钠钾合金

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钠钾合金
识别
CAS号 11135-81-2
性质
化学式 N/A
摩尔质量 N/A g·mol⁻¹
外观 液態金屬
密度 可变,约 0.866 g/mL
危险性
主要危害 可燃 (F),腐蚀性 (C)
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

鈉鉀合金(Na)和(K)的合金,英文寫作NaK,常發音成'knack'[1]。值得注意的是它在室溫下為液態。市场上有不同级别的钠钾合金出售。钠鉀合金与空氣和剧烈反應,使用时必須注意。即使少至1克的钠钾合金仍可造成火災或爆炸。

物理性質[编辑]

含有40%至90%(以重量计)钾的钠钾合金在室温下为液体。其中熔点最低的合金(低共熔混合物)含有78%的钾与22%的钠,在 -12.6 到 785 °C 都为液态,21和100°C时的密度分别为 866 kg/m³ 和 855 kg/m³,比水略輕。[2]鈉鉀合金與水產生劇烈反應,需被儲存於己烷或其它碳水化合物裡。若有高純度及低氧化需求,也可儲存於鈍氣之中(通常是乾燥的氮氣或是氬氣)。[3]

當鈉鉀合金曝露於空氣中時,表層將產生黃色的超氧化鉀,可能會起火燃燒。這個超氧化物會與有機物起爆炸性反應。鈉鉀合金密度不高,會浮於多數碳水化合物上,但沈於較輕的礦物油中。若表層有超氧化物,則將鈉鈾化物以此方式存並不安全。

鈉鉀合金的表面張力非常高,所以液滴會形成小圓麵包狀。它的熱容982 J/(kg.K)約為水的四分之一,但是熱傳速率比水快,因為有著較高的熱傳係數[4]

使用[编辑]

冷卻劑[编辑]

钠钾合金可作为冷却剂英语coolant应用于實驗室的快中子反应器英语Fast neutron reactor中。不同於商業化的設備,這需要頻繁的關閉和抽油(defuel)。使用或純鈉,在實際反應器中使用的其他的材料,將需要持續加熱冷卻劑以使之保持液態。使用NaK即克服此問題。因此,NaK 在其他許多熱傳導應用中使用。

蘇聯RORSAT英语RORSAT雷達衛星即是由NAK-冷卻反應器提供動力。除了寬的液態溫度範圍之外,重要的是在真空中,NAK有非常低的蒸氣壓。但是一些冷卻劑洩漏時,NaK飛沫將造成嚴重的太空垃圾危害。

催化劑[编辑]

鈉鉀合金也可以作為許多反應的催化劑,包括合成異丁苯丙酸的前體。

乾燥劑[编辑]

钠和钾都可用于干燥蒸馏前的溶剂,但不加热时,反应仅限于固体表面发生。随着反应进行,氧化物的生成也减慢了反应速率。钠钾合金作为干燥剂则可避免以上问题。

危险性[编辑]

接触水、氧气、卤素、氧化剂、酸、二氧化碳、四氯化碳、氯仿、二氯甲烷氯甲烷等能引起燃烧爆炸。 处置方法:乾砂、石粉、乾土; 不可接觸水、泡沫、四氯化碳和二氧化碳。 钠钾合金作为金属有机中常用的干燥剂,除氧试剂,还原剂等在金属有机中有着很大的优势,用途很广。

制备方法[编辑]

在氩气保护下,将新剪开的金属钾和金属钠按质量比为3:1的比例投入到反应瓶中,逐渐摇晃,两种金属表面逐渐液化,继续摇晃至完全液化,得液态钠钾合金。

參考資料[编辑]

  1. ^ Houghton, Rick, Emergency Characterization of Unknown Materials, CRC Press, 2007, p.89
  2. ^ Sodium-Potassium Alloy (NaK) (PDF). BASF. [2009-03-05]. [失效連結]
  3. ^ Strem Chemical. MSDS. [4 April 2012]. 
  4. ^ Danamics LM10 - Liquid metal put to the test. NordicHardware.  2010-01-10 nordichardware.com