金屬鈉

金屬鈉

金屬鈉是在1807年利用電解氫氧化鈉製得的,這個原理套用於工業生產,約在1891年才獲得成功。1921年電解氯化鈉制鈉的工業方法實現了。由於金屬鈉在現代技術上得到重要套用,它的產量顯著地增加了。目前,世界上鈉的工業生產多數是用電解氯化鈉的方法,少數仍沿用電解氫氧化鈉的方法。

基本信息

簡介

金屬鈉金屬鈉
金屬鈉是在1807年戴維利用電解氫氧化鈉製得的,這個原理套用於工業生產,約在1891年才獲得成功金屬鈉。1921年電解氯化鈉制鈉的工業方法實現了。由於金屬鈉在現代技術上得到重要套用,它的產量顯著地增加了。目前,世界上鈉的工業生產多數是用電解氯化鈉的方法(鹽法電解),少數仍沿用電解氫氧化鈉的方法(鹼法電解)。

電解氯化鈉制金屬鈉通常在電解槽里進行。電解時氯化鈉需要熔融,氯化鈉的熔點為801℃,在技術上有困難。用熔融溫度約為580℃的質量分數為40%氯化鈉和60%氯化鈣的低共熔物(即兩種或兩種以上物質形成的熔點最低的混合物),降低了電解時所需的溫度,從而也減低了鈉的蒸氣壓。電解時,氯氣在陽極放出,當電流通過熔鹽時,金屬鈉和金屬鈣同時被還原出來,浮在陰極上方的熔鹽上面,從管道溢出。把熔融的金屬混合物冷卻到105~110℃,金屬鈣成晶體析出,經過濾就可以把金屬鈉跟金屬鈣分離。

性質

物理性質

為銀白色軟質金屬,鈉很軟,可以用刀較容易的切開。切開外皮後,可以看到鈉具有銀白色的金屬光澤。鈉是熱和電的良導體。鈉的密度是0.97g/cm3,比水的密度(1.0)小,鈉的熔點是97.81℃,沸點是882.9℃。實驗室中的金屬鈉通常保存在液體石蠟中,以往的教科書中稱鈉、鉀保存在煤油中是錯誤的!根據道爾頓分壓公式,空氣中的氧氣也會進入液體石蠟,即使在液體石蠟中,鈉也會緩慢的氧化。

形態
固定
溫度(K) 298
300 371
比熱容 J/(mol*K) 29.997 28.077 31.221

化學性質

金屬鈉金屬鈉

鈉原子的最外層只有1個電子,很容易失去。因此,鈉的化學性質非常活潑,主要表現在:

1.鈉跟氧氣的反應

在常溫時發生:4Na+O2=2Na2O(白色固體)

在點燃時發生:2Na+O2==Na2O2(過氧化鈉:淡黃色固體) 和 Na+O2==NaO2(超氧化鈉)

2.鈉與非金屬的反應

鈉除了能跟Cl2直接化合外,還能跟很多其它非金屬直接化合

跟硫直接化合時發生爆炸 2Na+S==Na2S

3.鈉跟水的反應

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

(納在水中會出現的現象:取綠豆粒大小的納用濾紙吸乾表面的煤油,放入滴加過幾滴酚酞試液的水中,可觀察到納浮在水面上,熔成閃亮的小球,在水面上來回遊動,發出“嘶嘶”的響聲,溶液變紅)

鈉的化學性質很活潑,所以它在自然界裡不能以游離態存在,因此,在實驗室中通常將鈉保存在液體石蠟里。

保存

金屬鈉金屬鈉

實驗室用,需要保存在煤油或液體石蠟中。注意瓶子要密封,在陰涼處保存。工業品用煤油或柴油封裝到金屬桶中。也有的不用煤油而是用固體石蠟包裹然後封裝。

用途

金屬鈉早期包裝金屬鈉早期包裝

金屬鈉有相當大的一部分用於製造一種抗爆劑——四乙基鉛,它能降低汽油的爆震性,減少在汽油發動機中使用汽油時發生的噪音.四乙基鉛通常是使氯乙烷跟金屬鈉和鉛的合金(鈉鉛齊)起反應而製成的.

4C2H5Cl+4Na+Pb==(C2H5)4Pb+4NaCl

金屬鈉能從鈦,鋯,鈮,鉭等金屬元素的化合物中把它們置換出來.例如:

TiCl4+4Na==Ti+4NaCl

鈮和鉭通常是共生在某一種礦物內,一般是先分離它們的氟化物,然後再用金屬鈉置換出鈮和鉭.

NbF5+5Na==Nb+5NaF

TaF5+5Na==Ta+5NaF

鈉還用於製造過氧化鈉等化合物.

鈉和鉀組成的合金在常溫時是液體,用於快中子增殖反應堆作熱交換流體.下面列出幾種鈉鉀合金的熔點.

高壓鈉燈現在已大量套用於道路和廣場的照明.由於它不降低照度水平而又能減少能源消耗,所以有取代高壓汞燈的趨勢.早在1950年就在實驗室中解決了鈉蒸氣的氣體放電發光問題,但由於需要解決在高溫高壓下鈉蒸氣有很強的腐蝕性的問題,直到1965年才制出了第一支高壓鈉燈.高壓鈉燈雖問世較晚,但發展很快.

鈉燈也可用於洗相的暗室,因為這種黃光不會使相紙曝光.

(1)做還原劑,用以將鈦,鋯,鈮,鉭等在國防工業上有重要用途的金屬從其熔融的鹵化物中還原出來.(2)做化工原料,用以生產丁鈉橡膠,氫化鈉,過氧化鈉,氰化鈉等含鈉化合物(3)製造合金.鈉與汞的合金鈉汞齊,用做有機合成的還原劑.鈉鉛合金Na4Pb,用於汽油抗爆劑四乙基鉛的生產:Na4Pb+4C2H5Cl=(C2H5)4Pb+4NaCl.鈉鉀合金,在室溫下呈液態,它的密度,粘度小,比熱大,導熱率高,用做核反應堆的冷卻劑和熱交換劑.(5)做電光源.鈉蒸氣的黃光透霧力強,用鈉製造的高壓鈉燈廣泛用於公路照明.

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