آیا سدیم با آب واکنش نشان می دهد؟ اسرار واکنش سدیم فلزی با آب

جالب ترین مبحث درس شیمی مدرسه خواص فلزات فعال بود. نه تنها مطالب نظری به ما داده شد، بلکه آزمایشات جالبی نیز نشان داده شد. احتمالاً همه به یاد دارند که معلم چگونه یک تکه فلز کوچک را به داخل آب پرتاب کرد و آن را در امتداد سطح مایع هجوم آورد و مشتعل شد. در این مقاله خواهیم فهمید که واکنش سدیم و آب چگونه رخ می دهد و چرا فلز منفجر می شود.

فلز سدیم ماده ای نقره ای است که از نظر چگالی شبیه صابون یا پارافین است. سدیم با هدایت حرارتی و الکتریکی خوب مشخص می شود. به همین دلیل است که از آن در صنعت، به ویژه برای ساخت باتری استفاده می شود.

سدیم از نظر شیمیایی بسیار واکنش پذیر است. اغلب واکنش ها با انتشار مقادیر زیادی گرما رخ می دهد. گاهی اوقات با آتش سوزی یا انفجار همراه است. کار با فلزات فعال نیازمند آموزش و تجربه اطلاعاتی خوب است. سدیم را فقط می توان در ظروف دربسته و زیر لایه ای از روغن ذخیره کرد، زیرا فلز به سرعت در هوا اکسید می شود.

محبوب ترین واکنش سدیم برهمکنش آن با آب است. واکنش سدیم به اضافه آب باعث تولید قلیایی و هیدروژن می شود:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

هیدروژن توسط اکسیژن هوا اکسید می شود و منفجر می شود، چیزی که ما در آزمایش مدرسه مشاهده کردیم.

مطالعات واکنش توسط دانشمندان جمهوری چک

درک واکنش سدیم با آب بسیار ساده است: برهمکنش مواد منجر به تشکیل گاز H2 می شود که به نوبه خود توسط O2 در هوا اکسید شده و مشتعل می شود. ساده به نظر می رسد. اما پروفسور پاول جونگویرت از آکادمی علوم چک چنین فکر نمی کرد.

واقعیت این است که در طی واکنش، نه تنها هیدروژن، بلکه بخار آب نیز تشکیل می شود، از آنجایی که مقدار زیادی انرژی آزاد می شود، آب گرم می شود و تبخیر می شود. از آنجایی که سدیم چگالی کمی دارد، بالشتک بخار باید آن را به سمت بالا فشار دهد و آن را از آب جدا کند. واکنش باید خاموش شود، اما اینطور نیست.

Jungwirth تصمیم گرفت این فرآیند را به طور دقیق مطالعه کند و از این آزمایش با یک دوربین پرسرعت فیلمبرداری کرد. این فرآیند با سرعت 10 هزار فریم در ثانیه فیلمبرداری شد و با حرکت آهسته 400 برابر مشاهده شد. دانشمندان متوجه شدند که فلز با ورود به مایع شروع به تولید فرآیندهایی به شکل سنبله می کند. توضیحات به شرح ذیل می باشد:

• فلزات قلیایی، هنگامی که در آب قرار می گیرند، به عنوان اهداکننده الکترون شروع به عمل کرده و ذرات باردار منفی را منتشر می کنند.
• یک قطعه فلز بار مثبت پیدا می کند.
• پروتون های دارای بار مثبت شروع به دفع یکدیگر می کنند و زائده های فلزی را تشکیل می دهند.
• شاخه های خوشه مانند بالشتک بخار را سوراخ می کنند، سطح تماس مواد واکنش دهنده افزایش می یابد و واکنش تشدید می شود.

نحوه انجام آزمایش

علاوه بر هیدروژن، قلیایی نیز در واکنش آب و سدیم تشکیل می شود. برای بررسی این، می توانید از هر شاخص استفاده کنید: تورنسل، فنل فتالئین یا متیل اورانژ. کار با فنل فتالئین ساده تر خواهد بود، زیرا در یک محیط خنثی بی رنگ است و مشاهده واکنش آسان تر خواهد بود.

برای انجام آزمایش شما نیاز دارید:

1. آب مقطر را داخل کریستالایزر بریزید تا بیش از نیمی از حجم ظرف را اشغال کند.
2. چند قطره نشانگر به مایع اضافه کنید.
3. یک تکه سدیم به اندازه نصف نخود خرد کنید. برای این کار از یک چاقوی جراحی یا یک چاقوی نازک استفاده کنید. برای جلوگیری از اکسید شدن باید فلز را در ظرفی بدون برداشتن سدیم از روغن برش دهید.
4. تکه سدیم را با موچین از شیشه خارج کرده و با کاغذ صافی پاک کنید تا روغن آن گرفته شود.
5. سدیم را داخل آب بریزید و از فاصله ایمن روند را مشاهده کنید.

تمام وسایل مورد استفاده در آزمایش باید تمیز و خشک باشند.

خواهید دید که سدیم به دلیل چگالی مواد در آب فرو نمی رود، بلکه روی سطح باقی می ماند. سدیم شروع به واکنش با آب می کند و گرما را آزاد می کند. این باعث ذوب شدن فلز و تبدیل شدن آن به قطره می شود. این قطره شروع به حرکت فعال در آب می کند و صدای خش خش مشخصی را منتشر می کند. اگر قطعه سدیم خیلی کوچک نبود با شعله زرد روشن می شود. اگر قطعه خیلی بزرگ بود، ممکن است انفجار رخ دهد.

رنگ آب نیز تغییر خواهد کرد. این با انتشار قلیایی در آب و رنگ آمیزی نشانگر حل شده در آن توضیح داده می شود. فنل فتالئین صورتی، آبی تورنسل و زرد متیل نارنجی خواهد شد.

آیا این خطرناک است

تداخل سدیم با آب بسیار خطرناک است. ممکن است در طول آزمایش صدمات جدی رخ دهد. هیدروکسید، پراکسید و اکسید سدیمی که در طی واکنش تشکیل می شوند می توانند پوست را خورده کنند. پاشیدن قلیایی می تواند به چشم شما نفوذ کند و باعث سوختگی جدی و حتی کوری شود.

دستکاری با فلزات فعال باید در آزمایشگاه های شیمیایی زیر نظر دستیار آزمایشگاهی که تجربه کار با فلزات قلیایی را دارد انجام شود.

1. فقط با عینک ایمنی کار کنید.
2. هنگامی که فلز روی آب قرار دارد هرگز روی ظرف خم نکنید.
3. بلافاصله پس از پرتاب فلز به داخل آب، چند متر از کریستالایزر فاصله بگیرید.
4. همیشه آماده باشید، زیرا هر لحظه ممکن است انفجار رخ دهد.
5. تا زمانی که مطمئن نشدید که واکنش کامل شده است به کاتالیزور نزدیک نشوید.

خواص فلز سدیم: ویدئو

سدیم- عنصر دوره 3 و گروه IA جدول تناوبی، شماره سریال 11. فرمول الکترونیکی اتم 3s 1، حالت های اکسیداسیون +1 و 0 است. دارای الکترونگاتیوی پایین (0.93)، فقط خواص فلزی (اساسی) را نشان می دهد. نمک های متعدد و ترکیبات دوتایی را (به عنوان کاتیون) تشکیل می دهد. تقریبا تمام نمک های سدیم در آب بسیار محلول هستند.

در طبیعت - پنجمتوسط عنصر فراوانی شیمیایی (دومین عنصر در میان
فلزات)، تنها به شکل ترکیبات یافت می شود. یک عنصر حیاتی برای همه موجودات.

سدیم، کاتیون سدیم و ترکیبات آن شعله مشعل گاز را به رنگ زرد روشن رنگ می کنند. تشخیص کیفی).

سدیم Na فلز نقره ای سفید، سبک، نرم (با چاقو قابل برش است)، کم ذوب. سدیم را در نفت سفید ذخیره کنید. با جیوه یک آلیاژ مایع تشکیل می دهد - آمالگام(تا 0.2٪ Na).

بسیار واکنش پذیر، در هوای مرطوب، سدیم به آرامی با یک فیلم هیدروکسید پوشیده می شود و درخشندگی خود را از دست می دهد (کدر می شود):

سدیم از نظر شیمیایی فعال و یک عامل کاهنده قوی است. در هوا در حرارت متوسط ​​(>250 درجه سانتیگراد) مشتعل می شود، با غیر فلزات واکنش نشان می دهد:

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

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

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

بسیار طوفانی و با عالی exo-اثر واکنش سدیم با آب:

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

از گرمای واکنش، قطعات سدیم به شکل گلوله‌هایی ذوب می‌شوند که به دلیل آزاد شدن H2 به طور تصادفی شروع به حرکت می‌کنند. این واکنش با کلیک های شدید ناشی از انفجار گاز منفجر کننده (H2 + O2) همراه است. محلول به رنگ زرشکی با فنل فتالئین (محیط قلیایی) است.

در سری ولتاژ، سدیم به طور قابل توجهی در سمت چپ هیدروژن قرار دارد؛ هیدروژن را از اسیدهای رقیق HC1 و H 2 SO 4 (به دلیل H 2 0 و H) جابجا می کند.

اعلام وصولسدیم در صنعت:

(همچنین آماده سازی NaOH را در زیر ببینید).

سدیم برای تولید Na 2 O 2 ، NaOH ، NaH و همچنین در سنتز آلی استفاده می شود. سدیم مذاب به عنوان خنک کننده در راکتورهای هسته ای عمل می کند و سدیم گازی به عنوان پرکننده برای لامپ های بیرونی با نور زرد استفاده می شود.

اکسید سدیم Na 2 O. اکسید پایه. سفید، دارای ساختار یونی (Na +) 2 O 2-. از نظر حرارتی پایدار است، با حرارت دادن به آرامی تجزیه می شود، تحت فشار بیش از حد بخار سدیم ذوب می شود. به رطوبت و دی اکسید کربن موجود در هوا حساس است. به شدت با آب (یک محلول قلیایی قوی تشکیل می شود)، اسیدها، اکسیدهای اسیدی و آمفوتریک، اکسیژن (تحت فشار) واکنش می دهد. برای سنتز نمک های سدیم استفاده می شود. وقتی سدیم در هوا می سوزد تشکیل نمی شود.

معادلات مهم ترین واکنش ها:

اعلام وصول:تجزیه حرارتی Na 2 O 2 (نگاه کنید به)، و همچنین همجوشی Na و NaOH، Na و Na2O2:

2Na + 2NaOH = 2Na a O + H2 (600 درجه سانتیگراد)

2Na + Na2O2 = 2Na و O (130-200 درجه سانتیگراد)

پراکسید سدیم Na 2 O 2 . اتصال باینری سفید، رطوبت گیر. ساختار یونی (Na +) 2 O 2 2- دارد. هنگامی که گرم می شود، تحت فشار اضافی O 2 تجزیه شده و ذوب می شود. دی اکسید کربن را از هوا جذب می کند. به طور کامل با آب و اسیدها تجزیه می شود (آزاد شدن O2 در هنگام جوش - واکنش کیفی به پراکسیدها). عامل اکسید کننده قوی، عامل کاهنده ضعیف. برای بازسازی اکسیژن در دستگاه‌های تنفسی مستقل (واکنش با CO 2)، به عنوان جزئی از سفیدکننده‌های پارچه و کاغذ استفاده می‌شود. معادلات مهم ترین واکنش ها:

اعلام وصول: احتراق Na در هوا.

هیدروکسید سدیم NaOH. هیدروکسید پایه، قلیایی، نام فنی سود سوزآور است. بلورهای سفید با ساختار یونی (Na +) (OH -). در هوا حل می شود و رطوبت و دی اکسید کربن را جذب می کند (NaHCO 3 تشکیل می شود). بدون تجزیه ذوب می شود و می جوشد. باعث سوختگی شدید پوست و چشم می شود.

بسیار محلول در آب (با exo-اثر، +56 کیلوژول). با اکسیدهای اسید واکنش می دهد، اسیدها را خنثی می کند، باعث عملکرد اسید در اکسیدهای آمفوتریک و هیدروکسیدها می شود:

محلول NaOH شیشه را خورده (NaSiO3 تشکیل می شود) و سطح آلومینیوم را خورده می کند (Na و H2 تشکیل می شوند).

اعلام وصول NaOH در صنعت:

الف) الکترولیز محلول NaCl بر روی یک کاتد بی اثر

ب) الکترولیز محلول NaCl بر روی کاتد جیوه (روش آمالگام):

(جیوه آزاد شده به الکترولیز برگردانده می شود).

سود سوزآور مهمترین ماده اولیه صنایع شیمیایی است. برای تولید نمک های سدیم، سلولز، صابون، رنگ ها و الیاف مصنوعی استفاده می شود. به عنوان خشک کن گاز؛ معرف در بازیابی از مواد خام ثانویه و تصفیه قلع و روی. هنگام پردازش سنگ معدن آلومینیوم (بوکسیت).

سدیم یک فلز بسیار واکنش پذیر است که با بسیاری از مواد واکنش می دهد. واکنش های مربوط به سدیم می تواند به شدت رخ دهد و گرمای قابل توجهی تولید کند. در این حالت، احتراق و حتی انفجار اغلب رخ می دهد. برای کار ایمن با سدیم، لازم است درک روشنی از خواص فیزیکی و شیمیایی آن داشته باشید.

سدیم فلزی سبک (با چگالی 0.97 گرم بر سانتی متر مکعب)، نرم و قابل ذوب (ذوب 97.86 درجه سانتی گراد) است. سختی آن شبیه پارافین یا صابون است. در هوا، سدیم خیلی سریع اکسید می شود و با یک لایه خاکستری پوشیده می شود که از پراکسید Na2O2 و کربنات تشکیل شده است، بنابراین سدیم در شیشه های دربسته زیر لایه ای از نفت سفید یا روغن بی آب ذخیره می شود.

یک تکه سدیم به اندازه لازم بدون برداشتن فلز از نفت سفید با استفاده از چاقو یا چاقوی جراحی بریده می شود. سدیم با موچین از شیشه خارج می شود. همه ابزارها باید خشک باشند! پس از این، سدیم از بقایای نفت سفید با استفاده از کاغذ صافی آزاد می شود. در برخی موارد، فلز با چاقوی جراحی تمیز می شود تا لایه پراکسید از بین برود، زیرا تماس پراکسید با سطح سدیم تازه می تواند منجر به انفجار شود. سدیم را نباید با دست استفاده کرد. ضایعات سدیم با حرارت کم زیر لایه ای از نفت سفید ذوب می شوند.

تحت هیچ شرایطی ظروف حاوی سدیم نباید با آب شسته شوند - این می تواند منجر به انفجار با عواقب غم انگیز شود. باقی مانده های سدیم با افزودن الکل از بین می روند، تنها در این صورت می توان از آب استفاده کرد.

استفاده از عینک ایمنی هنگام کار با سدیم ضروری است. هرگز فراموش نکنید که با چه چیزی سر و کار دارید - یک انفجار ممکن است در غیرمنتظره ترین و نامناسب ترین لحظه رخ دهد و شما باید برای این کار آماده باشید.

واکنش سدیم با آب

کریستالایزر را 3/4 پر از آب کنید و چند قطره فنل فتالئین به آن اضافه کنید. یک تکه سدیم به اندازه نیم نخود را داخل کریستالایزر بریزید. سدیم روی سطح باقی می ماند زیرا از آب سبک تر است. قطعه شروع به واکنش فعال با آب می کند و هیدروژن آزاد می کند. از گرمای واکنش، فلز ذوب می شود و به یک قطره نقره ای تبدیل می شود که به طور فعال در امتداد سطح آب می چرخد. همزمان صدای خش خش به گوش می رسد. گاهی اوقات هیدروژنی که آزاد می شود با شعله زرد روشن می شود. بخار سدیم این رنگ را به آن می دهد. اگر احتراق رخ ندهد، هیدروژن می تواند مشتعل شود. با این حال، قطعات سدیم کوچکتر از یک دانه گندم خاموش می شوند.

در نتیجه واکنش، قلیایی تشکیل می شود که روی فنل فتالئین اثر می گذارد، بنابراین یک تکه سدیم یک دنباله تمشک را پشت سر می گذارد. در پایان آزمایش، تقریباً تمام آب کریستالایزر به رنگ زرشکی در می آید.

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

دیواره های کریستالایزر باید عاری از چربی و سایر آلودگی ها باشد. در صورت لزوم، آنها را با محلول قلیایی شستشو می دهند، در غیر این صورت سدیم به دیواره ها می چسبد و کریستالایزر ممکن است ترک بخورد.

آزمایش باید با پوشیدن ماسک محافظ یا عینک ایمنی انجام شود. در حین واکنش فاصله مشخصی را رعایت کنید و به هیچ عنوان روی کریستالایزر خم نشوید. پاشیدن سدیم مذاب یا قلیایی به چشم شما می تواند منجر به نابینایی تقریبا تضمینی شود.

منبع www.chemistry-chemists.com