弱钠

弱钠，钠单质的同素异形体，化学式Na₄₈.弱钠是由大量的弱钠分子构成的，每个弱钠分子包含48个钠原子.这一球状结构十分稳定，难以被拆分为钠原子.因此在化学反应中，弱钠往往作为整体存在，例如四氧化弱钠中，弱钠整体呈+8价，化学式Na₄₈O₄。

弱钠在室温下为银色透明晶体，密度为1.37g/cm³，熔点为432℃，沸点2310℃。

结构

如上所述，弱钠不是由单个原子构成的，而是由48个原子结合在一起形成的分子构成的，这一分子一般为正二十面体状。命名其为Na₄₈，中文名为弱钠。需要注意的是，不同于正常的钠单质，因为弱钠分子中的钠钠魔键太强，所以弱钠在化学反应中是以一个集体存在的，而不会生成单个的钠原子。

据推测，钠钠魔键的结构极大地影响了弱钠的诸多物理和化学性质，使之与钠单质有较大的区别。

制备

常用的弱钠制备方法是金刚石低温催化法。

取一块高纯度的钠（质量最好是250g），隔绝空气加热到约1073K，并将气压抽低至6.324kPa。于钠蒸汽中央放置一正二十面体结构的金刚石，然后将温度迅速降低至199.8±2.5K。观察可以发现，急剧的温度变化下金刚石碎裂成小块，并在此过程中和钠蒸汽充分接触.而钠蒸汽则会瞬间在金刚石表面凝结出透明晶体，同时带有金属光泽，这就是弱钠。

物理性质

作为一种金属单质，弱钠也是可以成盐的。由于弱钠分子的不可拆分性，弱钠所形成的盐从构成、性质、外观上看都和钠盐有很大的差别。下面将从弱钠单质和弱钠盐两部分来介绍它们的物理性质。

弱钠

弱钠的外观和钠的外观是一样的，都具有强烈金属光泽.弱钠比钠更加活泼，露置于空气中，瞬间变为灰白色。

弱钠的莫氏硬度略低于钠单质，因此也较软，可以使用小刀切割.一般用手即可在弱钠块上留下痕迹。

弱钠的密度为钠的$ {\sqrt {2}} $倍，约1.369g/cm³，一般取1.37g/cm³。

弱钠分子间存在比较强的金属键，所以它的熔点高达705K，远高于铟、锡、铊、铅、铋。更加反常的是弱钠的沸点达2583K，高于Sn的沸点.原因不明，有科学家推测这也是魔键在暗中起作用。

弱钠的导电性比钠单质稍微弱一点。

弱钠盐

弱钠盐大多数外观呈灰白色，常温下其固体导电性很差，可以认为是绝缘体。

弱钠盐最特殊的性质在于它在水中的溶解度.一般来说，钠盐都是易溶于水，不溶于超临界二氧化碳、二硫化碳、四氯化碳、苯、无水乙醇、无水乙醚、乙酸乙酯、无水丙酮、己烷的。但是弱钠盐恰好相反。弱钠盐要么微溶（0.01g~1g/100gH₂O)于水，要么难溶(＜0.01g/100gH₂O)于水。但是它可以少量溶解在上述几种溶剂中。不同于钠盐，弱钠盐几乎都易溶于液氨(即使酸根会把氨氧化成氮气和水，或者是N₂O、NO，甚至产生硝酸)；已知的唯一不溶于液氨的弱钠盐是Na₄₈(MnO₃)₈，这种盐含有罕见的+5价锰。

液氨中的弱钠盐沉淀在工业上有重大意义，有专门的制取方法如下：将Na₄₈(VO₃)₈和过量MnO₂混合，然后全部投入液氨，搅拌。反应开始：

Na₄₈(VO₃)₈+8MnO₂=Na₄₈(MnO₃)8+8VO₂

往溶液里通入少量氯化氢气体，VO₂沉淀消失，过量的MnO₂也会被消耗掉。

2NH₃+2HCl+VO₂=(NH₄)2VO₂Cl₂

MnO₂+4HCl+2NH₃=MnCl₂+H₂↑+2NH₄ClO

过滤沉淀，得到Na₄₈(MnO₃)₈。

化学性质

科学家们目前对于弱钠的各种化学性质有了较为透彻和深入的研究，以下列举重点。

化合价

化合物中，弱钠只存在三种化合价：0价、+4价和+8价。

理论上Na₄₈可以与一氧化碳在羰基锑催化下生成Na₄₈(CO)₁₆，其中Na₄₈仍然显0价。

但是科学家们在实际操作规程中未能合成该物质；相反，因为弱钠的还原性比正常的钠还强，所以生成了Na₄₈O₄、Na₄₈C₂、Na₄₈C₄、Na₄₈C₈等一系列化合物。

值得注意的是，由于键能极高的钠钠魔键，一般弱钠只以+8价存在于化合物中，或者以0价单质存在。

分解

弱钠一般在化学反应中是作为一个整体的。即使用F₂O₇、臭卤(对于臭氟、臭氯、臭溴三种已知的三原子分子卤素单质的统称)、高氧酸酐、都无法把弱钠分子打开，更不要提普通的氟气、氯气、氧气了。因此可知弱钠分子极难拆分为单个的钠原子。

现有资料显示，Na₄₈分解产生正常的钠单质，伴随着巨量能量的释放。据计算，1个Na₄₈分子完全分解成48个钠原子，所释放出来的能量相当于48000个Pb(N₃)₂分子完全分解。计算如下：

1g的Pb(N₃)₂完全分解，放出的能量是2.148kJ；1mol的Pb(N3)2完全分解，放出的能量是2.148kJ*(14.007*6+207.2)≈625.588kJ；48000个Pb(N₃)₂分子完全分解，放出的能量是(625.588*48000/mol)J。这些能量正好等于一个Na₄₈分子完全分解成48个钠原子所释放出来的能量。

那么，1molNa₄₈分子完全分解成48mol钠原子，释放出来的能量就应该是625.588*48000=30028.224MJ。1g的Na₄₈分子完全分解成1g的钠单质，释放出来的能量为30028.224/22.98977/48=27.211MJ。

和气体的反应

正常情况下，弱钠可以轻松与氧气、氮气、氢气、氨气、氙气等反应：

10Na₄₈+24NH₃==Na₄₈(N₃)₈+9Na₄₈H₈

Na₄₈+4H₂==Na₄₈H₈

Na₄₈+8H₃==Na₄₈(H₃)₃

其中的H₃是一种氢单质，称三原子氢(非超理物质,但在超理环境下才稳定)。

其余的反应还有（不特别标注的，属于接触即反应）：

Na₄₈+2O₂=Na₄₈O₄

Na₄₈+4O₂=点燃=Na₄₈O₈

Na₄₈+8O₂=NH₃(l)=Na₄₈(O₂)₈

Na₄₈+4F₂=Na₄₈F₈

Na₄₈+4Cl₂=Na₄₈Cl₈

Na₄₈+8ClO₂=Na₄₈Cl₈+8O₂

Na₄₈+12N₂=Na₄₈(N₃)₈

Na₄₈(N₃)₈+20O₂=561K=Na₄₈(NO₃)₈+16NO

Na₄₈(N₃)₈+12O₂=517K=Na₄₈(NO₃)₈+8N₂

Na₄₈(N₃)₈+8O₂=489K=Na₄₈(NO₂)₈+8N₂

Na₄₈+8H₂O=Na₄₈(OH)₈+4H₂↑

Na₄₈+8NO₂=TK(100＜T＜238)=Na₄₈(NO₂)₈

可以看到，弱钠和相同气体反应，条件不同，产物也不同。

Na₄₈+16NO₂=TK(261＜T＜363)=Na₄₈(NO₃)₈+8NO

这是弱钠与二氧化氮发生的反应。

当然，弱钠在温度足够高的时候可以和反应生成的一氧化氮继续反应。

Na₄₈+4NO=541K=Na₄₈O₄+2N₂

Na₄₈+8NO=313K=Na₄₈O₈+4N₂

Na₄₈+8NO=210K,NH₃(l)=Na₄₈(NO)₈

和液体的反应

由于受魔键影响，弱钠与无论哪种液体反应，都是相当慢的，这点和正常的钠很不一样。

它和H₂O、HCl、H₂SO₄、HNO₃、王水、逆王水、超盐酸反应的速度都是一样的，而且这与溶质浓度、溶液温度都无关，这是非常罕见的现象！

它即使丢到超盐酸里也只会按照这个反应方程式进行反应：

Na₄₈+(HCl)₁₀= H₂Na₄₈Cl₁₀+4H₂↑

为什么H₂Na₄₈Cl₁₀不能和Na₄₈继续反应？因为位阻太大，超盐酸根只能一次结合一个弱钠分子。

同理，弱钠和氮气反应只能生成叠氮化弱钠，为什么不能生成(Na₄₈)₃N₈？也是因为位阻。

合成(Na₄₈)₃N₈是做不到的，也是不可能的，但是我们可以合成HNa₄₈N₃。你可以用混有少量氨气的氮气与纯的弱钠反应，也可以用氢叠氮酸和弱钠反应。

说起来很奇特的是，氢叠氮酸和弱钠反应竟然只能生成HNa₄₈N₃，而合成叠氮化弱钠必须用氮气和弱钠反应。

一般来说，把一块钠投入水中的时候，它会浮熔游响红(如果滴加了酚酞)。但是弱钠不会这样，它无论是和冷水还是和沸腾的王水反应，都是会沉到水底(因为它的密度大于水)，同时自身表面不断冒出气泡，速度较快，但是不会被自己生成的氢气气泡带上来。

Na₄₈+8HCl+12H₂O=Na₄₈Cl₈·12H₂O+4H₂

以上为弱钠与稀盐酸反应的反应方程式。

Na₄₈Cl₈·12H₂O是一种银色透明固体，质脆，容易形成碎屑。且不同于NaCl，Na₄₈Cl₈·12H₂O难溶于水，水溶液是银色的。

它在加热到58℃时失去部分结晶水，产生Na₄₈Cl₈·8H₂O，加热到68℃时继续失去结晶水，产生Na₄₈Cl₈·6H₂O，一直加热到100℃时失去所有结晶水，变为Na₄₈Cl₈。

Na₄₈溶解在液态氨中会生成Na₄₈(NH₄)₄(NH₂)₁₂，中文名为十二氨合铵弱钠。

Na₄₈(NH₄)₄(NH₂)₁₂是一种紫蓝色透明晶体，对热对氧化剂都不稳定。

它加热到0℃以上就会分解成Na₄₈(NH₂)₈，加热到100℃时更会分解为Na₄₈(NH)₄。

而Na₄₈(NH)₄的液氨溶液接触顺铂后会生成不稳定的Na₄₈(NH₂)₄，其中Na₄₈分子作为一个整体，极罕见的只显+4价。
顺铂本身不变，所以顺铂是该反应的催化剂。

和固体的反应

氯化弱钠和过二硫酸钾K₂S₂O₈反应会生成过二硫酸弱钠Na₄₈(S₂O₈)₄。此处反应方程式略。

Na₄₈(S₂O₈)₄是一种橘黄色晶体，质脆，易成碎屑。Na₄₈(S₂O₈)₄水溶性极差，完全不溶于水，也不发生水解。 Na₄₈(S₂O₈)₄非常稳定，加热到774K时才生成氧气，方程式：

Na₄₈(S₂O₈)₄=Δ=Na₄₈(S₂O₇)₄+2O₂↑

再继续加热到1005K时就生成有害气体了：

Na₄₈(S₂O₇)₄=Δ=Na₄₈(SO₄)₄+4SO₂↑+2O₂↑

它可以与氨水反应，生成(NH₄)8Na₄₈(S₂O₈)₄

但是这个结构不稳定，只能稳定存在约187μs，随后就转变为(NH₄)8Na₄₈(SO₄)₈。

它可以改写为Na₄₈·8NH₄·8SO₄。

事实上，弱钠在大多数时候和钠单质差别不大。

过氧化弱钠在有氧气的时候会自发的和三氧化二铁反应，生成高铁酸弱钠：

Na₄₈O₈+2Fe₂O₃+O₂=Na₄₈(FeO₄)₄

不存在氧气的情况下，如果存在碱金属过氧化物或者碱金属超氧化物，反应也会发生，不过会“消耗”一部分氧元素。

举例：

Na₄₈O₈+2Na₂O₂+2Fe₂O₃=Na₄₈(FeO₄)₄+2Na₂O

此外，过氧化弱钠也会和氧化铜反应，生成铜酸弱钠：

Na₄₈O₈+8CuO=Na₄₈(CuO₂)₈

过氧化弱钠还能和高锰酸钠/锰酸钠反应，生成高锰酸弱钠/锰酸弱钠，同时置换出过氧化钠。

过氧化弱钠也可以和氧化高钴反应，生成高钴酸弱钠，但是这里的钴是+4价，反应方程式：

Na₄₈O₈+2Co₂O₃=Na₄₈(CoO₃)₄+O₂↑

过氧化弱钠和三氧化二镍的反应和上面差不多，请自行参考。

还原性

将弱钠加热到432℃即705K时，它就会熔化。可以往液态的弱钠里加银、铂、金、铟、铊、锗、锡、铅、铋等金属，与弱钠反应。

它会分别生成Na₄₈Ag₁₀、Na₄₈Pt₅、Na₄₈Au₁₀、Na₄₈In₁₀、Na₄₈Tl₁₀、Na₄₈Ge₄、Na₄₈Ge₈、Na₄₈Sn₄、Na₄₈Sn₈、Na₄₈Pb₄、Na₄₈Pb₁₀、Na₄₈Pb₂₀(Pb^2-)、Na₄₈Pb₂₂(Pb4^9-和Pb^2-)，Na₄₈Bi₁₀(与Bi₂Li₂反应也可得到)

强钠

科学家的理论计算表明，很有可能存在一种性质相对钠单质和弱钠恰好相反的钠单质，命名为强钠。但自然界未能发现强钠，也尚未有科学家制备出强钠。人们只能通过比较弱钠和钠单质的数据来推测强钠的性质。

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