Slitina NaK – nedoceněný kapalný kov

Slitinu sodíku s draslíkem znají hlavně chemici a někteří fyzici, do obecného povědomí se zatím moc nezapsala. Nově vydané review shrnuje dosavadní znalosti o této zajímavé látce a ukazuje na možné aplikace.

Slitina NaK se využívá např. jako sušidlo pro přípravu bezvodých rozpouštědel, my s ním sušíme třeba deuterovaný benzen, C6D6, pro přípravu NMR vzorků. Lze ji připravit poměrně snadno smísením pevného sodíku s draslíkem v suchém boxu, kde je zajištěno prostředí bez vody a kyslíku. Příp. tavbou těchto prvků v petroleji nebo diethyletheru.

Slitina je zajímavá i tím, že má v širokém koncentračním rozmezí teplotu tání nižší než je laboratorní teplota. Je tedy kapalná. Při koncentraci draslíku 77,8 % (hmotnostních) vytváří eutektikum, jehož teplota tání je -12,6 °C. Při tomto složení je teplota varu slitiny 785 °C. Toto složení se označuje NaK-78.

Review obsahuje i fázový diagram slitiny, je vidět, že systém je poměrně složitý, kromě kovů se můžeme potkat i s intermetallickou fází Na2K.

Reaktivita

Review se dále věnuje reaktivitě slitiny, s vodou probíhá reakce zpravidla explozivně, nakonec vznikají (dle očekávání) hydroxidy sodný a draselný.

Na vzduchu dochází k postupné oxidaci. Čisté kovy se také postupně oxidují, finálním produktem jsou superoxidy sodný nebo draselný, NaO2 nebo KO2. V případě NaK slitiny je situace trochu složitější, vzniká vrstevnatá struktura, která se dá zjednodušeně popsat pomocí obr dole.

Struktura povrchu slitiny NaK vystavené působení vzduchu

Zajímavý je průběh reakce s parami vody, stejně jako v případě čistých alkalických kovů dochází ke vzniku tzv. kovové vody.[2]

S kapalným amoniakem dochází ke vzniku solvatovaného elektronu, podobně jako v roztocích alkalických kovů v amoniaku. Při nízkých koncentracích můžeme pozorovat systém: Msolv+ + esolv.

Stabilizace

Reaktivitu slitiny lze snížit smísením s vhodným inertním materiálem, zatím se osvědčily např. zeolity ITQ-4 a ITQ-7 s póry o průměru 0,7 nm,[3,4] oxid titaničitý (TiO2) nebo oxid hlinitý (Al2O3).

Druhou možností je vytvořit stabilní emulzi, sonikací s vhodným rozpouštědlem, např. alkany nebo oleji.

Tato oblast ale není dosud dostatečně prozkoumána, je možné, že se podaří vyvinout nové a výhodnější metody pro snazší manipulaci s touto slitinou.

Využití

Dobré tepelné vodivosti slitiny se využívá v některých typech jaderných reaktorů pro odvádění tepla, ale problémem je argon vznikající ozářením draslíku, který snižuje účinnost chlazení. Proto se častěji využívá kapalný sodík.

Slitina by mohla být využitelné při konstrukci elektrod, má velmi dobrou elektrickou vodivost a díky tomu, že je kapalná, dokáže sama opravovat svůj povrch. Velkou výhodou je nižší cena a vyšší dostupnost, ve srovnání s vzácnějším a dražším galliem, které se pro tyto účely používá.

NaK by také mohl být využitelný pro přípravu nových katalyzátorů, umožňuje přípravu látek s velkým měrným povrchem, a má silné redukční schopnosti.

Odkazy

  1. NaK alloy: underrated liquid metal
  2. Kovová voda poprvé připravena v pozemských podmínkách
  3. ITQ-4: a new large pore microporous polymorph of silica
  4. ITQ-7: A New Pure Silica Polymorph with a Three-Dimensional System of Large Pore Channels

Leave a Reply

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..