金屬鈉是一種銀白色輕質(zhì)堿金屬(元素符號(hào)Na,原子序數(shù)11),在常溫下呈現(xiàn)蠟狀質(zhì)地,可以用小刀輕易切割。作為元素周期表第一主族的代表性成員,其化學(xué)性質(zhì)極為活潑,暴露在空氣中會(huì)迅速與氧氣反應(yīng)生成氧化鈉白色薄膜,遇水則會(huì)發(fā)生劇烈反應(yīng)釋放氫氣(反應(yīng)方程式2Na+2H?O→2NaOH+H?↑),這個(gè)特性使得金屬鈉必須保存在煤油或礦物油中隔絕空氣和水分。
在工業(yè)生產(chǎn)中,金屬鈉主要通過(guò)電解熔融氯化鈉(戴維法)或氫氧化鈉(卡斯納法)制得,這兩種方法都需要在300-400℃的高溫環(huán)境下進(jìn)行。需要特別注意的是,金屬鈉的熔點(diǎn)僅97.8℃,沸點(diǎn)882.9℃,其密度0.968g/cm3比水小,這些物理特性決定了它在儲(chǔ)存運(yùn)輸時(shí)的特殊要求?,F(xiàn)代工業(yè)常將金屬鈉加工成鈉錠或鈉絲形態(tài),便于化工、制藥等領(lǐng)域的使用。
金屬鈉最重要的應(yīng)用是作為有機(jī)合成的強(qiáng)還原劑,在制備靛藍(lán)染料、四乙基鉛等化工產(chǎn)品中發(fā)揮關(guān)鍵作用。值得注意的是,它在核工業(yè)中作為快中子反應(yīng)堆的冷卻劑(液態(tài)鈉導(dǎo)熱系數(shù)126W/(m·K)),以及用于制造鈉燈(發(fā)光波長(zhǎng)589nm)等特殊光源。隨著新能源技術(shù)的發(fā)展,鈉離子電池正極材料(如Na?MO?)的研發(fā)為金屬鈉開(kāi)辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域。
由于金屬鈉的危險(xiǎn)特性,操作時(shí)需要嚴(yán)格遵循安全規(guī)范,包括佩戴防腐蝕護(hù)具、在惰性氣體環(huán)境下處理等。實(shí)驗(yàn)室中處理殘留鈉屑時(shí),通常采用緩慢加入乙醇的方式消解,絕對(duì)禁止直接用水沖洗。這些安全措施對(duì)于防范鈉燃燒(燃燒火焰呈黃色)或爆炸事故至關(guān)重要,特別是在金屬鈉存儲(chǔ)量較大的化工廠(chǎng)區(qū)。