CN101962781A - 去除碱金属表面氧化膜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种去除碱金属表面氧化膜的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：(1)将表面带有氧化膜的碱金属置于有机溶剂中，加热使碱金属熔融，碱金属氧化膜与碱金属分离；(2)在惰性气体或氮气保护下抽去混有碱金属氧化膜的有机溶剂即得去除表面氧化膜的碱金属。该方法去除氧化膜安全、快速简便、设备简单，金属钠利用率高，方法操作简单、易行，分离后的金属钠质量可靠。
Description
技术领域
本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种去除碱金属表面氧化膜的方法。
背景技术
碱金属(alkali metal)是元素周期表I A族元素中所有的金属元素，包括锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr)六种，前五种存在于自然界，钫只能由核反应产生。碱金属的单质反应活性高，在自然状态下只以盐类存在。碱金属单质皆为具金属光泽的银白色金属，但暴露在空气中会因氧气的氧化作用(若激烈会自然着火)生成氧化膜使光泽度下降，呈现灰色。碱金属的氧化膜增加了金属在空气中的稳定，但氧化层厚度会缓慢增厚，且大大降低了其化学反应活性。
武兹(WurTz)化学反应为卤代烃能与某些金属发生偶联反应，生成有机金属化合物。这些金属可以是碱金属等活性金属。而这些金属表面如果形成氧化层则导致反应缓慢发生或不发生。所以一般进行武兹(WuTz)化学反应时，必须将氧化层去除。现有技术中碱金属氧化膜去除经常采用以下两种办法：在干燥气氛的操作箱中，将碱金属表面氧化膜小心将其切除，或在惰性气氛中用金属刷除去表面氧化膜；碱金属氧化膜去除后迅速在无水溶剂中保存或及时应用，以防止碱金属氧化层再次生成，从而影响化学反应速度或在产物中引入目标产物中不需要的氧元素。而这些办法虽然在一定程度上去除了氧化膜，然而并不能保证去除氧化膜的碱金属纯度；而且去除氧化膜的操作也与操作人员的技术水平相关。本发明由此而来。
发明内容
本发明目的在于提供一种去除碱金属表面氧化膜的方法，解决了现有技术中去除碱金属氧化膜方法粗糙、碱金属的纯度难以保证等问题。
为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：
一种去除碱金属表面氧化膜的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
(1)将表面带有氧化膜的碱金属置于有机溶剂中，加热使碱金属熔融，碱金属氧化膜与碱金属分离；
(2)在惰性气体或氮气保护下抽去混有碱金属氧化膜的有机溶剂即得去除表面氧化膜的碱金属。
优选的，所述方法中所述有机溶剂的沸点高于碱金属的熔点。
优选的，所述方法中所述碱金属熔融状态下的比重高于碱金属氧化膜的比重。
优选的，所述碱金属选自金属Na、K。
优选的，所述碱金属为金属Na时，所述有机溶剂选自二甲苯、甲苯。
本发明的技术方案中，当碱金属为金属钠时，将带有氧化膜外层的金属钠置于有机溶剂中(一般要求溶剂沸点要高于金属钠的熔点)加热回流，由于金属钠在熔融状态下其比重比氧化膜重，而氧化膜不会融化和溶解，在达到金属钠熔点时，金属钠自然脱离氧化膜，沉入反应器底部；继而在干燥纯氮气保护下，将带有氧化膜的溶剂吸出或将熔融金属钠分出保存即可分离出纯度高的金属钠。此时金属钠呈现金属光泽且不会有氧化膜，而有机溶剂经过碱金属的作用脱除了水分，经蒸馏，与不溶的氧化膜分离，得到无水的有机溶剂。该技术方案具有去除氧化膜安全、快速简便、设备简单，金属钠利用率高的特点，方法操作简单、易行，分离后的金属钠质量可靠。
本发明是根据碱金属与碱金属氧化膜的不同物理特性来进行分离的；理论上碱金属和碱金属的氧化膜在分离过程中并未发生化学变化。当然当有机溶剂中含有少量的水时，还可以通过分离后的碱金属进行有机溶剂的除水处理。本发明技术方案中有机溶剂的沸点优选高于碱金属的熔点，这样当加热使碱金属熔化时，有机溶剂不会产生沸腾影响沉入反应器底部的碱金属的分离。
相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：
1.本发明技术方案中通过将带有氧化膜的碱金属在有机溶剂中加热，由于碱金属的物理状态由固态变为液态，由于碱金属的比重高于碱金属氧化膜的比重，碱金属沉入反应器底部，从而通过在保护气氛中抽去有机溶剂而得到纯度很高的碱金属。
2、本发明的另一方面，在碱金属除去氧化膜的同时，还可以对有机溶剂进行干燥除水。由于熔融状态的碱金属从氧化膜中流出，碱金属可以与有机溶剂中的残留水分进行反应从而除水，这方便了一些化学反应的除水处理。如在进行武兹化学反应时，通常要应用各种无水有机溶剂，有机溶剂需要进行事先脱水处理，通过上述方法可以同时进行碱金属脱膜和有机溶剂脱水处理。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例1 武兹反应前金属钠的氧化膜去除处理
在装有搅拌和回流冷凝管的反应器中，注入5升二甲苯，再将带有氧化膜外层的金属钠100g放入反应器中，加热至110～120℃，搅拌1小时静置，降温，可发现金属钠氧化膜全部分散悬浮在二甲苯中，带有金属光泽的金属钠下沉在反应器底部。
在干燥的高纯氮保护下，吸出二甲苯混合液，注入干燥过的二甲苯保护金属钠不被氧化。即刻使分离的二甲苯混合液进行蒸馏，移除分散在其中的氧化膜，获得无水二甲苯，可应用在武兹反应中。
武兹反应采用如下的步骤，将金属钠放入干燥过的二甲苯中在带有搅拌和回流装置的反应器，加热至100℃，滴加二甲基二氯硅烷，制得不含有氧或极少量氧的聚二甲基硅烷产物。
实施例2 金属钾的氧化膜去除处理
在装有搅拌和回流冷凝管的反应器中，注入5升无水甲苯，再将在石蜡(或煤油)中带有氧化膜的金属钾，加热80～100℃搅拌1小时，在惰性气体保护下，如氮气，降温、静止，待金属钾沉降凝固后，吸出带有氧化膜碎片的悬浮的甲苯或快速取出已凝固的金属钾，移动到带有干燥溶剂的反应器中，即可脱除金属钾表面的氧化膜。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种去除碱金属表面氧化膜的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
(1)将表面带有氧化膜的碱金属置于有机溶剂中，加热使碱金属熔融，碱金属氧化膜与碱金属分离；
(2)在惰性气体或氮气保护下抽去混有碱金属氧化膜的有机溶剂即得去除表面氧化膜的碱金属。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法中所述有机溶剂的沸点高于碱金属的熔点。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法中所述碱金属熔融状态下的比重高于碱金属氧化膜的比重。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述碱金属选自金属Na、K。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述碱金属为金属Na时，所述有机溶剂选自二甲苯、甲苯。
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