Натрий фтористый — важное для медицины и промышленности вещество

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]

Насколько будут актуальны средства со фтором в будущем

В будущем, возможно, у средств с фторидами появятся серьезные конкуренты. Но сегодня они по-прежнему остаются важным инструментом в борьбе с инфекционными заболеваниями зубов, полости рта. Появляются новые технологические достижения, в частности, например, британские исследователи обнаружили новый вид анти-кариесного агента, который останавливает развитие кариеса за 3 месяца. Новый ингредиент представляет собой фрагмент белка, называемый пептидом p1025. Он присоединяясь к поверхностям зубов, нейтрализует болезнетворные бактерии. Вероятно, подобные разработки и открытия помогут когда-нибудь создать свободные от фторидов продукты для предотвращения и лечения кариеса.
Москва м. Звездная, Дунайский проспект, 23

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]

О кариесе и борьбе с ним с помощью фторида

Существует три основных фактора, которые влияют на развитие кариеса зубов: восприимчивость тканей, присутствие инфекционного штамма бактерий (Streptococcus mutans), избыток сахара и другие питательных веществ, стимулирующих рост бактерий. По мере роста болезнетворных бактерий, продуцируется кислотный побочный продукт, который может растворять минералы в эмали. В итоге зуб разрушается.

Стоматологи рекомендуют использование фторидных растворов для обработки полости рта, употребление фторированной воды. Именно благодаря фториду наблюдается улучшение состояния зубов, резкое снижение кариеса. Подобные улучшения были зафиксированы в разных исследованиях и практически во всех возрастных группах. Тем не менее кариес остается самым распространенным инфекционным заболеванием, а лечение фтором остается важным инструментом в борьбе с заболеваниями зубов и полости рта.

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]

Что представляет собой фторид и как он работает

Фторид является формой элементарного фтора, который в обычном состоянии представляет собой токсичный газ. Химические реакции фтора с другими соединениями, такими как олово, придают ему уникальные свойства, которые увеличивают эффективность элемента в плане обработке полости рта.

Попадая в рот, фторид разбавляется слюной, осаждаясь в виде бактериальной бляшки на поверхности зубов. В таком состоянии он напрямую ингибирует рост бактерий, поэтому во рту образуется меньше кислоты. Затем фторид, хранящийся в бляшке, высвобождается, когда бактерии продуцируют достаточное количество кислоты для снижения кислотно-щелочного баланса во рту. Когда это происходит, фторид диффундирует в зуб через крошечные поры в эмали. Ионы фтора заменяют гидроксильные ионы кристаллов гидроксиапатита, которые составляют зубную эмаль, и образуют новое соединение, называемое фторапатитом. Это соединение почти не растворяется в кислотах, производимых бактериями в полости рта, поэтому помогает защитить зубы от разрушения.

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.

Позитивное влияние фтора на организм

Фтор является довольно важным микроэлементом в организме человека, без которого невозможна нормальная его жизнедеятельность. В сутки необходимо потреблять 0,03 мг фтора на килограмм массы тела для взрослого человека. Ребенку же необходимо в 5 раз больше.

Функции фтора в организме очень разнообразны. Он способствует правильному росту и формированию костей, волос и ногтей, так как стабилизирует кальций в процессе минерализации. Особенно это важно во время роста и развития детей, а также при переломах. Этот элемент необходим для поддержания иммунитета. Железо лучше усваивается организмом, если в этом процессе участвует фтор.

При недостатке этого элемента ослабляется зубная эмаль, возрастает риск кариеса. У детей в этом случае могут появляться дефекты при развитии скелета. У взрослых появляется риск развития остеопороза. Это заболевание характеризуется пониженной плотностью костей, из-за чего возрастает их хрупоксть.

Взаимодействие

Инструкция указывает, что соли кальция связывают фторсодержащие соединения в желудочно-кишечном тракте. Кроме этого, препараты, в основе которых лежат алюминий или магний, имеют аналогичный эффект. Лекарства, которые обладают обволакивающими свойствами, также препятствуют усвоению фтора, поэтому их надо принимать отдельно. Усиливать действие натрия фторида могут витамины А и D.

Лечение натрия фторидом эффективно при борьбе с кариесом и остеопорозом, однако всегда необходимо соблюдать рекомендации врача и периодически сдавать анализ крови для предупреждения возможных побочных действий.

Когда натрия фторид противопоказан

Соединение фтора является неорганическим комплексом, поэтому требует своевременной утилизации из организма. В случае если у пациента выявлено нарушение функции почек или печени, принимать препарат не рекомендуют. Фторид натрия обладает способностью повышать кислотность желудочного сока, что нежелательно для людей, страдающих от язвенной болезни. Беременность и кормление грудью также являются факторами, которые несовместимы с препаратами на основе фтора. Натрия фторид для детей с кариесом является необходимым компонентом лечения, однако оно должно проводиться под наблюдением лечащего врача.

Как правильно подобрать дозировку

Подобрать дозу должен ваш лечащий врач. Инструкция по применению фторида натрия указывает, что при остеопорозе курс лечения должен быть длительным и составлять не менее года. Ориентировочная доза для взрослого составляет 0,015–0,02 грамма 3 раза в день. С профилактической целью достаточно принимать 1 таблетку натрия фторида 1 раз в день. Для лечения кариеса у ребёнка доза колеблется от 0,0011 до 0,0022 грамма в сутки, но её надо обязательно согласовать с врачом. Детям (в возрасте от 16 лет) лучше всего подойдут полоскания рта 0,05–0,2% раствором натрия фторида.

Получение

В промышленности фторид натрия получают щелочным гидролизом гексафторсиликатов:

Степень гидролиза невелика, так как константа последней реакции pK = 10,8.

Присоединяет HF с образованием дифторгидрата натрия:

При избытке HF образуются высшие гидрофториды натрия:

известны соединения для n = 1÷4.

Сильные нелетучие кислоты разрушают фторид натрия:

Насыщенный гидроксид лития благодаря плохой растворимости фторида лития разрушает фторид натрия:

Образовывает гексафторсиликаты и гексафторалюминаты:

Расплав фторида натрия является электролитом, следовательно его можно разложить электролизом на элементы: