超氯化鈉
- 注意:本條目的主題不是超鹽酸鈉。
除超氫鹵酸外,超氯化鈉是最先發現的含有魔鍵的物質。
注意:切勿將超氯化鈉(NaCl)10與超鹽酸鈉Cl10Na10混為一談。
歷史
實際上,在趙先生發現超鹽酸後不久,就有人製得了超氯化鈉。但是,很遺憾,他製取超氯化鈉的方法並沒有公開,以至於沒有流傳下來。甚至他的名字也不為人所知。
在很長一段時間裏,只有銻歷1100年刊行的《十三家注超理》中有超氯化鈉的記載,在無名氏的一段註解中提到了這種物質,說它「色黃,對日觀之則微紫。以椎擊之,見火光數寸,色黃略紫,其聲砰訇。置臼中搗碎,俟火息,則見其色轉白。投諸水中,則復化為鹽」。由於這種物質沒有其他記載,而《十三家注超理》中又僅僅提到用氯化鈉為原料,沒有製取方法,故此後很長時間沒有人能製得這種物質。所以,很多人都懷疑這段記載的真實性,直到又一位偉大的超理學家王存臻重新發現(NaCl)10。
製取
超鹽酸鈉法
即王先生發現的方法。此方法使用超鹽酸鈉Cl10Na10和銫合超鹽酸Cs[(HCl)10]3。這兩種物質在常溫下可以緩慢反應,生成超氯化鈉、臭氯(Cl3)、H2和臭氯化銫(CsCl3)。反應方程式為
- Cl10Na10+Cs[(HCl)10]3==(NaCl)10+CsCl3+15H2↑+9Cl3↑
Cl10Na10一般使用在超鹽酸中的溶液。加熱可以大大提高反應速度。
但因Cs[(HCl)10]3難以大量製取,這種方法現已少用。
銻鉲催化劑法
這很可能就是那位無名氏超理學家的方法,其原理與製取超鹽酸相似,但因為NaCl是離子化合物,不易形成四元氯環,故必須加入HCl,以獲得一個四元氯環(2個Cl來自NaCl,另2個來自HCl)。且應使用柳岑溪教授改進的銻鉲催化劑(在普通銻鉲催化劑中加入四銫甲烷CCs4。
具體反應過程如下:
- 在523K的溫度下,HCl與NaCl經兩步反應生成四元氯環(分別由鉲和銻催化);
- 在鉲催化下,四元氯環繼續結合HCl或NaCl,形成含10個Cl的分子鈉代超鹽酸;
- 在135K溫度下,CCs4催化NaCl與鈉代超鹽酸反應,生成超氯化鈉。
上一步生成的鈉代超鹽酸分子不止一種,每分子的氫原子數各不相同,從2個到8個均有。氫原子數量越少,與CCs4的親和力就越高,故一旦反應,則反應會一直進行到全部氫被鈉取代。
被鈉取代的氫原子數越少,與CCs4的親和力越低,需要的反應溫度就越低(這是含魔鍵的物質的通性)。但溫度降低會顯著降低反應速度,故一般採取135K。在此溫度下,含6個氫原子以內的鈉代超鹽酸都可以反應,同時反應速度也可以接受。
製成的粗超氯化鈉中主要雜質為二鈉超鹽酸、三鈉超鹽酸和未反應的HCl、NaCl,可以利用液態二氧化氬ArO2萃取。
性質
超氯化鈉在常溫下比較穩定,其性質與古籍中的描述基本相同,為黃色固體,硬度很大,表面有金屬光澤。在高溫下會劇烈分解成NaCl,及少量AlCN,並產生大量熱。