Aleación de sodio-potasio - Sodium–potassium alloy
| Aleación de sodio-potasio | |
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 Aleación de sodio-potasio bajo aceite mineral.
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| Tipo | aleación de metal |
| Propiedades físicas | |
| Densidad (ρ) | |
| Propiedades termales | |
| Temperatura de fusión (T m ) | −12,6 ° C |
| Conductividad térmica (k) a 100 ° C | 22,4 W / m⋅K |
| Capacidad calorífica específica (c) | 982 J / kg⋅K |
| Propiedades electricas | |
| Resistividad superficial | 33,5–72,0 µΩ⋅cm |
| Fuente | |
La aleación sodio-potasio , coloquialmente llamada NaK (comúnmente pronunciada / n æ k / ), es una aleación de metales alcalinos sodio (Na, número atómico 11) y potasio (K, número atómico 19) que normalmente es líquido a temperatura ambiente. Se encuentran disponibles varios grados comerciales. El NaK es altamente reactivo con el agua (al igual que sus elementos constituyentes) y puede incendiarse cuando se expone al aire , por lo que debe manipularse con precauciones especiales.
Propiedades
Propiedades físicas
El NaK que contiene entre un 40% y un 90% de potasio en peso es líquido a temperatura ambiente . La mezcla eutéctica consiste en 77% de potasio y 23% de sodio, es líquida de -12.6 a 785 ° C (9.3 a 1.445.0 ° F) y tiene una densidad de 866 kg / m 3 a 21 ° C (70 ° F) y 855 kg / m 3 a 100 ° C (212 ° F), lo que lo hace menos denso que el agua. Es altamente reactivo con el agua y se almacena generalmente bajo hexano u otros hidrocarburos, o bajo un gas inerte (generalmente nitrógeno seco o argón ) si se requiere alta pureza y bajos niveles de oxidación.
NaK tiene una tensión superficial muy alta , lo que hace que grandes cantidades se tomen en forma de bollo . Su capacidad calorífica específica es 982 J / kg⋅K , que es aproximadamente una cuarta parte de la del agua, pero la transferencia de calor es mayor en un gradiente de temperatura debido a una mayor conductividad térmica.
Propiedades químicas
Cuando se almacena en el aire , forma una capa amarilla de superóxido de potasio y puede encenderse. Este superóxido reacciona de forma explosiva con agua y sustancias orgánicas. NaK no es lo suficientemente denso como para hundirse en la mayoría de los hidrocarburos , pero se hundirá en un aceite mineral más ligero . No es seguro almacenar de esta manera si se ha formado el superóxido. Una gran explosión tuvo lugar en las instalaciones de Oak Ridge Y-12 el 8 de diciembre de 1999, cuando NaK limpió después de un derrame accidental y se trató de manera inapropiada con aceite mineral y se rayó con una herramienta de metal. La aleación líquida también ataca al PTFE ("Teflón").
Otras aleaciones con puntos de fusión bajos
Otras aleaciones con puntos de fusión bajos son Cs 77 K 23 a -37,5 ° C, Cs 95 Na 5 a -30 ° C y Na 8 Rb 92 a -5 ° C. La aleación que consta de 40,8% de cesio, 11,8% de sodio y 47,4% de potasio tiene un punto de fusión de -79,4 ° C.
Uso
Refrigerante
NaK se ha utilizado como refrigerante en reactores nucleares experimentales de neutrones rápidos . A diferencia de las plantas comerciales, estas se cierran y descargan con frecuencia. El uso de plomo o sodio puro, los otros materiales usados en reactores prácticos, requeriría un calentamiento continuo para mantener el refrigerante como líquido. El uso de NaK supera esto. El reactor rápido de Dounreay es un ejemplo.
Los satélites de radar soviéticos RORSAT estaban propulsados por un reactor BES-5 , que se enfrió con NaK. Además del amplio rango de temperatura del líquido, NaK tiene una presión de vapor muy baja , lo cual es importante en el vacío del espacio .
Una consecuencia involuntaria del uso como refrigerante en satélites en órbita ha sido la creación de desechos espaciales adicionales . El refrigerante NaK se ha filtrado de varios satélites, incluidos Kosmos 1818 y Kosmos 1867 . El refrigerante se auto-forma en gotas de sodio-potasio de hasta varios centímetros de tamaño. Estos objetos son desechos espaciales.
El enfriador de CPU Danamics LMX Superleggera usa NaK para transportar el calor de la CPU a sus aletas de enfriamiento.
Desecante
En contacto con el agua, se crea hidrógeno . Por lo tanto, las aleaciones de sodio y potasio se utilizan como desecantes en el secado de solventes antes de la destilación .
Fluido hidráulico
Eutectic NaK (NaK-77) se puede utilizar como fluido hidráulico en entornos de alta temperatura y alta radiación, para rangos de temperatura de -12 a 760 ° C (10 a 1400 ° F). Su módulo de volumen a 538 ° C (1,000 ° F) es 2.14 GPa, más alto que el de un aceite hidráulico a temperatura ambiente. Su lubricidad es pobre, por lo que las bombas de desplazamiento positivo no son adecuadas y se deben utilizar bombas centrífugas. La adición de cesio cambia el rango de temperatura útil de −71 a 704 ° C (−96 a 1299 ° F). El NaK-77 fue probado en sistemas hidráulicos y fluídicos para el misil supersónico de baja altitud .
Metodos quimicos
El NaK se puede utilizar como catalizador en algunas reacciones, como la producción de ibuprofeno .
Síntesis y producción
Industrialmente, el NaK se produce en una destilación reactiva . En este proceso continuo, una columna de destilación se alimenta con cloruro de potasio y sodio. En la zona de reacción, el cloruro de potasio reacciona con el sodio para formar cloruro de sodio y potasio. El potasio de punto de ebullición más ligero se enriquece en una zona de fraccionamiento superior y se extrae en la cabeza de la columna mientras que el cloruro de sodio fundido se extrae de la parte inferior.