Свойства фторида натрия и область использования химического вещества

Фторид натрия

Фторид натрия

(
NaF
) — неорганическое соединение с формулой NaF. Он используется в следовых количествах при фторировании питьевой воды, зубной пасты, в металлургии в качестве флюса , а также используется в пестицидах и крысином яде. Это бесцветное или белое твердое вещество, легко растворимое в воде. Это распространенный источник фтора при производстве фармацевтических препаратов и используется для предотвращения кариеса .

В 2022 году это было 247-е место среди наиболее часто назначаемых лекарств в Соединенных Штатах с более чем одним миллионом рецептов. [7] [8]

Использует [ редактировать ]

Фторид натрия продается в таблетках для профилактики кариеса.

Кариес зубов [ править ]

См. Также: Фторидная терапия и фторирование воды.

Соли фтора часто добавляют в питьевую воду из городских источников (а также в некоторые пищевые продукты в некоторых странах) с целью поддержания здоровья зубов. Фторид увеличивает прочность зубов за счет образования фторапатита , естественного компонента зубной эмали . [9] [10] [11] Хотя фторид натрия используется для фторирования воды и действительно является стандартом, по которому измеряются другие соединения для фторирования воды, гексафторкремниевая кислота (H 2 SiF 6 ) и ее соль гексафторосиликат натрия (Na 2 SiF 6 ) являются более часто используемыми добавками в США [12].

Остеопороз [ править ]

Добавки фторидов широко изучались для лечения постменопаузального остеопороза . Эта добавка не кажется эффективной; Хотя фторид натрия увеличивает плотность костей, он не снижает риск переломов. [13] [14]

Медицинская визуализация [ править ]

В медицинской визуализации фторид натрия, меченный фтором-18 ( USP , фторид натрия F18), является одним из старейших индикаторов, используемых в позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), который используется с 1960-х годов. [15] По сравнению с традиционной сцинтиграфией костей, выполняемой с помощью гамма-камер или систем SPECT , ПЭТ обеспечивает большую чувствительность и пространственное разрешение. Фтор-18 имеет период полураспада 110 минут, что требует его незамедлительного использования после получения; это логистическое ограничение препятствовало его внедрению перед лицом более удобных радиофармпрепаратов, меченных технецием-99m.. Однако фтор-18 обычно считается лучшим радиофармацевтическим препаратом для визуализации скелета. В частности, он имеет высокое и быстрое поглощение костной тканью, сопровождаемое очень быстрым клиренсом крови, что приводит к высокому соотношению костной массы к фону за короткое время. [16] Кроме того, фотоны аннигиляции, произведенные распадом 18 F, имеют высокую энергию 511 кэВ по сравнению с фотонами с энергией 140 кэВ 99m Tc. [17]

Химия [ править ]

Фторид натрия имеет множество специальных химических применений в синтезе и добывающей 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 можно использовать для производства фторуглеродов по реакции Финкельштейна ; Преимущество этого процесса в том, что он прост в выполнении в небольших масштабах, но редко используется в промышленных масштабах из-за наличия более эффективных методов (например, электрофторирования , процесса Фаулера ).

Другое использование [ править ]

Фторид натрия используется в качестве очищающего агента (например, как « стирка кислое »). [19]

Более века назад фторид натрия использовался в качестве желудочного яда для насекомых, питающихся растениями. [20] Неорганические фториды, такие как фторсиликаты и комплексные ионы магния фторида натрия, такие как фторфосфат магния . Они ингибируют ферменты, такие как енолаза, которые требуют Mg 2+ в качестве простетической группы. Таким образом, отравление фтором предотвращает перенос фосфатов в окислительном метаболизме . [21]

Фторид Натрия. В чем опасность для здоровья?

• Интересное
• Печать

На полках магазинов мы, как правило, видим фторированные зубные пасты или ополаскиватели для полости рта. Однако, многие люди в последнее время стараются избегать таких средств гигиены. Покупатели сомневаются в пользе для здоровья фтористого натрия из-за некоторой открывающейся информации об этой добавке. И это несмотря на заверения ряда стоматологов о важности фтора для зубной эмали. Почему же так происходит? Вы когда-нибудь задумывались, почему фторированные пасты имеют такие предупреждающие надписи на этикетке, как: «Детям до 6 лет рекомендуется использовать зубную пасту размером с горошину и под присмотром взрослых», «Не глотать», «В случае попадания фторида внутрь обратитесь за медицинской помощью» и т.д. Причина, по которой зубные пасты имеют предупреждающие надписи, заключается в защите их производителей от судебных процессов, связанных с отравлением фторидом. Не содержащие фтор зубные пасты обычно не имеют таких предупредительных этикеток, потому что у них нет ингредиентов, способных нанести серьезный вред организму. Сегодня фторируется стоматологические пасты, водопроводная вода, и даже молоко. Фтор может содержаться в фосфорных удобрениях, следовательно, черный и зеленый чай (при выращивании которого используются фосфорные удобрения) может содержать фтор. И еще один факт, на который важно обратить внимание. В ряде стран существует запрет на фторирование питьевой воды: Австрия, Бельгия, Китай, Чешская Республика, Дания, Финляндия, Франция, Германия, Венгрия, Индия, Израиль, Япония, Люксембург, Нидерланды, Северная Ирландия, Норвегия, Шотландия, Швеция, Швейцария. И это совсем не случайно. Когда в этих странах узнали о «пользе» фтора, то сразу приняли необходимое решение на законодательном уровне – запретили его использование. Поскольку теперь у вас существует большее понимание того, что причина наличия предостережений на этикетках фторированных зубных паст есть, давайте разберемся в различиях между природным и синтетическим фтором, чтобы знать, какого фторида следует избегать.

Безопасность [ править ]

См. Также: Отравление фтором

Смертельная доза для человека весом 70 кг (154 фунта) оценивается в 5–10 г. [19]

Фториды, особенно водные растворы фторида натрия, быстро и довольно интенсивно абсорбируются человеческим организмом. [22]

Фториды мешают переносу электронов и метаболизму кальция. Кальций необходим для поддержания потенциала сердечной мембраны и регулирования коагуляции. Большое количество фторидных солей или плавиковой кислоты может привести к фатальной аритмии из-за глубокой гипокальциемии . Хроническое чрезмерное всасывание может вызвать затвердение костей, кальцификацию связок и отложения на зубах. Фторид может вызвать раздражение или коррозию глаз, кожи и носовых оболочек. [23]

Фторид натрия классифицируется как токсичный как при вдыхании (пыли или аэрозоля), так и при приеме внутрь . [24] Было показано, что в достаточно высоких дозах он влияет на сердце и систему кровообращения. В случае профессионального облучения, то безопасность и здоровье Управление труда и Национальный институт профессиональной безопасности и здоровья установили лимиты воздействия на уровне 2,5 мг / м 3 в течение восьми часов времени взвешенное среднее. [25]

В более высоких дозах, используемых для лечения остеопороза , простой фторид натрия может вызвать боль в ногах и неполные стрессовые переломы, когда дозы слишком высоки; он также раздражает желудок, иногда настолько сильно, что вызывает язвы. Варианты фторида натрия с медленным высвобождением и с энтеросолюбильным покрытием не имеют каких-либо значительных побочных эффектов со стороны желудка и имеют более легкие и менее частые осложнения со стороны костей. [26] В более низких дозах, используемых для фторирования воды, единственным явным побочным эффектом является флюороз зубов , который может изменить внешний вид детских зубов во время их развития ; это в основном умеренное воздействие и вряд ли окажет реальное влияние на эстетический вид или на здоровье населения. [27]Постоянное употребление 1 ppm фторида с питьевой водой может вызвать пятнистость на зубах (флюороз), а воздействие 1,7 ppm вызывает появление пятен у 30–50% пациентов. [22]

Фториды цинка — сегодня только в комбинации с другими соединениями фторидов

Фторид цинка –это тоже соль, легкорастворимая в воде. В принципе хороший кандидат для вступления в ряды составов зубных паст. И действительно, первая зубная паста с фторидами была именно на основе фторида цинка, известного американского бренда. Но весьма реактивные ионы цинка склонны создавать проблемы! Поэтому создатели вынуждены прибегать к некоторым секретам чтобы стабилизировать его. Это стало причиной того, что большинство производителей перешли на более стабильный фторид натрия.

В последние годы фториды цинка переживают свое возрождение! Так как в комбинации с аминофторидами они образуют стабильную и действенную цепочку.

Производство [ править ]

NaF получают путем нейтрализации фтористоводородной кислоты или гексафторкремниевой кислоты (H 2 SiF 6 ), как побочных продуктов реакции фторапатита (Ca 5 (PO 4 ) 3 F) из фосфоритной руды, во время производства суперфосфатного удобрения. Нейтрализующие агенты включают гидроксид натрия и карбонат натрия . Иногда для осаждения NaF используют спирты:

HF + NaOH → NaF + H 2 O

Из растворов, содержащих HF, фторид натрия выпадает в осадок в виде бифторидной соли бифторида натрия (NaHF 2 ). Нагревание последнего высвобождает HF и дает NaF.

HF + NaF ⇌ NaHF 2

В отчете 1986 года ежегодное потребление NaF в мире оценивалось в несколько миллионов тонн. [19]

Меры безопасности при хранении и транспортировке

Принесет фторид натрия вред или пользу зависит от того, насколько соблюдаются меры безопасности при работе с токсичным веществом. На производстве, где используется фтористый натрий, регулярно проводят анализ состава воздуха для оценки содержания ПДК. Сотрудники, кто взаимодействует с токсичным химикатом, должны надевать средства индивидуальной защиты. Рабочее место оснащается системой принудительной вентиляции.

Транспортировка фтористого натрия происходит любым видом транспорта. Складировании и хранение токсичного вещества возможно только в сухих, хорошо проветриваемых помещениях.

Ссылки [ править ]

1. ↑
   Wells, John C. (2008),
   Словарь произношения Longman
   (3-е изд.), Longman, стр. 313 и 755, ISBN 9781405881180. Согласно этому источнику, альтернативное произношение второго слова / е л ɔːr aɪ д / и, в Великобритании, а также / е л ¯u ə г aɪ д / .
2. Хейнс, Уильям М., изд. (2011). CRC Справочник по химии и физике (92-е изд.). CRC Press . п. 5.194. ISBN 978-1439855119.
3. Льюис, Опасные свойства RJ Sax промышленных материалов. 10-е изд. Тома 1–3 Нью-Йорк, Нью-Йорк: John Wiley & Sons Inc., 1999., стр. 3248
4. ^ a b Sigma-Aldrich Co. , Фторид натрия . Проверено 17 марта 2015.
5. ^ a b c Карманный справочник NIOSH по химической опасности. «# 0563» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
6. Мартель, B .; Кэссиди, К. (2004), Анализ химического риска: Практическое руководство
   , Баттерворт-Хайнеманн, стр. 363, ISBN 978-1-903996-65-2
7. «Топ 300 2020» . ClinCalc
   . Проверено 11 апреля 2022 .
8. «Фторид натрия — Статистика употребления наркотиков» . ClinCalc
   . Проверено 11 апреля 2022 .
9. ↑
   Bourne, редактор тома, Джеффри Х. (1986).
   Диетические исследования и рекомендации по здоровью и болезням
   . Базель: Каргер. п. 153. ISBN. 978-3-8055-4341-5.
10. ↑
    Jr, Корнелис Кляйн, Корнелиус С. Херлбут (1999).
    Руководство по минералогии: (по Джеймсу Д. Дане)
    (21-е изд., Ред. Ред.). Нью-Йорк: Дж. Вили. ISBN 978-0-471-31266-6.
11. Селвиц, Роберт H; Исмаил, посреди меня; Питтс, Найджел Б. (январь 2007 г.). «Кариес». Ланцет
    .
    369
    (9555): 51–59. DOI : 10.1016 / S0140-6736 (07) 60031-2 . PMID 17208642 . S2CID 204616785 .
12. Отдел гигиены полости рта, Национальный центр по профилактике услуг, CDC (1993), Фторирование Перепись 1992 (PDF) , извлекаются 2008-12-29 . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
13. Haguenauer, D; Велч, В; Ши, B; Tugwell, P; Уэллс, Г. (2000). «Фторид для лечения постменопаузального остеопороза». Кокрановская база данных систематических обзоров
    (4): CD002825. DOI : 10.1002 / 14651858.CD002825 . PMID 11034769 .
14. Вестергаард, P; Jorgensen, NR; Schwarz, P; Mosekilde, L (март 2008 г.). «Влияние лечения фтором на минеральную плотность кости 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, вице-президент; Klunk, MH; Поккали, С .; Джайн, СК (октябрь 2015 г.). «Визуализация хронических туберкулезных поражений с использованием натриевой [18F] фторид-позитронно-эмиссионной томографии у мышей» . Молекулярная визуализация и биология
    .
    17
    (5): 609–614. DOI : 10.1007 / s11307-015-0836-6 . PMC 4561601 . PMID 25750032 .
17. Грант, ФО; Fahey, FH; Packard, AB; Дэвис, RT; Алави, А .; Treves, ST (12 декабря 2007 г.). «Скелетный ПЭТ с 18F-фторидом: применение новой технологии к старому индикатору» . Журнал ядерной медицины
    .
    49
    (1): 68–78. DOI : 10,2967 / jnumed.106.037200 . PMID 18077529 .
18. Хальперн, DF (2001), «фторид натрия», Энциклопедия Реагенты для органического синтеза
    , John Wiley & Sons , DOI : 10.1002 / 047084289X.rs071 , ISBN 978-0471936237
19. ^ a b c Aigueperse, Жан; Моллард, Поль; Девилье, Дидье; Chemla, Marius; Фарон, Роберт; Романо, Рене; Куэр, Жан-Пьер (2000). «Соединения фтора неорганические». Энциклопедия промышленной химии Ульмана
    . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a11_307 .
20. Хаус, Джеймс Э .; Хаус, Кэтлин А. (10.09.2015). Описательная неорганическая химия . Академическая пресса. п. 397. ISBN. 978-0-12-802979-4.
21. Меткалф, Роберт Л. (2007), «Контроль над насекомыми», Энциклопедия промышленной химии Ульмана (7-е изд.), Wiley, стр. 9
22. ^ a b Капп, Роберт (2005), «Фтор», Энциклопедия токсикологии
    ,
    2
    (2-е изд.), Elsevier, стр. 343–346.
23. Грин Шеперд (2005), «Фтор», Энциклопедия токсикологии
    ,
    2
    (2-е изд.), Elsevier, стр. 342–343
24. Паспорт безопасности данных NaF . hazar.com
25. CDC — Карманный справочник NIOSH по химической опасности
26. Мюррей TM, Ste-Marie LG. Профилактика и лечение остеопороза: консенсусные заявления Научного консультативного совета Канадского общества остеопороза. 7. Фторидная терапия остеопороза . CMAJ
    . 1996. 155 (7): 949–54. PMID 8837545 .
27. Национальный совет здравоохранения и медицинских исследований (Австралия). Систематический обзор эффективности и безопасности фторирования
    [PDF]. 2007. ISBN 1-86496-415-4 . Резюме: Yeung CA. Систематический обзор эффективности и безопасности фторирования.
    Доказанная вмятина
    . 2008. 9 (2): 39–43. DOI : 10.1038 / sj.ebd.6400578 . PMID 18584000 .
28. Уэллс, AF (1984), Структурная неорганическая химия
    , Оксфорд: Clarendon Press , ISBN 978-0-19-855370-0
29. «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 , дата обращения 01.11.2008
30. Справочник по минералам (PDF) , публикация минеральных данных, 2005.

Монофторфосфат натрия — практически вымер!

Является исключением всех фтористых соединений. В нем не ион фтора, а твердое соединение, которое не так легко растворяется как ионные соединения. Это соединение было результатом креативной работы химиков, как решение проблемы комбинации кальция и фтора.

Что с этим соединением происходит в полости рта осталось непонятным даже самим ученым, которые занимались этой темой. Одни утверждали, что элемент сразу связывается с эмалью зубов, другие говорили о том, что при контакте с ферментами в слюне, высвобождается ион фтора. Но секрет остался раскрытым не до конца!

Кислотная «атака»

Эмаль зуба представляет собой гидроксиапатит с небольшим содержанием кальция и высоким содержанием карбонатов. В стабильном состоянии в непосредственном окружении кристаллов эмалевых призм имеется достаточное количество ионов Ca2+-, PO43–-, OH–- и F–, поэтому кристаллы, входящие в состав эмали, находятся в химическом равновесии с окружающей их жидкостью. Активные концентрации (активность) этих ионов определяют степень насыщенности раствора. При недостаточном насыщении раствора кристаллы гидроксиапатита растворяются, а в более благоприятной ситуации, при перенасыщении раствора, минеральные вещества поступают из окружающей среды в эмаль зуба. При кариесогенной кислотной «атаке» в результате жизнедеятельности бактерий зубного налета (бактериальной бляшки) из углеводов образуются органические кислоты. При диссоциации этих кислот освобождаются ионы H+.

В результате повышения концентрации ионов H+ (низкий показатель рН) снижается содержание гидроксид-ионов (OH–) в окружающей зуб жидкости бактериальной бляшки. Кроме того, ионы H+ в тканевой жидкости бляшки преобразуют фосфат-ионы (PO43–) в гидрофосфат-ионы (НPO42–), а в большей степени, в ионы Н2PO4– (Dawes, 2003). Следовательно, при более низком показателе рН среды уменьшается концентрация ионов PO43–. Для сохранения химического равновесия окружающего поверхность эмали раствора из тканей зуба выделяются фосфат-ионы (PO43–), а затем и гидроксид-ионы (OH–). В результате для сохранения нейтральности среды из твердых тканей зуба выводятся ионы кальция, т. е. происходит растворение твердых тканей зуба (Dawes, 2003).

Динамика вышеописанного процесса убыли тканей зависит от следующих факторов:

• химического состава кристаллов, входящих в состав эмали, дентина и цемента зуба;
• состава окружающей зуб бактериальной бляшки.

Исходя из вышесказанного, можно объяснить различие критических показателей рН для эмали (5,5) или дентина (6,3), а также разную степень активности кариеса у различных пациентов. Степень активности кариеса зависит от содержания ионов кальция, фосфата и фтора в слюне или жидкости бляшки. На эти факторы также оказывают влияние частота употребления сахара и качество гигиены полости рта. Они играют еще более важную роль при возникновении кариеса.

Когда зубы, на которых нет налета, подвергаются хроническому воздействию кислот эндогенного или экзогенного характера, могут возникать эрозии эмали. Для возникновения эрозий имеют значение не только показатели рН контактирующих с поверностью зубов эрозирующих напитков, но и содержание в них ионов кальция, фосфата и фтора. Например, «критический» показатель рН, при котором может возникнуть эрозия эмали, может снижаться, если в напиток или продукт питания добавлен кальций.

Польза и вред фтора в пасте

Нужно понимать, что фтор в данном случае — обобщенное понятие. К примеру, зубная паста содержит не сам фтор в его первичном состоянии, а соединения на его основе. Чаще всего в ней содержатся следующие виды фторидов:

• Монофторфосфат натрия
  — практически отсутствует в современных пастах по причине медленного высвобождения ионов фтора.
• Фторид натрия
  — очень популярный компонент, который характеризуется быстродействием и неплохими реминерализирующими свойствами. Кстати, большинство противников фторирования говорят про вред конкретно фторида натрия.
• Фторид олова
  — еще один довольно распространенный компонент, применяемый несколькими крупными производителями зубных паст.
• Аминофторид
  — считается самой современной, эффективной и дорогостоящей разновидностью фторидов в средствах по уходу за полостью рта.

Разговоры про пользу и вред фтора в зубной пасте ведутся давно. Однако в реальности многие тезисы являются непроверенными или слишком преувеличенными. Ниже представлена таблица, в которой указаны объективные положительные и отрицательные качества фторированной зубной пасты.

• Фторированная зубная паста предотвращает (отчасти!) деминерализацию эмали и развитие кариеса. Бактерии полости рта вырабатывает молочную кислоту, снижающую уровень pH и «вымывающую» кальций из зубной эмали, делая ее уязвимой. Кристаллы кальция под воздействием фторида образуют прочное соединение, в меньшей степени подверженное воздействию кислот.
• Фториды имеют антисептические свойства, препятствуя размножению бактерий и образованию налета, а также положительно влияя на состав и защитные свойства слюны.

• Избыток фтора провоцирует флюороз — заболевание эмали с появлением характерных пятен и углублений. Риск его возникновения особенно велик в детском возрасте в период развития молочных зубов. При этом одна лишь фторированная паста редко может стать основной причиной избытка фтора в организме.
• Фтор может негативно сказываться на сапрофитовой (дружественной) микрофлоре полости рта. Это один из современных тезисов от специалистов, которые говорят про вред фторидов в зубной пасте.

Что делать при передозировке

Передозировка соединениями фтора встречается редко. Чаще симптоматика наблюдается у детей и является относительно неспецифической. Отмечается повышенное слюнотечение и слезотечение, диарея и тошнота, нарушения зрения и повышение температуры, падение артериального давления. Симптоматика не всегда может натолкнуть врача на правильный диагноз, поэтому всегда следует указывать препараты, которые вы принимаете. В случае длительного неправильного дозирования фторида натрия у детей развивается флюороз — нарушение формирования и обызвествления эмали. Зубы становятся жёлтыми и имеют большое количество коричневых пятен, эмаль испещрена и становится хрупкой.

В случае острой передозировки следует выпивать большое количество жидкости (более 2 л в сутки) с раствором кальция (подойдёт кальция глюконат с водой или обычное молоко). Соединения кальция способствуют осаждению фторидов и вымыванию из желудка кислого содержимого. Обязательно назначаются слабительные препараты (натрия сульфат), вводятся электролиты (реосорбилакт). Важным условием лечения является контроль уровня кальция в крови.

Если у ребенка обнаруживается флюороз зубов, следует отменить употребление натрия фторида и провести несколько процедур отбеливания зубной эмали. Со временем пятна исчезнут, а поверхность зубов приобретёт естественный цвет и блеск.

Как действует соединение фтора на организм

Инструкция по применению препарата чётко описывает механизм действия натрия фторида на организм. Ионы фтора включаются в процесс образования кости и стабилизируют кальций, который входит в состав апатита. Как известно, гидроксиапатит является основным компонентом костной ткани. Поэтому фтор способствует образованию труднорастворимых апатитов, которые обеспечивают жёсткость и плотность кости. Кроме того, натрия фторид усиливает активность остеобластов — клеток, которые отвечают за синтез костной массы. Аналогичное влияние наблюдается и на эмаль, которая является самой прочной тканью в организме. Натрия фторид стимулирует её созревание и повышает крепкость, а также проявляет незначительное бактерицидное действие в отношении кариесогенной микрофлоры.