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Micron Document

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<p><b>NaK</b> ist die Bezeichnung für eine <a href="Legierung" title="Legierung">Legierung</a>, die aus <a href="Natrium" title="Natrium">Natrium</a> und <a href="Kalium" title="Kalium">Kalium</a> besteht und ein <a href="Eutektikum" title="Eutektikum">Eutektikum</a> bildet, d. h. die Gemische aus beiden Komponenten haben einen niedrigeren Schmelzpunkt von −11 °C als die der reinen Stoffe. Sie ist in einem weiten Konzentrationsbereich bei Raumtemperatur flüssig und ist gelegentlich zur Kühlung von <a href="Kernreaktor" title="Kernreaktor">Kernreaktoren</a> verwendet worden. Der Siedepunkt von NaK mit 785 °C liegt weit über dem von Wasser von 100 °C, sodass bei gleichem oder sogar niedrigerem Druck höhere Betriebstemperaturen erreichbar sind als mit Wasserkühlung.

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<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Eigenschaften">Eigenschaften</h2></div>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Physikalische_Eigenschaften">Physikalische Eigenschaften</h3></div>

<p>NaK-Mischungen mit einem Natriumgehalt von 11 % bis 55 % sind bei Raumtemperatur flüssig. Das Eutektikum liegt bei einer Konzentration von 22 % Natrium und 78 % Kalium. Es hat einen Schmelzpunkt von −11 °C und einen Siedepunkt von 785 °C.<sup id="cite_ref-msds_callery_2-0" class="reference"><a href="#cite_note-msds_callery-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Die Dichte der Legierung ist mit 0,866 g/cm³ (bei 21 °C) geringer als die von Wasser. Die <a href="Grenzfl%C3%A4chenspannung" title="Grenzflächenspannung">Grenzflächenspannung</a> ist sehr hoch, so dass die Flüssigkeit die Neigung hat, große Tropfen zu bilden. Die Wärmekapazität beträgt etwa ein Viertel jener des Wassers, die thermische Leitfähigkeit ist jedoch wesentlich größer.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Chemische_Eigenschaften">Chemische Eigenschaften</h3></div>

<p>NaK reagiert wie seine Bestandteile Natrium und Kalium sehr leicht mit Wasser und Sauerstoff. Bei Lagerung unter Luft bildet sich ein Belag aus gelbem <a href="Kaliumhyperoxid" title="Kaliumhyperoxid">Kaliumhyperoxid</a>, der brandfördernd ist. Da NaK aus Alkalimetallen besteht, wirkt es stark <a href="Reduktion_(Chemie)" title="Reduktion (Chemie)">reduzierend</a>.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Weitere_Legierungen">Weitere Legierungen</h3></div>

<p>Weitere sehr niedrige Schmelztemperaturen haben Cs<sub>77</sub>K<sub>23</sub> mit −37,5 °C, Cs<sub>95</sub>Na<sub>5</sub> mit −30 °C und Rb<sub>92</sub>Na<sub>8</sub> mit −5 °C.

Die Legierung aus 11,8 % Natrium, 47,4 % Kalium und 40,8 % <a href="Caesium" title="Caesium">Cäsium</a> hat mit −79,4 °C eine noch niedrigere Schmelztemperatur.

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<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Herstellung">Herstellung</h2></div>

<p>Industriell wird NaK durch <a href="Destillation#Reaktivdestillation" title="Destillation">Destillation</a> hergestellt.<sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Hierbei werden flüssiges Natrium und <a href="Kaliumchlorid" title="Kaliumchlorid">Kaliumchlorid</a> einer Destillationskolonne kontinuierlich zugeführt. In der Reaktionszone reagiert das Kaliumchlorid mit dem Natrium, so dass <a href="Natriumchlorid" title="Natriumchlorid">Natriumchlorid</a> und Kalium entstehen. Im darüberliegenden Verstärkungsteil der Kolonne wird das leichtersiedende Kalium angereichert und über Kopf als Gemisch mit Natrium in beliebiger Konzentration abgezogen.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Verwendung">Verwendung</h2></div>

<dl><dt>Kühlmittel in Kernreaktoren</dt>

<p>NaK kann zur Kühlung von mit schnellen Neutronen arbeitenden <a href="Kernreaktor" title="Kernreaktor">Kernreaktoren</a> dienen. Der niedrige Schmelzpunkt erübrigt eine externe Heizung zum Flüssighalten des Kühlmittels, wenn der Reaktor abgeschaltet ist. Die sowjetischen <a href="RORSAT" title="RORSAT">RORSAT</a>-Satelliten nutzten als Energiequelle einen Kernreaktor mit NaK-Kühlung.

</p>

<dl><dt>Chemische Reaktionen</dt>

<p>NaK kann als <a href="Katalysator" title="Katalysator">Katalysator</a> in verschiedenen Reaktionen der <a href="Organische_Chemie" title="Organische Chemie">Organischen Chemie</a> eingesetzt werden, wie z. B. bei der Herstellung von <a href="Ibuprofen" title="Ibuprofen">Ibuprofen</a>. Bei der Vermischung mit Wasser entstehen unter Wasserspaltung Wasserstoff und die Alkalihydroxide.<sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<dl><dt>Trocknungsmittel</dt>

<p>Aufgrund der hohen Reaktivität mit Wasser und des flüssigen Zustandes kann NaK als Entwässerungsmittel eingesetzt werden, um Restfeuchte aus Lösemitteln, wie <a href="Ether" title="Ether">Ether</a> z. B. <a href="Tetrahydrofuran" title="Tetrahydrofuran">Tetrahydrofuran</a>, abzutrennen. Zweckmäßig sollte das Lösungsmittel spezifisch leichter als NaK sein, damit dieses nicht aufschwimmt.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text">G.L.C.M. van Rossen, H. van Bleiswijk: <i>Über das Zustandsdiagramm der Kalium-Natriumlegierungen</i>, in: <i><a href="Z._anorg._allg._Chem." class="mw-redirect" title="Z. anorg. allg. Chem.">Z. anorg. allg. Chem.</a></i>, <b>1912</b>, <i>74</i>, S. 152–156. <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1002/zaac.19120740115">10.1002/zaac.19120740115</a></span></span>

</li>

<li id="cite_note-msds_callery-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-msds_callery_2-0">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.youngshin.com/wwwboard/data/3/NaK-MSDS.pdf">MSDS</a> (PDF; 21 kB) Callery Chemical Company, 3. Januar 2000</span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text">Jackson, C.B.; Werner, R.C.: <i>The Manufacture of Potassium and NaK</i> In: Advances in Chemistry, Vol. 19, January 1, 1957 <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1021/ba-1957-0019.ch018">10.1021/ba-1957-0019.ch018</a></span></span>

</li>

<li id="cite_note-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-4">↑</a></span> <span class="reference-text">Manfred Klell, Helmut Eichlseder, Alexander Trattner: <i>Wasserstoff in der Fahrzeugtechnik: Erzeugung, Speicherung, Anwendung</i>, Springer-Verlag 2018, 324 Seiten, Seite 103. </span>

</li>

</ol></div><div><div class="zim-footer">

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