金属光沢]]を失い[[透明]]になる<ref>Yanming Ma et al., "Transparent dense sodium", ''Nature'' '''458''', 182-185 (2009). {{doi|10.1038/nature07786}}</ref>。

=== 生産 ===
水酸化物や塩化物を[[融解塩電解]]することによって単体を得られる。[[カストナー法]]（原料NaOH）、[[ダウンズ法]]（原料NaCl）が知られる。2006年まで、新潟県に立地する[[日本曹達]]二本木工場が、国内で唯一工業的規模の金属ナトリウム製造を行っていたが、現在は操業を停止している。海外ではフランスのMAAS社とアメリカのDuPont社がダウンズ法で生産している<ref>{{cite web | title = Sodium Metal from France | publisher = U.S. International Trade Commission | url = http://www.usitc.gov/publications/701_731/pub4045.pdf | accessdate = 2012-08-04}}</ref>。日本の輸入量は2007年で3055トンであった<ref name="kagaku">{{Cite book|和書|author=|authorlink=|year=2009|month=2|title=15509の化学商品|publisher=化学工業日報社|isbn=978-4-87326-544-5}}</ref>。またカストナー法は工業生産としては使用されていない。

=== 用途 ===
[[熱伝導率]]がよく、高温でも液体で存在するため、単体としては[[高速増殖炉]]の[[冷却材]]として用いられる。融点が低いため、[[レシプロエンジン|エンジン]]の排気[[ポペットバルブ|バルブ]]のステムを中空にして部分的にナトリウムを封入し、バルブ動作に伴う溶融ナトリウムの運動によりバルブヘッドを冷却する用途にも使われる。そのほかに、負極にナトリウム、正極に硫黄を使った[[ナトリウム・硫黄電池|NaS電池]]がある。これは大型の非常用電源や、風力発電の[[エネルギー貯蔵]]に利用される。[[トンネル]]の中などに使われている発光（ナトリウムのD線、D1：589.6 nmとD2：589.0 nm）は[[ナトリウムランプ]]である。二本に分裂するのは3p軌道の[[スピン軌道相互作用]]によるものである。

生体にとっては重要な[[電解質]]のひとつであり、ヒトではその大部分が[[細胞外液]]に分布している。神経細胞や心筋細胞などの電気的興奮性細胞の興奮には、細胞内外のナトリウムイオン濃度差が不可欠である。細胞外濃度は135&ndash;145 [[モル濃度|mol/m<sup>3</sup>]]程度に保たれており、細胞外液の陽イオンの大半を占める。そのため、ナトリウムイオンの過剰摂取は濃度維持のための水分貯留により、[[高血圧]]の大きな原因となる。

=== おもな化学反応 ===
<!--空気中では、最終的に炭酸塩になります。コメントアウトしておきます。* [[空気]]中に放置すると[[酸化]]されて[[酸化ナトリウム]] (Na<sub>2</sub>O) になる。-->
* [[水]]と反応して[[水素]]を発生させながら[[水酸化ナトリウム]]（NaOH）になる。
:: <chem>2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2</chem>
* 空気中での反応性は高く、乾いた空気中でも速やかに[[酸化]]され、金属[[光沢]]を失う。
:: <chem>4Na + O2 -> 2Na2O</chem>
* さらに放置すると、空気中の[[二酸化炭素]]と反応して、最終的に[[炭酸ナトリウム]]になる。
:: <chem>Na2O + CO2 -> Na2CO3</chem>
* 単体を[[水素]]と熱すると、[[水素化ナトリウム]]が生じる。
:: <chem>2Na + H2 -> 2NaH</chem>
* 水に固体ナトリウムを投げ込むと、水分子との接触によってナトリウム原子から電子が飛び出し、周囲の水に[[溶媒和]]され藍色を呈する<ref name=natureasia>[https://www.natureasia.com/ja-jp/ndigest/v12/n4/%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%82%AB%E3%83%AA%E9%87%91%E5%B1%9E%E3%81%AE%E7%88%86%E7%99%BA%E3%81%AE%E7%A7%98%E5%AF%86%E3%81%8C%E6%98%8E%E3%82%89%E3%81%8B%E3%81%AB/61962 アルカリ金属の爆発の秘密が明らかに]</ref>。突然に電子を失ったナトリウム陽イオンは、互いに近接しているため、[[クーロン力]]の大きな反発を受け爆発的に離散する（[[クーロン爆発]]）。陽イオン単位で離散したナトリウムは、水との接触面積が大きいため水との反応が進み、気体の水素が発生する。このときの反応熱によって水素ガスが空気中の酸素と反応して爆発を起こす<ref name=natureasia/>。
* [[アルコール]]、[[カルボン酸]]、[[フェノール類]]などの[[ヒドロキシ基]]と反応して、水素を発生させながら[[アルコキシド]]などを与える。
:: <chem>2Na + 2ROH -> 2RONa + H2</chem>（アルコール：R=アルキル基、フェノール類：R=芳香族置換基）
:: <chem>2Na + 2RCOOH -> 2RCOONa + H2</chem>
* ナトリウムは液体アンモニア中で電子1個を放出し陽イオンとなり、電子は溶媒であるアンモニアに囲われた溶媒和電子となる。[[バーチ還元]]はこの溶媒和電子によって起こる。
*[[第17族元素|ハロゲン]]の単体と結合（反応）して、[[塩 (化学)|塩]]になる。
:: <chem>2Na + Cl2 -> 2NaCl</chem>
* 非常に[[酸化]]されやすいため、[[還元剤]]としてはたらく。例えば、[[トリウム]]、[[ジルコニウム]]、[[タンタル]]、[[チタン]]などの多くの希有な[[金属]]を最も簡単に採取する方法は、ナトリウムを用いる[[還元]]法である。[[チタン]]は[[塩化チタン]]を金属ナトリウムで[[還元剤|還元]]して得られる。
:: <chem>4Na + TiCl4 -> 4NaCl + Ti</chem>

== 化合物 ==
記事カテゴリ [[:Category:ナトリウムの化合物]] も参照。

=== オキソ酸の塩 ===
* [[炭酸水素ナトリウム]]（重曹、NaHCO<sub>3</sub>）
* [[炭酸ナトリウム]]（炭酸ソーダ、Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>）
* [[過炭酸ナトリウム]]（2Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>･3H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>）
* [[亜二チオン酸ナトリウム]]（亜ジチオン酸ナトリウム、ナトリウムハイドロサルファイト、Na<sub>2</sub>S<sub>2</sub>O<sub>4</sub>）
* [[亜硫酸ナトリウム]]（Na<sub>2</sub>SO<sub>3</sub>）
* [[亜硫酸水素ナトリウム]]（NaHSO<sub>3</sub>）
* [[硫酸ナトリウム]]（芒硝、Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>）
* [[チオ硫酸ナトリウム]]（ハイポ、Na<sub>2</sub>S<sub>2</sub>O<sub>3</sub>）
* [[亜硝酸ナトリウム]]（NaNO<sub>2</sub>）
* [[硝酸ナトリウム]]（NaNO<sub>3</sub>）
* 次亜塩素酸ナトリウム(NaClO)

=== ハロゲン化物 ===
* [[フッ化ナトリウム]]（NaF）
* [[塩化ナトリウム]]（[[食塩]]、NaCl）
* [[臭化ナトリウム]]（NaBr）
* [[ヨウ化ナトリウム]]（NaI）

=== 酸化物・水酸化物 ===
* [[酸化ナトリウム]]（Na<sub>2</sub>O）
* [[過酸化ナトリウム]]（Na<sub>2</sub>O<sub>2</sub>）
* [[水酸化ナトリウム]]（苛性ソーダ、NaOH）

=== その他の無機塩 ===
* [[水素化ナトリウム]]（NaH）
* [[硫化ナトリウム]]（Na<sub>2</sub>S）
* [[硫化水素ナトリウム]]（水硫化ナトリウム、NaHS）
* [[珪酸ナトリウム]]（Na<sub>2</sub>SiO<sub>3</sub>）
* [[リン酸三ナトリウム]]（Na<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>）
* [[ホウ酸ナトリウム]]（Na<sub>3</sub>BO<sub>3</sub>）
* [[水素化ホウ素ナトリウム]]（NaBH<sub>4</sub>）
* [[シアン化ナトリウム]]（青酸ナトリウム、NaCN）
* [[シアン酸ナトリウム]]（NaOCN）
* [[テトラクロロ金酸ナトリウム]]（Na[AuCl<sub>4</sub>]）

=== 有機酸塩 ===
* [[酢酸ナトリウム]]（CH<sub>3</sub>COONa）
* [[クエン酸ナトリウム]]

== 同位体 ==
{{main|ナトリウムの同位体}}
ナトリウムの同位体は20種類が知られているが、その中で安定同位体は<sup>23</sup>Naのみである。<sup>23</sup>Naは、[[恒星]]中での[[炭素燃焼過程]]において、2つの[[炭素]]原子の[[核融合]]によって生成される。この反応には、600&nbsp;M[[ケルビン|K]]以上の温度と、少なくとも太陽の3倍以上の質量を持つ恒星が必要となる<ref>{{cite journal|bibcode=1987SvAL...13..214D|title= Sodium Synthesis in Hydrogen Burning Stars|last1=Denisenkov |first=P. A.|last2=Ivanov|first2=V. V.|volume=13| date=1987|page= 214|journal=Soviet Astronomy Letters}}</ref>。その他のナトリウムの同位体は[[放射性同位体]]であるが、その中でも比較的[[半減期]]の長い<sup>22</sup>Na（半減期2.6年）および[[ナトリウム24|<sup>24</sup>Na]]（半減期15時間）の2つは[[宇宙線による核破砕]]によって生成され（宇宙線誘導核種）、自然中においては雨水などに[[痕跡量]]が存在している<ref>{{Cite journal|title=「超低レベル放射能測定の現状と展望」まとめ|author=小村和久|year=2006|journal=RADIOISOTOPES|volume=55|issue=11|pages=691-697|doi=10.3769/radioisotopes.55.691}}</ref>。ほかの放射性同位体の半減期はすべて1分未満である<ref>{{cite journal| last=Audi|first=Georges|title=The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties| journal=Nuclear Physics A|volume=729|pages=3–128|date=2003| doi=10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001| bibcode=2003NuPhA.729....3A| last2=Bersillon| first2=O.| last3=Blachot| first3=J.| last4=Wapstra| first4=A. H.}}</ref>。そのほかに2つの[[核異性体]]が発見されており、長寿命のものでは半減期が20.2ミリ秒の<sup>24m</sup>Naがある。[[臨界事故]]などによる急性の中性子被曝では、人体の血液中に含まれる安定な<sup>23</sup>Naの一部が放射性同位体である<sup>24</sup>Naに変化する。そのため、被曝者の受けた中性子線量は血中における<sup>23</sup>Naに対する<sup>24</sup>Naの濃度比を測定することによって計算することができる<ref>{{cite journal|title=Neutron Activation of Sodium in Anthropomorphous Phantoms|journal=HealthPhysics| volume=8|issue=4| pages=371–379| date=1962| last1=Sanders| first1=F. W.|last2=Auxier|first2=J. A.| doi= 10.1097/00004032-196208000-00005|pmid=14496815}}</ref>。

== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
=== 注釈 ===
{{Notelist}}
=== 出典 ===
{{Reflist}}

== 外部リンク ==
{{Sisterlinks
 | q = no
}}
* [https://atomica.jaea.go.jp/data/detail/dat_detail_03-01-02-08.html ナトリウムの特性] - 原子力百科事典 ATOMICA）
* [https://atomica.jaea.go.jp/data/detail/dat_detail_03-01-02-09.html ナトリウム冷却システム] 同
* [https://atomica.jaea.go.jp/data/detail/dat_detail_03-01-02-10.html ナトリウム取扱い技術] 同
* [https://atomica.jaea.go.jp/data/detail/dat_detail_03-01-03-04.html ナトリウムの安全性（1次系ナトリウム）] 同
* [https://atomica.jaea.go.jp/data/detail/dat_detail_03-01-03-05.html ナトリウムの安全性（蒸気発生器および2次系ナトリウム）] 同
* {{PaulingInstitute|jp/mic/minerals/sodium|ナトリウム}}
* {{Hfnet|586|ナトリウム}}
* {{ICSC|0717}}
* {{Kotobank}}
* {{YouTube|Ft4E1eCUItI&gl|Alkali metals in water ( Not the braniac version )}}{{en icon}} - ナトリウムと水の反応動画
* [http://kikakurui.com/k8/K8687-2011-01.html ナトリウム (試薬) JISK8687:2011]

{{元素周期表}}
{{ナトリウムの化合物}}
{{ナトリウムのオキソ酸塩}}
{{乾燥}}
{{Normdaten}}

{{DEFAULTSORT:なとりうむ}}
[[Category:ナトリウム|*]]
[[Category:元素]]
[[Category:アルカリ金属]]
[[Category:第3周期元素]]
[[Category:必須ミネラル]]
[[Category:劇物]]
[[Category:第3類危険物]]
[[Category:冷却材]]
[[Category:乾燥剤]]
[[Category:還元剤]]