金屬鈉基本簡介

金屬鈉是在1807年利用電解氫氧化鈉制得的，這個原理應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，約在1891年才獲得成功。1921年電解氯化鈉制鈉的工業(yè)方法實現(xiàn)了。由于金屬鈉在現(xiàn)代技術(shù)上得到重要應(yīng)用，它的產(chǎn)量顯著地增加了。目前，世界上鈉的工業(yè)生產(chǎn)多數(shù)是用電解氯化鈉的方法，少數(shù)仍沿用電解氫氧化鈉的方法。

目前，世界上金屬鈉的工業(yè)生產(chǎn)多數(shù)是用電解氯化鈉的方法(鹽法電解)，少數(shù)仍沿用電解氫氧化鈉的方法(堿法電解)。

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(shù)上有困難。用熔融溫度約為580℃的質(zhì)量分數(shù)為40%氯化鈉和60%氯化鈣的低溫共熔物(即兩種或兩種以上物質(zhì)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(jīng)過濾就可以把金屬鈉跟金屬鈣分離。

為銀白色軟質(zhì)金屬，鈉很軟，可以用刀較容易的切開。切開外皮后，可以看到鈉具有銀白色的金屬光澤。鈉是熱和電的良導(dǎo)體。鈉的密度是0.97g/cm3，比水的密度1.0g/cm3小，鈉的熔點是97.81℃，沸點是882.9℃。比熱容

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、鉀保存在液態(tài)石蠟中是錯誤的!根據(jù)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。

鈉原子的最外層只有1個電子，很容易失去。因此，鈉的化學(xué)性質(zhì)非?；顫姡饕憩F(xiàn)在:

1.鈉跟氧氣的反應(yīng)

在常溫時發(fā)生:4Na+O2=2Na2O

在點燃時發(fā)生:2Na+O2==Na2O2(過氧化鈉) 和 Na+O2==NaO2(超氧化鈉)

2.鈉與非金屬的反應(yīng)

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(fā)生爆炸 2Na+S==Na2S

3.鈉跟水的反應(yīng)

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

鈉的化學(xué)性質(zhì)很活潑，所以它在自然界里不能以游離態(tài)存在，因此，在實驗室中通常將鈉保存在液體石蠟里。

實驗室用，需要保存在液體石蠟中。注意瓶子要密封，在陰涼處保存。工業(yè)品用煤油或柴油封裝到金屬桶中。也有的不用液體石蠟而是用固體石蠟包裹然后封裝。

金屬鈉有相當大的一部分用于制造一種抗爆劑--四乙基鉛，它能降低汽油的爆震性，減少在汽油發(fā)動機中使用汽油時發(fā)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(yīng)而制成的.

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(nèi)，一般是先分離它們的氟化物，然后再用金屬鈉置換出鈮和鉭.

NbF5+5Na==Nb+5NaF

TaF5+5Na==Ta+5NaF

鈉還用于制造過氧化鈉等化合物.

鈉和鉀組成的合金在常溫時是液體，用于快中子增殖反應(yīng)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(xiàn)在已大量應(yīng)用于道路和廣場的照明.由于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(fā)光問題，但由于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(fā)展很快.

鈉燈也可用于洗相的暗室，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(yè)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(chǎn)丁鈉橡膠，氫化鈉，過氧化鈉，氰化鈉等含鈉化合物(3)制造合金.鈉與汞的合金鈉汞齊，用做有機合成的還原劑.鈉鉛合金Na4Pb，用于汽油抗爆劑四乙基鉛的生產(chǎn):Na4Pb+4C2H5Cl=(C2H5)4Pb+4NaCl.鈉鉀合金，在室溫下呈液態(tài)，它的密度，粘度小，比熱大，導(dǎo)熱率高，用做核反應(yīng)堆的冷卻劑和熱交換劑.(4)做電光源.鈉蒸氣的黃光透霧力強，用鈉制造的高壓鈉燈廣泛用于公路照明.

金屬鈉是生產(chǎn)丁鈉橡膠的重要原料。丁鈉橡膠又稱丁二烯橡膠，它是由丁二烯與金屬鈉催化聚合而成。金屬鈉又是生產(chǎn)多種試劑如過氧化鈉、氰化鈉、氫化鈉和銨基化鈉的原料。過氧化鈉對解決高山和水下缺氧有獨特作用，它能把人體呼出的二氧化碳吸收，同時放出氧氣，因此，能幫助深海潛水員、潛艇艙內(nèi)人員可以在水下進行較長時間的活動。金屬鈉傳熱系數(shù)極高，極端穩(wěn)定，而且不聚合，不碳化，也不分解，因而鈉及其合金常用作傳熱介質(zhì)。飛機引擎內(nèi)的鈉冷閥中，就是用鈉作為傳熱介質(zhì)的。除上述良好性能外，它的沸點高，在高溫下對一般金屬無侵蝕性，同時中子吸收截面相當高，因而在原子能動力裝置中，也用它作為傳熱介質(zhì)。

國內(nèi)的生產(chǎn)廠家主要是吉蘭泰鹽化集團蘭太實業(yè)股份有限公司和泰達制鈉公司，吉蘭泰鹽化集團蘭太實業(yè)股份有限公司投資約2億元建成年產(chǎn)2.4萬噸金屬鈉項目并已投產(chǎn)，其生產(chǎn)能力在亞洲位居第一，在世界可名列第三。泰達制鈉公司金屬鈉生產(chǎn)能力為年產(chǎn)8000噸。作為金屬鈉的延伸產(chǎn)品--高純度金屬鈉，是核工業(yè)生產(chǎn)原料。吉蘭泰鹽化集團蘭太實業(yè)股份有限公司投資3000萬元建成年產(chǎn)500噸的高純度金屬鈉車間并已投產(chǎn)。

生產(chǎn)金屬鈉的主要方法是電解食鹽。制鈉的原料必須是經(jīng)過加工的精制鹽。為降低電解質(zhì)的熔點，并改善電解質(zhì)的物理性能，通常加氯化鍶(或氯化鈣)的兩元電解質(zhì)，或加氯化鋇、氯化鍶和氯化鈣組成的四元電解質(zhì)。

生產(chǎn)鈉的一項重要設(shè)備是電解槽，槽里有單園柱形石墨陽極和多陽極、園筒形環(huán)狀鑄鋼陽極和鐵制隔膜等。用電解法生產(chǎn)金屬鈉，每生產(chǎn)1噸金屬鈉需耗鹽2.8噸。電解槽內(nèi)的溫度高達數(shù)百度，電力消耗大，每生產(chǎn)1噸金屬鈉要耗電1.1~1.2萬度，是耗能大戶。由于中國電力不足，因此金屬鈉的生產(chǎn)還不能有太大的發(fā)展。