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Alt 08.05.2006, 13:52   #1   Druckbare Version zeigen
K33 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 10
Was passiert ... Natrium

Guten Tag.

Ich bin neu hier, daher hoffe ich mal das dies Thema in dieses Unterforum passt. Und zwar habe ich von Chemie nicht so die riesen Ahnung, weswegen ich mich hier her wende.

Ich bin Maschinenbauer und will ein Wärmrohr mit Natrium als Wärmeübertragermedium bauen und testen. Meine Frage ist, was passieren würde, wenn die Umhüllung an einer kleinen Stelle zerstört wird (z.B. durch Überhitzung) und

a) Natrium bei ca. 700...800°C durch Überdruck gasförmig austritt (eventuell mit Luftfeuchtigkeit reagiert)

b) durch ein kleines entstehendes Loch durch herrschenden Unterdruck Luft (+Luftfeuchtigkeit) in den Raum eintritt wo Natrium bei 700...800°C gasförmig vorliegt.

Bei der Menge würde es sich so um 30g Natrium handeln. Ich weiß das Natrium gefährlich ist und man Sicherheitsvorkehrungen treffen muss (machen wir auch), aber mich würde halt rein theoretisch interessieren, wie schlimm es wäre würde dies ohne Sicherheit (Edelstahl-Vakuumkammer) passieren würde (eventuell sogar mit Wasser in der Nähe).

Auch interessieren würde mich, ob es für Natrium Detektoren gibt, oder man nen Wasserstoffdetektor einsetzt.

Vielen Dank

Geändert von K33 (08.05.2006 um 13:57 Uhr)
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Alt 08.05.2006, 14:15   #2   Druckbare Version zeigen
tau_neutrino Männlich
Mitglied
Beiträge: 305
AW: Was passiert ... Natrium

Hi,
elementares Natrium ist äußerst reaktionsfreudig und reagiert mit fast alles, was es in der Umgebung finden kann. Mit Wasser(Luftfeuchtigkeit) reagiert Natrium zu ätzender Natronlauge, die eventuell dein Wärmrohr angreifen würde.

Ich glaube nicht, dass Natrium ein ideales Warmeübertragmedium ist, aber von Maschinenbau hab ich kein Ahnung.

Mfg
tau_neutrino ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 08.05.2006, 14:27   #3   Druckbare Version zeigen
Lupovsky Männlich
Mitglied
Beiträge: 3.363
AW: Was passiert ... Natrium

Wenn gasförmiges(!) Natrium an Luft kommt (ob feuchte oder trockene Luft ist worscht!) macht schlicht und ergreifend BUMM... Dabei verbrennt das Na explosionsartig mit dem Luftsauerstoff, dass Rohr dürfte bersten und noch mehr Natrium tritt aus --> Havarie...
Allerdings hat Natrium einen Siedepunkt von 889°C, ist also bei Deinen Bedingungen gerade noch flüssig. Dennoch reagiert auch flüssiges Na äußerst heftig mit Sauerstoff und erst recht mit Wasser!
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Geändert von Lupovsky (08.05.2006 um 14:43 Uhr)
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Alt 08.05.2006, 15:12   #4   Druckbare Version zeigen
K33 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 10
AW: Was passiert ... Natrium

Leider ist das Natrium bei den Temperaturen nicht mehr flüssig, da im Wärmerohr der Druck so eingestellt wird, dass Gasphase und Flüssigkeitsphase im thermodynamischen Gleichgewicht vorliegen. Bei einer Überhitzung bzw. auch so liegt ein großteil des Natriums also gasförmig vor. Der Siedepunkt von 889°C bezieht sich ja auf atmosphärische Bedingungen.

Mich würde interessieren wieviel Energie dabei frei wird bzw. wie heftig dieser *Rumms* bei 30g freiem gasförmigen Natrium ungefähr wäre.

Also ist es egal ob die Luft feucht ist oder nicht ? Das reagiert dann auch ohne Feuchtigkeit nur durch den Sauerstoff explosionsartig ?

Geändert von K33 (08.05.2006 um 15:20 Uhr)
K33 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 08.05.2006, 15:23   #5   Druckbare Version zeigen
Lupovsky Männlich
Mitglied
Beiträge: 3.363
AW: Was passiert ... Natrium

An der Luft verbrennt Natrium zu Natriumperoxid Na2O2. Dabei werden pro mol Na gut 250 kJ an Energie frei. Bei 30 Gramm also ca. 330 kJ. Mit Wasser reagiert Natrium etwas weniger exotherm (ca. 150 kJ pro Mol Natrium). Im groben kann man sagen: Die Wärmetönung beim schlagartigen Verbrennen von 30g gasförmigen Natrium ist heftig bis extrem .
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Alt 08.05.2006, 15:29   #6   Druckbare Version zeigen
Tiefflieger Männlich
Moderator
Beiträge: 5.445
AW: Was passiert ... Natrium

Ich denke mal, bei Firmen, welche sich auf den Kernkraftwerksbau spezialisiert haben, dürftest Du Lösungen finden, sofern es sich nicht um Betriebsgeheimnisse handelt.
__________________
Vernünftig ist, dass die politischen Spitzen, wenn sie miteinander sprechen, darüber sprechen, wie mit der Sache umzugehen ist, wie ernst Vorwürfe zu nehmen sind und wie man damit umgeht, Vorwürfe zu besprechen, zu klären, zu verifizieren oder aus der Welt zu schaffen. (2013 Regierungssprecher Seibert)
Tiefflieger ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 08.05.2006, 19:03   #7   Druckbare Version zeigen
ricinus Männlich
Moderator
Beiträge: 23.863
AW: Was passiert ... Natrium

Zitat:
Zitat von Tiefflieger
Ich denke mal, bei Firmen, welche sich auf den Kernkraftwerksbau spezialisiert haben, dürftest Du Lösungen finden, sofern es sich nicht um Betriebsgeheimnisse handelt.
Es sind afaik keine Betriebsgeheimnisse - mein Schwiegervater ist Maschinenbauer und hat das Na-Kühlsystem des französischen schnellen Brüters mitentwickelt (war eine Teil-auftragsarbeit an die Forschungsabteilung der heutigen ARCELOR). Heute lacht er nur noch über die Idee, flüssiges Na als Kühlmittel zu nehmen. Die physikalischen Eigenschaften des Na sind zwar für diese Anwendung ideal, wie geschaffen - aber die Chemie haben sie nie in den Griff gekriegt. Es ist schlicht nicht möglich, die Anlage so dicht zu kriegen, dass niemals Luft oder Feuchtigkeit eindringt. Er weiss gar nicht mehr, wie oft ihm Versuchskühlsysteme um die Ohren geflogen sind...das flüssige Natrium ist übrigens auch für die Rohre und Behälter eine arge Belastung. Der Verschleiss war enorm, und eine wirklich gute Legierung für diese Applikation haben sie nie gefunden. Ich würde schlussfolgern, dass Na-Kühlsysteme prinzipiell nie sicher sind (auch wenn die Russen ihre U-Bootreaktoren damit kühlen) und schleunigst von solchen Bastelideen Abstand nehmen...

lg
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"Old geochemists never die, they merely reach equilibrium." (Antonio C. Lasaga ?)
ricinus ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 08.05.2006, 19:35   #8   Druckbare Version zeigen
Lupovsky Männlich
Mitglied
Beiträge: 3.363
AW: Was passiert ... Natrium

Um mich mal selbst zu zitieren:
Zitat:
Zitat von Lupovsky
An der Luft verbrennt Natrium zu Natriumperoxid Na2O2. Dabei werden pro mol Na gut 250 kJ an Energie frei. Bei 30 Gramm also ca. 330 kJ.
Umgerechnet in TNT-Equivalente entsprechen 30g Na ca. 72g TNT!
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Alt 08.05.2006, 21:36   #9   Druckbare Version zeigen
Ikarikun Männlich
Mitglied
Beiträge: 285
AW: Was passiert ... Natrium

TNT - Equivalente xD ich schlecht,
über den Cp könnte man doch jetzt delta T ermitteln?!
Ikarikun ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 09.05.2006, 14:58   #10   Druckbare Version zeigen
K33 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 10
AW: Was passiert ... Natrium

Vielen Dank für die Antworten.

100g TNT klingt für mich nicht sehr schlimm oder irre ich da ? Kannst du mir eventuell eine Quelle für deine Informationen (frei werdende Energie/Mol) angeben ? Wie gesagt hab ich in Sachen Chemie nicht so den Durchbklick.
K33 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 09.05.2006, 15:06   #11   Druckbare Version zeigen
kaliumcyanid Männlich
Mitglied
Beiträge: 18.824
AW: Was passiert ... Natrium

Zitat:
100g TNT klingt für mich nicht sehr schlimm oder irre ich da ?
Wie mans nimmt
Ich wollt nicht nebendran stehen. Zur Übersicht: http://de.wikipedia.org/wiki/TNT-%C3%84quivalent

Und wenn da was frei wird, sinds wohl so einiges mehr als "nur" 30g Na. Überlegt man sich noch die Gesamtmenge, die Ausmaße...
Und es kommt auf die Räumlichkeiten an, in denen das passsiert.
Zitat:
ob es für Natrium Detektoren gibt,
Da brauchst du keinen Detektor, was meinste wie das rummst. Gasförmiges Natrium ist bestimmt nicht spaßig.
Zitat:
Heute lacht er nur noch über die Idee, flüssiges Na als Kühlmittel zu nehmen.
und dem würde ich auch folgen...
kaliumcyanid ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 09.05.2006, 15:54   #12   Druckbare Version zeigen
rettich Männlich
Mitglied
Beiträge: 5.308
Blog-Einträge: 1
AW: Was passiert ... Natrium

Als weiterführende Lektüre siehe GOOGLE mit: Natrium gekühlte
Auslassventile als Stichwort.
mfg : rettich
__________________
mfg: rettich

Man kann gar nicht so dämlich denken wie
andere Handeln.
Speziell im Strassenverkehr und im Labor.

Heute ist der erste Tag vom Rest deines Lebens.
rettich ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 09.05.2006, 16:13   #13   Druckbare Version zeigen
Lupovsky Männlich
Mitglied
Beiträge: 3.363
AW: Was passiert ... Natrium

Zitat:
Zitat von K33
Vielen Dank für die Antworten.

100g TNT klingt für mich nicht sehr schlimm oder irre ich da ? Kannst du mir eventuell eine Quelle für deine Informationen (frei werdende Energie/Mol) angeben ? Wie gesagt hab ich in Sachen Chemie nicht so den Durchbklick.
Das sind die Standardliteraturwerte für die Reaktionsenthalpien von Na mit Luft bzw. dem Zerfall von TNT. Zu finden im Hollemann Wiberg, Riedel oder auch bei Wikipedia.
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Dirk

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Lupovsky ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 09.05.2006, 16:47   #14   Druckbare Version zeigen
K33 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 10
AW: Was passiert ... Natrium

Also es geht hier um ein Wärmerohr, welches ca. 30g Natrium enthält bzw. eventuell mal enthalten wird und eigentlich tritt da nix aus. Es ist ein geschlossenes System und wird in einer Edelstahlkammer getestet. Mich interessiert das nur, weil ich mir mal Gedanken mache über eine spätere Anwendung bzw. die Absicherung beim Kunden mache. Ich weiß auch nicht ob gasförmig die ganze Menge entweicht, das wäre dann schon ein Extremfall.

100g TNT stelle ich mir nicht so spektakulär vor (ungefährlich natürlich nicht). Die Frage ist was das für Auswirkungen hat.

Das mit der Detektion würde mich noch interessieren. Hat da vielleicht trotzdem noch einer eine Idee ? Wenn Wasser bzw. Luftfeuchtigkeit in der Nähe wäre könnte man das ja über den Wasserstoff. Aber wie könnte man beispielsweise in einer Vakuumkammer detektieren ob eine Leckage entstanden ist ?
K33 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 09.05.2006, 17:41   #15   Druckbare Version zeigen
kaliumcyanid Männlich
Mitglied
Beiträge: 18.824
AW: Was passiert ... Natrium

Zitat:
100g TNT stelle ich mir nicht so spektakulär vor
Ist es wohl aber schon...
Zitat:
Die Frage ist was das für Auswirkungen hat.
Das System bzw. Bauteil wird mindestens absolut unbrauchbar, dir fliegt mit einiger Sicherheit auch noch die Edelstahlkammer um die Ohren.
Zitat:
Wenn Wasser bzw. Luftfeuchtigkeit in der Nähe wäre könnte man das ja über den Wasserstoff.
Nix Wasserstoff, der ist ja gebunden. Es gibt spezielle Detektoren, die die Anwesenheit von Wasser messen oder zumindest feststellen können.
Zitat:
Aber wie könnte man beispielsweise in einer Vakuumkammer detektieren ob eine Leckage entstanden ist ?
Am gewaltigen Zischen? Detektieren über den elektrischen Widerstand des Systems?
Kommt halt drauf an, wo das Leck entstanden und wie groß es ist.
Was genau soll denn gemacht werden?
Zitat:
Ich weiß auch nicht ob gasförmig die ganze Menge entweicht, das wäre dann schon ein Extremfall.
Naja, wenn ein kleines Leck entsteht und Na gasförmig austritt wird durch die Wucht des reagierenden Na das Leck aufgerissen werden, und der ganze Schlonz kommt raus.
kaliumcyanid ist offline   Mit Zitat antworten
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