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Verfahren zur Herstellung von Natriummonoxyd Natriummonoxyd wird allgemein
durch Oxydieren von geschmolzenem Natrium mit Luft oder Sauerstoff hergestellt.
Dieses Verfahren erfordert ein verhältnismäßig teuresAusgangsmaterial, nämlich metallisches
Natrium. Das Verfahren besitzt außerdem den Nachteil, daß das gebildeteNatriu.mmonoxyd
dazu neigt, mit Sauerstoff unter Bildung von Peroxyd, zu reagieren. Wird aber die
Oxydation zwecks Vermeidung der Bildung von Peroxyd bei milden Bedingungen vorgenommen,
so erhält man Produkte, welche nicht umgesetztes Natrium enthalten.
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Durch vorliegende Erfindung gelingt es, Natriummönoxyd herzustellen.,
welches frei ist von metallischem Natrium und Natriumsuperaxyd, mittels eines Verfahrens,
welches billiger ist als das obenerwä,hnte, da das Natrium zum Teil als Natriumhydroxyd
in den Vorgang eingeführt wird, und welches außerdem leicht und quantitativ durchführbar
ist.
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Nach der Erfindung erfolgt die Herstellung von Natriummonoxyd in der
Weise, daß ein. schmelzflüssiges, zweckmäßig molekulares Gemisch von Natrium und
Natriumhydroxyd in Gegenwart geringer Mengen von Natriumhydrid bei Temperaturen
zwischen etwa 400 und 6oo'° umgesetzt wird.
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Wenn man ein Gemisch, welches nur aus Natrium und Natriumhydroxyd
besteht, der Einwirkung hoher Temperaturen, z. B. solcher bis zu 65ö', unterwirft,
findet, wie festgestellt wurde, eine
Renkt iron unter&ildung
vonNatriummonoxyd nicht. statt: Wird jedoch eine kleirie M.eng@ von Natriümhydrid
zugefügt, so setzt die Reaktion unmittelbar bei dem Schmelzpunkt des Natriumhydroxyds
unter Bildung von Natriummonoxyd-und Entwicklung von Wasserstoff ein. Die Reaktion
verläuft ,vefinutliclf ini Sinn der nachfolgenden Gleichungen: .-2 NaÖ H -1- 2 NaH
= 2. Na. 0 -I- H2, 2 Na -I- H2 = 2 Na H. Es wird also durch Aufeinanderwirkung des
Hydrids. und des Hydroxyds Natriummonoxyd und Wasserstoff gebildet, welch letzterer
mit anwesendem Natrium unter Bildung von Hydrid reagiert, das nun wieder mit dem
Hydroxyd unter Bildung von Natriummonoxyd in Reaktion tritt. Da die Reaktion zwischen
Natriumhydroxyd und. Natriumhydrid, wie gefunden wurde, umkehrbar ist, empfiehlt
es, sich, Wasserstoff aus dem Reaktionsgemisch zu entfernen, zumindest während des
letzten Teils der Reaktion, um eine Umsetzung des Natriumhydroxyds zu Natriummonoxyd
zu erzielen.
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In einer wissenschaftlichen Arbeit (Berichte der Deutschen Chemischen
Gesellschaft, rgog) - sind Versuche. beschrieben, bei welchen Natrium und Natriumhydroxyd
bei Temperaturen von 4oo bis 45o'° aufeinander wirken ..gelassen wurden. Die Verfasser
machten nach Durchführung dreier Versuche die Feststellung, daß beim Eingießen door
resultierenden Schmelzen im. Wasser in einem Fall -.eine. Was!serstdffentwicklung
nicht. stattfand, während in den beiden anderen Fälfen Wasserstoff entwich, also
metallisches Natrium vorhanden war. Eine Nacharbeitung der Versuche hat ergeben,
daß eine Reaktion zwischen Natrium und Natriumhydroxyd nicht stattfand. Wurden jedoch
die gleichen Stoffe unter den gleichen Bedingungen mit der Maßgabe der Erfindung,
verarbeitet,. d. h. _ein geringer Betrag von Natriumhvdrid_ eingeführt, so gelang
es, das gesamte Natrium quantitativ in_ Natriummonoxyd überzuführen.
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Zur Durchführung 'des Verfahrens gemäß- vorliegender'-Erfindung =wird
vorteilhaft eine geschmolzene Mischung von Natrium und Natriumhydroxyd verwendet,
welche die genannten: Stoffe in äquimolekularen Mengenverhältnissen enthält. Durch
Zugabe einer geringen Menge von Natriumhydrid wird-,die Reaktion in Gang gebracht,
das Geini.sch auf geeignete Temperatur, etwa zwischen 4ao': und 6oo°, gehalten und
der gebildete Wasserstoff, soweit er nicht in Reaktion tritt, insbesondere gegen:
Ende des Vorgangs, aus dem Ueaktionsgemisch entfernt: Auf diese Weise ist-es- möglich,
Nätriummänöxyd von hohem Reinheitsgrad herzustellen«, das frei ist von Natriümsuperoxyd
und nicht umgesetztem metallischem Natrium.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung . wird ein. geschmolzenes;
zweckmäßig äqüimo-lekulares Gemisch von Natrium und Natriümhydroxyd bei geeigneten
Temperaturen, z. B. zwischen- 4oo und 6o0°, unter einer Wasserstoff-,:tmosghäTe
behandelt; wobei der Wasserstoff mit in der Schmelze. vorhaneneiii >i'Zatrium- unter-
Biläüng von Natriumhydrid"reagiert.-Der Wasseistoff kann gegebenenfalls auch unter
Druck in das schmelzflüssige Reaktionsgemisch eingeführt werden. Die Wasserstc>ff-zuiuhr
wird -vorzugsweise so lange vorgenommen, bis die Absorption des Wasserstoffs durch
das Reaktionsgemisch im wesentlichen vollendet ist, d. h. so lange, bis das Gleichgewicht
zwischen Wasserstoffabsorption und Wasserstoffentwicklung bei der gegebenen Temperatur
und dem gegebenen Druck erreicht, ist.. wird unter Aufrechterhaltung der Reaktionstemperatur
der Wasserstoff nach Maßgabe seiner Entwicklung aus dem Reaktionsgemisch entfernt..
Die Entfernung des Wasserstoffs kann nach _üblichen Verfahren erfolgen, z. B. durch
Anwendung von vermindertem Druck oder durch Leiten von. inerten Gasen, .wie Stickstoff,
Argon oder Helium,' über oder durch das Reaktionsgemisch bei Atmosphärendruck oder
erhöhtem oder erniedrigtem Druck.
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Im allgemeinen genügen 2 bis 6 Stunden für die Wasserstoffab@Drption
durch das Reaktionsgemisch und weitere 6 bis 12 Stunden für die vollständige Entfernung
des Wasserstoffs. Durch Temperaturerhöhung .können diese Zeiträume im allgemeiucia,.
abgekürzt werden. Vorteilhaft wird das Reaktionsgemisch init Hilfe einer mechanischen
Rührvorrichtung oder-durch-ein@n inerten Gasstrom in Bewegung gehalten.
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Bei Einhaltung dar vorstehend gegebenen Bedingungen und völliger..
Entfernung des,-Wasserstoffs erzielt man Natriummonoxyd von hohem Reinheitsgrad,
z. B. bis zu rooo/o. Wird die Reaktion nicht-bis. zu Ende durchgeführt, so erhält
man Natriummonoxyd, welches Natriumhydroxyd und Natriumhydri.d als Verunreinigungen
enthält. Wird Natriumhydroxyd imÜberschuß angewendet, so wird bei vollständiger
Durchführung der Reaktion.ein Natriummonoxyd erhalten., welches als einzige Beimengung
Natriumhydroxyd enthält. Man kann also durch Anwendung eines Überschusses an. Hydroxyd-
bestimmte - gewünschte -Mischungen von Natriummonö:#tyd .und Natriumhydroxyd herstellen.
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Wie obenerwähnt, genügt es, dem schmelzflüssigen. Gemisch von Natrium
und Natriumhydroxyd eine geringe Menge von Natriumhydrid zuzugeben.. Man kann- aber
auch größere Mengen Ton Natriumhydrid zusetzen. Dar -Natriumhydridgehalt kann z:
B. z bis 5o Gewichtsprozent des angewendeten. Gemisches betragen. Ebenso kann man
durch Wasserstoffzugabe geringere. oder größere Mengen von Natriumhydrid in der
Mischring erzeugen. Die Temperatur des Reaktionsgemisches wird, wie vorstehend angegeben,
-vorzugsweise zwischen 400 und 6oa°' gehalten. Jedenfalls. soll sie nicht unter
den Schmelzpunkt des Natriumz. hydro#iyds absinken. Es -kanri aber auch bei Temperaturen
oberhalb 6od° gearbeitet werden. Bei An@vendung höherer Temperaturen ist dafür Sorge
zu tragen, daß das Natrium; z. B.- durch Anwendung geeigneten- Drucks, in der Reä:ktiänszone
gehalten
,viril. Zur Durchführung des Verfahrens können Apparaturen
aus Stahl, Nickel oder anderen geeigneten Stoffen Verwendung finden.
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Im Vergleich zu der bekannten und üblichen Herstellung von Natriummonoxyd
durch Oxydation metallischen Natriums bietet die Erfindung den Vorteil, daß das
verhältnismäßig teure Natrium durch das billigere Natriumhydroxyd zur Hälfte ersetzt
wird. Das Verfahren ist einfach und leicht durchführbar. Es gestattet die Herstellung
von Natriummonoxyd hohen Reinheitsgrades, ohne daß hierfür besondere Schwierigkeiten
zu überwinden sind.