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
外观液态金属
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。

钠钾合金是钠(Na)和钾(K)的合金,英文写作NaK,常发音成'knack'。值得注意的是它在室温下为液态。市场上有不同级别的钠钾合金出售。钠钾合金与空气和水剧烈反应,使用时必须注意。即使少至1克的钠钾合金仍可造成火灾或爆炸。

物理性质

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,比水略轻。钠钾合金与水产生剧烈反应,需被储存于己烷或其它碳氢化合物里。若有高纯度及低氧化需求,也可储存于钝气之中(通常是干燥的氮气或是氩气)。

当钠钾合金曝露于空气中时,表层将产生黄色的超氧化钾,可能会起火燃烧。这个超氧化物会与有机物起爆炸性反应。钠钾合金密度不高,会浮于多数碳水化合物上,但沉于较轻的矿物油中。若表层有超氧化物,则将钠钾化物以此方式存并不安全。

钠钾合金的表面张力非常高,所以液滴会形成小圆面包状。它的热容982 J/(kg.K)约为水的四分之一,但是热传速率比水快,因为有着较高的热传系数。

使用

冷却剂

钠钾合金可作为冷却剂应用于实验室的快中子反应器(Fast neutron reactor)中。不同于商业化的设备,这需要频繁的关闭和抽油(defuel)。使用铅或纯钠,在实际反应器中使用的其他的材料,将需要持续加热冷却剂以使之保持液态。使用NaK即克服此问题。因此,NaK 在其他许多热传导应用中使用。

苏联RORSAT英语RORSAT雷达卫星即是由NAK-冷却反应器提供动力。除了宽的液态温度范围之外,重要的是在真空中,NAK有非常低的蒸气压。但是一些冷却剂泄漏时,NaK飞沫将造成严重的太空垃圾危害。

催化剂

钠钾合金也可以作为许多反应的催化剂,包括合成异丁苯丙酸的前体。

干燥剂

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,能作为金属有机化学中常用的干燥剂、除氧试剂、还原剂等,在金属有机化学中有着很大的优势,用途很广。

危险性

接触水、氧气、卤素、氧化剂、酸、二氧化碳、四氯化碳、氯仿、二氯甲烷及氯甲烷等能引起燃烧爆炸。处置方法:干砂、石粉、干土; 不可接触水、泡沫、四氯化碳和二氧化碳。

制备方法

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。

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