Secretele reacției sodiului metalic cu apa. Experimente cu metale Interacțiunile apei cu substanțele care conțin sodiu

Sodiu- un element din perioada a 3-a și grupa IA a sistemului periodic, numărul de serie 11. Formula electronică a atomului este 3s 1, stările de oxidare +1 și 0. Are o electronegativitate scăzută (0,93), prezintă doar metal ( proprietăți de bază). Formează (ca cation) numeroase săruri și compuși binari. Aproape toate sărurile de sodiu sunt foarte solubile în apă.

În natură - a cincea după elementul de abundență chimică (al doilea dintre
metale), apare numai sub formă de compuși. Un element vital pentru toate organismele.

Sodiul, cationul de sodiu și compușii săi colorează flacăra unui arzător cu gaz galben strălucitor ( detecție calitativă).

Sodiu N / A. Metal alb-argintiu, ușor, moale (tăiat cu un cuțit), punct de topire scăzut. Depozitați sodiul în kerosen. Formează un aliaj lichid cu mercurul amalgam(până la 0,2% Na).

Foarte reactiv, în aer umed, sodiul se acoperă încet cu o peliculă de hidroxid și își pierde strălucirea (se ternează):

Sodiul este reactiv și un agent reducător puternic. Se aprinde în aer la încălzire moderată (>250 °C), reacționează cu nemetale:

2Na + O2 = Na2O2 2Na + H2 = 2NaH

2Na + CI2 = 2NaCl 2Na + S = Na2S

6Na + N2 = 2Na3N 2Na + 2C = Na2C2

Foarte furtunoasă și cu grozav exo- sodiul reactioneaza cu efectul apei:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2^ + 368 kJ

Din căldura de reacție, bucățile de sodiu se topesc în bile, care încep să se miște aleatoriu datorită eliberării de H 2. Reacția este însoțită de clicuri ascuțite datorate exploziilor de gaz detonant (H 2 + O 2). Soluția se colorează cu fenolftaleină în culoarea purpurie (mediu alcalin).

Într-o serie de tensiuni, sodiul se află mult la stânga hidrogenului, înlocuiește hidrogenul din acizii diluați HC1 și H 2 SO 4 (datorită H 2 0 și H).

chitanta sodiu în industrie:

(vezi și prepararea NaOH mai jos).

Sodiul este folosit pentru a obține Na 2 O 2 , NaOH, NaH, precum și în sinteza organică. Sodiul topit servește ca agent de răcire în reactoarele nucleare, iar sodiul gazos este folosit ca umplutură pentru lămpile de exterior cu lumină galbenă.

oxid de sodiu Na 2 O. Oxid bazic. Alb, are o structură ionică (Na +) 2 O 2-. Stabil termic, se descompune lent la aprindere, se topește sub presiunea excesivă a vaporilor de Na. Sensibil la umiditate și dioxid de carbon din aer. Reacționează viguros cu apa (se formează o soluție puternic alcalină), acizi, oxizi acizi și amfoteri, oxigen (sub presiune). Este folosit pentru sinteza sărurilor de sodiu. Nu se formează atunci când sodiul este ars în aer.

Ecuațiile celor mai importante reacții:

Chitanță: descompunerea termică a Na 2 O 2 (vezi), precum și fuziunea Na și NaOH, Na și Na2O2:

2Na + 2NaOH = 2Na a O + H2 (600 °C)

2Na + Na2O2 = 2Na a O (130-200 °C)

peroxid de sodiu Na2O2. conexiune binară. Alb, higroscopic. Are o structură ionică (Na +) 2 O 2 2-. Când este încălzit, se descompune, se topește sub presiunea excesivă de O2. Absoarbe dioxidul de carbon din aer. Complet descompus de apă, acizi (eliberare de O 2 în timpul fierberii - reacție calitativă la peroxizi). Agent oxidant puternic, agent reducător slab. Este folosit pentru regenerarea oxigenului în aparatele de respirație izolatoare (reacție cu CO 2 ), ca componentă a înălbitorilor de țesături și hârtie. Ecuațiile celor mai importante reacții:

chitanta: arderea Na în aer.

Hidroxid de sodiu NaOH. Hidroxid de bază, alcali, denumire tehnică sodă caustică. Cristale albe cu structură ionică (Na +) (OH -). Se răspândește în aer, absorbind umiditatea și dioxidul de carbon (se formează NaHCO 3 ). Se topește și fierbe fără descompunere. Provoacă arsuri grave pielii și ochilor.

Foarte solubil în apă (cu exo-efect, +56 kJ). Reacționează cu oxizii acizi, neutralizează acizii, induce o funcție acidă în oxizi și hidroxizi amfoteri:

Soluția de NaOH corodează sticla (se formează NaSiO3), corodează suprafața de aluminiu (se formează Na și H 2).

chitanta NaOH în industrie:

a) electroliza soluției de NaCl pe catod inert

b) electroliza soluției de NaCl pe un catod de mercur (metoda amalgamului):

(mercurul eliberat este returnat în celulă).

Soda caustică este cea mai importantă materie primă pentru industria chimică. Se foloseste la obtinerea de saruri de sodiu, celuloza, sapun, coloranti si fibre artificiale; ca uscător cu gaz; reactiv în extracția din materii prime secundare și purificarea staniului și zincului; la prelucrarea minereurilor de aluminiu (bauxite).

Veți avea nevoie de sodiu Na și potasiu K, apă distilată, o soluție alcoolică a indicatorului de fenolftaleină, cristalizatoare, pensete sau clești, un bisturiu sau un cuțit ascuțit și hârtie de filtru.

Se toarnă apă în cristalizatoare și se adaugă câteva picături de soluție de fenolftaleină. Tăiați cu un bisturiu pe o foaie de hârtie de filtru din bucăți de metale alcaline mici, de dimensiunea unui bob de mazăre, „felii”. Bucățile de sodiu și potasiu se usucă cu hârtie de filtru și se coboară în cristalizatoare. Înainte de a lua o altă bucată de metal, ștergeți cu grijă capetele pensetei cu hârtie de filtru pentru a nu aduce apă în sticle. Se observă bile de metal topit „curgând” pe suprafața apei, iar mișcarea bilei de potasiu este mai rapidă decât cea a celei de sodiu. Curând se aprinde cu o flacără violetă. În spatele fiecăreia dintre bilele „alergătoare” există o „buclă” de zmeură datorită faptului că, ca urmare a reacțiilor:
2Na + 2H 2 O \u003d 2NaOH + H 2
2K + 2H2O = 2KOH + H2
se formează un hidroxid alcalin (bază puternică), care colorează indicatorul fenolftaleina într-o culoare violet-zmeură.

Produsele și obiectele metalice sunt curățate de murdărie, degresate cu o soluție de sodă, spălate în apă, scufundate într-o soluție de acid azotic 50% timp de câteva secunde și spălate din nou cu apă distilată. Produsul preparat se ține 30-50 de minute într-o soluție fierbinte care conține 280 g sulfat de nichel heptahidrat și 100 ml acid clorhidric concentrat la 1 litru de apă. După ce a primit un strat de nichel (se dovedește a fi dens și strălucitor), produsul este spălat cu apă și lustruit cu o cârpă.

cristale de cupru

Toată lumea știe să crească cristale de diferite săruri. Dar nu toată lumea poate cultiva cristale de cupru. Pentru această experiență neobișnuită veți avea nevoie de: CuSO4, sare de masă, o bucată de tablă și un pahar (puteți folosi unul obișnuit). Tăiați un cerc dintr-o bucată de tablă, astfel încât să se potrivească liber în sticlă. Turnați pulbere de sulfat de cupru (sulfat de cupru) într-un pahar cu un strat de 5 mm și umpleți acest strat cu sare. ATENŢIE! Nu amestecați straturi. Închideți straturile cu un cerc de hârtie de filtru și acoperiți cu un cerc de tablă. Se toarnă soluția de sare într-un pahar.

După două săptămâni, vor crește cristale de cupru destul de mari. Pentru a le păstra bine, puneți-le într-o eprubetă cu o soluție de acid sulfuric.

Arderea metalelor.

Arderea metalelor în oxigen, clor este larg cunoscută. Mai puțin familiară este arderea metalelor în vapori de sulf. O eprubetă mare umplută cu sulf cu o treime este fixată vertical într-un trepied și încălzită până la fierbere sulf. Apoi un mănunchi de sârmă subțire de cupru este coborât în ​​eprubetă (poate fi preîncălzit) și se observă o reacție violentă.

Arderea sodiului.

Pe plasa de azbest se pune o foaie de hârtie de filtru, umezită abundent cu apă. Apoi se pune o bucată de sodiu pe hârtie. Sodiul reacționează cu apa, se topește datorită energiei eliberate, se aprinde spontan și arde cu o flacără galben strălucitor. Hidrogenul eliberat și hârtia de filtru sunt incluse în reacția de ardere.

Placarea cu nichel a obiectelor metalice.

Produsele și obiectele metalice sunt curățate de murdărie, degresate cu o soluție de sodă, spălate în apă, scufundate într-o soluție de acid azotic 50% timp de câteva secunde și spălate din nou cu apă distilată. Produsul preparat se ține 30-50 de minute într-o soluție fierbinte care conține 280 g sulfat de nichel heptahidrat și 100 ml acid clorhidric concentrat la 1 litru de apă. După obținerea unui strat de nichel (se dovedește a fi dens și strălucitor), produsul este spălat cu apă și lustruit cu o cârpă.)

Placare cu argint a articolelor din cupru.

Obiectele și produsele din cupru sunt curățate temeinic de murdărie, spălate cu o soluție de sifon și scufundate timp de câteva zile într-o soluție de fixare uzată. După primirea stratului de argint, produsul este spălat cu apă și lustruit cu o cârpă.

Sodiul este un metal foarte activ care reacționează cu multe substanțe. Reacțiile care implică sodiu pot avea loc violent cu eliberare semnificativă de căldură. În acest caz, apare adesea aprinderea și chiar o explozie. Pentru a lucra în siguranță cu sodiul, este necesar să aveți o înțelegere clară a proprietăților sale fizice și chimice.

Sodiul este un metal ușor (densitate 0,97 g/cm3), moale și fuzibil (Tmelt 97,86°C). Prin duritate, seamănă cu parafină sau săpun. În aer, sodiul se oxidează foarte repede, devenind acoperit cu o peliculă cenușie, care constă din peroxid de Na2O2 și carbonat, astfel încât sodiul este depozitat în borcane bine închise sub un strat de kerosen sau ulei anhidru.

O bucată de sodiu de dimensiunea necesară este tăiată fără a îndepărta metalul din kerosen, folosind un cuțit sau un bisturiu. Sodiul se scoate din borcan cu o pensetă. Toate uneltele trebuie să fie uscate! După aceea, sodiul este eliberat de reziduurile de kerosen folosind hârtie de filtru. În unele cazuri, stratul de peroxid este îndepărtat din metal cu un bisturiu, deoarece contactul peroxidului cu o suprafață proaspătă de sodiu poate duce la o explozie. Sodiul nu trebuie luat manual. Garniturile de sodiu sunt topite la foc mic sub un strat de kerosen.

În niciun caz vasele care conțin sodiu nu trebuie spălate cu apă - acest lucru poate duce la o explozie cu consecințe tragice. Reziduurile de sodiu sunt îndepărtate prin adăugarea de alcool, numai după aceea se poate folosi apă.

Este necesar să lucrați cu sodiu în ochelari de protecție. Nu uita niciodată cu ce ai de-a face - o explozie poate avea loc în cel mai neașteptat și inoportun moment și trebuie să fii pregătit pentru asta.

Reacția sodiului cu apa

Se toarnă 3/4 apă în cristalizor și se adaugă câteva picături de fenolftaleină. Pune o bucată de sodiu de mărimea unui bob de mazăre în cristalizator. Sodiul va rămâne la suprafață deoarece este mai ușor decât apa. Piesa va începe să reacționeze activ cu apa, eliberând hidrogen. Din căldura de reacție, metalul se va topi și se va transforma într-o picătură argintie, care va rula activ de-a lungul suprafeței apei. În același timp, se aude un șuierat. Uneori, hidrogenul care este eliberat se aprinde cu o flacără galbenă. Această culoare îi este dată de vaporii de sodiu. Dacă nu are loc aprinderea, hidrogenul poate fi aprins. Cu toate acestea, se sting bucăți de sodiu mai mici decât un bob de grâu.

În urma reacției, se formează un alcali, care acționează asupra fenolftaleinei, astfel încât o bucată de sodiu lasă o urmă de zmeură. La sfârșitul experimentului, aproape toată apa din cristalizator va deveni purpurie.

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

Pereții matriței trebuie să fie fără grăsimi și alți contaminanți. Dacă este necesar, se spală cu o soluție alcalină, altfel sodiul se lipește de pereți, iar cristalizatorul se poate crăpa.

Experimentul trebuie efectuat într-o mască de protecție sau ochelari de protecție. Păstrați o anumită distanță în timpul reacției și nu vă aplecați niciodată deasupra cristalizatorului. Contactul cu sodiu topit sau stropi de alcali în ochi amenință cu orbirea aproape garantată.

Sursa www.chemistry-chemists.com

Cel mai interesant subiect la lecțiile de chimie din școală a fost tema proprietăților metalelor active. Nu ni s-a oferit doar material teoretic, ci am demonstrat și experimente interesante. Probabil că toată lumea își amintește cum profesorul a aruncat o bucată mică de metal în apă și s-a repezit peste suprafața lichidului și s-a aprins. În acest articol, vom înțelege cum are loc reacția sodiului și apei, de ce metalul explodează.

Sodiul metalic este o substanță argintie, similară ca densitate cu săpunul sau parafina. Sodiul se caracterizează printr-o bună conductivitate termică și electrică. De aceea este folosit în industrie, în special pentru fabricarea bateriilor.

Sodiul este foarte reactiv. Adesea, reacțiile au loc cu eliberarea unei cantități mari de căldură. Uneori este însoțită de aprindere sau explozie. Lucrul cu metale active necesită o bună pregătire informativă și experiență. Sodiul poate fi depozitat numai în recipiente bine închise sub un strat de ulei, deoarece metalul se oxidează rapid în aer.

Cea mai populară reacție a sodiului este interacțiunea sa cu apa. În timpul reacției sodiului plus apă, se formează un alcalin și hidrogen:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

Hidrogenul este oxidat de oxigenul din aer și explodează, lucru pe care l-am observat în timpul experimentului școlar.

Studii de reacție ale oamenilor de știință din Republica Cehă

Reacția sodiului cu apa este foarte simplu de înțeles: interacțiunea substanțelor duce la formarea de gaz H2, care, la rândul său, este oxidat cu O2 în aer și se aprinde. Totul pare a fi simplu. Dar profesorul Pavel Jungvirt de la Academia Cehă de Științe nu a crezut așa.

Faptul este că în timpul reacției nu se formează doar hidrogen, ci și vapori de apă, deoarece se eliberează o cantitate mare de energie, apa se încălzește și se evaporă. Deoarece sodiul are o densitate scăzută, perna de abur trebuie să-l împingă în sus, izolându-l de apă. Reacția ar trebui să se stingă, dar nu se stinge.

Jungwirth a decis să studieze acest proces în detaliu și a filmat experimentul cu o cameră de mare viteză. Procesul a fost filmat la 10.000 de cadre pe secundă și vizualizat cu încetinitorul de 400x. Oamenii de știință au observat că metalul, pătrunzând în lichid, începe să elibereze procese sub formă de vârfuri. Acest lucru se explică după cum urmează:

• Metalele alcaline, odată ajunse în apă, încep să acționeze ca un donator de electroni și să elibereze particule încărcate negativ.
• O bucată de metal capătă o sarcină pozitivă.
• Protonii încărcați pozitiv încep să se respingă unul pe altul, formând excrescențe metalice.
• Procesele Spike străpung perna de vapori, suprafața de contact a reactanților crește, iar reacția se intensifică.

Cum se efectuează un experiment

Pe lângă hidrogen, în timpul reacției apei și sodiului se formează alcalii. Pentru a verifica acest lucru, puteți folosi orice indicator: turnesol, fenolftaleină sau metil portocală. Fenolftaleina va fi cel mai ușor de lucrat, deoarece este incoloră într-un mediu neutru și reacția va fi mai ușor de observat.

Pentru a efectua un experiment aveți nevoie de:

1. Se toarnă apă distilată în cristalizator, astfel încât să ocupe mai mult de jumătate din volumul vasului.
2. Adăugați câteva picături de indicator în lichid.
3. Tăiați o bucată de sodiu, de mărimea unei jumătăți de mazăre. Pentru a face acest lucru, utilizați un bisturiu sau un cuțit subțire. Trebuie să tăiați metalul într-un recipient, fără a da vina pe sodiul din ulei, pentru a evita oxidarea.
4. Scoateți o bucată de sodiu din borcan cu penseta și ștergeți cu hârtie de filtru pentru a îndepărta uleiul.
5. Aruncați sodiul în apă și observați procesul de la distanță sigură.

Toate instrumentele utilizate în experiment trebuie să fie curate și uscate.

Veți vedea că sodiul nu se scufundă în apă, ci rămâne la suprafață, ceea ce se explică prin densitatea substanțelor. Sodiul va începe să reacționeze cu apa, eliberând căldură. Din aceasta, metalul se va topi și se va transforma într-o picătură. Această picătură va începe să se miște activ prin apă, emițând un șuierat caracteristic. Dacă bucata de sodiu nu era prea mică, s-ar aprinde cu o flacără galbenă. Dacă piesa era prea mare, s-ar putea produce o explozie.

Apa își va schimba și culoarea. Acest lucru se datorează eliberării de alcali în apă și colorării indicatorului dizolvat în acesta. Fenolftaleina va deveni roz, albastru turnesol și galben metil portocaliu.

Este periculos

Interacțiunea sodiului cu apa este foarte periculoasă. În timpul experimentului, puteți suferi răni grave. Hidroxidul, peroxidul și oxidul de sodiu, care se formează în timpul reacției, pot coroda pielea. Stropii de alcali pot ajunge în ochi și pot provoca arsuri grave și chiar orbire.

Manipularea cu metale active trebuie efectuată în laboratoare chimice sub supravegherea unui asistent de laborator care are experiență în lucrul cu metale alcaline.

1. Lucrați exclusiv în ochelari de protecție.
2. În niciun caz nu trebuie să vă aplecați peste vas când metalul este pe apă.
3. Îndepărtați-vă de matriță câțiva metri imediat după ce metalul este aruncat în apă.
4. Fiți întotdeauna pregătiți, deoarece o explozie poate avea loc în orice moment.
5. Nu vă apropiați de catalizator până nu sunteți sigur că reacția sa încheiat.

Proprietățile sodiului metalic: Video