imported>17387349L8764: HC: Ergänze Kategorie:Nukleartechnik

2026-01-02T17:49:51Z

Neue Seite

{{Begriffsklärungshinweis|Siehe=NAK}}
[[Datei:Eutectic NaK 3b (L. Marti).jpg|mini|Eutektische Flüssigkeit NaK, unter Schutzgas eingeschmolzen in ein Glasrohr.]]
'''NaK''' ist die Bezeichnung für eine [[Legierung]], die aus [[Natrium]] und [[Kalium]] besteht und ein [[Eutektikum]] 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 [[Kernreaktor]]en 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.

== Eigenschaften ==
=== Physikalische Eigenschaften ===
[[Datei:Phase diagram potassium sodium s l.svg|miniatur|hochkant=2|Fest-Flüssig-Phasendiagramm von Natrium und Kalium<ref>G.L.C.M. van Rossen, H. van Bleiswijk: ''Über das Zustandsdiagramm der Kalium-Natriumlegierungen'', in: ''[[Z. anorg. allg. Chem.]]'', '''1912''', ''74'', S. 152–156. {{DOI|10.1002/zaac.19120740115}}</ref> (Na: Natrium rein, K: Kalium rein, E: [[Eutektikum]], P: [[Peritektikum]], Blau: eutektische Mischung, Schwarz: Na2K, inkongruente Schmelze, Rot: Überschusskomponente)]]

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.<ref name=msds_callery>[http://www.youngshin.com/wwwboard/data/3/NaK-MSDS.pdf MSDS] (PDF; 21 kB) Callery Chemical Company, 3. Januar 2000</ref> Die Dichte der Legierung ist mit 0,866 g/cm³ (bei 21 °C) geringer als die von Wasser. Die [[Grenzflächenspannung]] 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.

=== Chemische Eigenschaften ===
NaK reagiert wie seine Bestandteile Natrium und Kalium sehr leicht mit Wasser und Sauerstoff. Bei Lagerung unter Luft bildet sich ein Belag aus gelbem [[Kaliumhyperoxid]], der brandfördernd ist. Da NaK aus Alkalimetallen besteht, wirkt es stark [[Reduktion (Chemie)|reduzierend]].

=== Weitere Legierungen ===
Weitere sehr niedrige Schmelztemperaturen haben Cs77K23 mit −37,5 °C, Cs95Na5 mit −30 °C und Rb92Na8 mit −5 °C.
Die Legierung aus 11,8 % Natrium, 47,4 % Kalium und 40,8 % [[Caesium|Cäsium]] hat mit −79,4 °C eine noch niedrigere Schmelztemperatur.

== Herstellung ==
Industriell wird NaK durch [[Destillation#Reaktivdestillation|Destillation]] hergestellt.<ref>Jackson, C.B.; Werner, R.C.: ''The Manufacture of Potassium and NaK'' In: Advances in Chemistry, Vol. 19, January 1, 1957 {{doi|10.1021/ba-1957-0019.ch018}}</ref> Hierbei werden flüssiges Natrium und [[Kaliumchlorid]] einer Destillationskolonne kontinuierlich zugeführt. In der Reaktionszone reagiert das Kaliumchlorid mit dem Natrium, so dass [[Natriumchlorid]] und Kalium entstehen. Im darüberliegenden Verstärkungsteil der Kolonne wird das leichtersiedende Kalium angereichert und über Kopf als Gemisch mit Natrium in beliebiger Konzentration abgezogen.

== Verwendung ==

;Kühlmittel in Kernreaktoren:
NaK kann zur Kühlung von mit schnellen Neutronen arbeitenden [[Kernreaktor]]en dienen. Der niedrige Schmelzpunkt erübrigt eine externe Heizung zum Flüssighalten des Kühlmittels, wenn der Reaktor abgeschaltet ist. Die sowjetischen [[RORSAT]]-Satelliten nutzten als Energiequelle einen Kernreaktor mit NaK-Kühlung.

;Chemische Reaktionen:
NaK kann als [[Katalysator]] in verschiedenen Reaktionen der [[Organische Chemie|Organischen Chemie]] eingesetzt werden, wie z. B. bei der Herstellung von [[Ibuprofen]]. Bei der Vermischung mit Wasser entstehen unter Wasserspaltung Wasserstoff und die Alkalihydroxide.<ref>Manfred Klell, Helmut Eichlseder, Alexander Trattner: ''Wasserstoff in der Fahrzeugtechnik: Erzeugung, Speicherung, Anwendung'', Springer-Verlag 2018, 324 Seiten, Seite 103. </ref>

;Trocknungsmittel:
Aufgrund der hohen Reaktivität mit Wasser und des flüssigen Zustandes kann NaK als Entwässerungsmittel eingesetzt werden, um Restfeuchte aus Lösemitteln, wie [[Ether]] z. B. [[Tetrahydrofuran]], abzutrennen. Zweckmäßig sollte das Lösungsmittel spezifisch leichter als NaK sein, damit dieses nicht aufschwimmt.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Legierung]]
[[Kategorie:Kühlmittel]]
[[Kategorie:Reaktortechnik]]
[[Kategorie:Natrium]]
[[Kategorie:Kalium]]
[[Kategorie:Nukleartechnik]]

NaK - Versionsgeschichte

imported>17387349L8764: HC: Ergänze Kategorie:Nukleartechnik