Topik yang paling menarik dalam pelajaran kimia sekolah adalah sifat-sifat logam aktif. Kami tidak hanya diberikan materi teori, tetapi juga eksperimen menarik yang diperlihatkan. Mungkin semua orang ingat bagaimana guru melemparkan sepotong kecil logam ke dalam air, dan logam itu mengalir ke permukaan cairan dan terbakar. Pada artikel ini kita akan memahami bagaimana reaksi natrium dan air terjadi dan mengapa logam meledak.
Logam natrium adalah zat berwarna keperakan, kepadatannya mirip dengan sabun atau parafin. Natrium dicirikan oleh konduktivitas termal dan listrik yang baik. Oleh karena itu digunakan dalam industri, khususnya untuk pembuatan baterai.
Natrium sangat reaktif secara kimia. Seringkali reaksi terjadi dengan pelepasan panas dalam jumlah besar. Terkadang hal ini disertai dengan kebakaran atau ledakan. Bekerja dengan logam aktif memerlukan pelatihan informasi dan pengalaman yang baik. Natrium hanya dapat disimpan dalam wadah tertutup rapat di bawah lapisan minyak, karena logamnya cepat teroksidasi di udara.
Reaksi natrium yang paling populer adalah interaksinya dengan air. Reaksi natrium ditambah air menghasilkan basa dan hidrogen:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Hidrogen dioksidasi oleh oksigen dari udara dan meledak, seperti yang kami amati selama percobaan di sekolah.
Studi reaksi oleh para ilmuwan dari Republik Ceko
Reaksi natrium dengan air sangat mudah dipahami: interaksi zat-zat tersebut mengarah pada pembentukan gas H2, yang selanjutnya dioksidasi oleh O2 di udara dan terbakar. Tampaknya sederhana. Namun Profesor Pavel Jungvirt dari Akademi Ilmu Pengetahuan Ceko tidak berpendapat demikian.
Faktanya adalah bahwa selama reaksi, tidak hanya hidrogen yang terbentuk, tetapi juga uap air, karena sejumlah besar energi dilepaskan, air memanas dan menguap. Karena natrium mempunyai massa jenis yang rendah, bantalan uap harus mendorongnya ke atas, mengisolasinya dari air. Reaksinya seharusnya mereda, tapi ternyata tidak.
Jungwirth memutuskan untuk mempelajari proses ini secara mendetail dan memfilmkan eksperimen tersebut dengan kamera berkecepatan tinggi. Prosesnya difilmkan pada 10 ribu frame per detik dan dilihat pada gerakan lambat 400x. Para ilmuwan telah memperhatikan bahwa logam, ketika memasuki cairan, mulai menghasilkan proses dalam bentuk duri. Hal ini dijelaskan sebagai berikut:
- Logam alkali, begitu berada di dalam air, mulai bertindak sebagai donor elektron dan mengeluarkan partikel bermuatan negatif.
- Sepotong logam memperoleh muatan positif.
- Proton bermuatan positif mulai saling tolak menolak, membentuk pelengkap logam.
- Tunas berbentuk paku menembus bantalan uap, permukaan kontak zat yang bereaksi meningkat, dan reaksi meningkat.
Cara melakukan percobaan
Selain hidrogen, alkali terbentuk selama reaksi air dan natrium. Untuk memeriksanya, Anda dapat menggunakan indikator apa pun: lakmus, fenolftalein, atau jingga metil. Akan lebih mudah untuk bekerja dengan fenolftalein, karena tidak berwarna dalam lingkungan netral dan reaksinya akan lebih mudah diamati.
Untuk melakukan percobaan yang Anda butuhkan:
- Tuangkan air sulingan ke dalam alat kristalisasi sehingga menempati lebih dari setengah volume wadah.
- Tambahkan beberapa tetes indikator ke dalam cairan.
- Potong sepotong natrium seukuran setengah kacang polong. Untuk melakukan ini, gunakan pisau bedah atau pisau tipis. Anda perlu memotong logam dalam wadah tanpa menghilangkan natrium dari minyak untuk menghindari oksidasi.
- Keluarkan potongan natrium dari stoples dengan pinset dan bersihkan dengan kertas saring untuk menghilangkan minyak.
- Buang natrium ke dalam air dan amati prosesnya dari jarak yang aman.
Semua instrumen yang digunakan dalam percobaan harus bersih dan kering.
Anda akan melihat bahwa natrium tidak tenggelam ke dalam air, tetapi tetap berada di permukaan karena kepadatan zatnya. Natrium akan mulai bereaksi dengan air dan melepaskan panas. Hal ini akan menyebabkan logam meleleh dan berubah menjadi tetesan. Tetesan ini akan mulai aktif bergerak di dalam air, mengeluarkan suara mendesis yang khas. Jika potongan natrium tidak terlalu kecil, maka akan menyala dengan nyala kuning. Jika potongannya terlalu besar, ledakan bisa terjadi.
Airnya juga akan berubah warna. Hal ini dijelaskan oleh pelepasan alkali ke dalam air dan pewarnaan indikator yang terlarut di dalamnya. Fenolftalein akan berubah warna menjadi merah muda, lakmus menjadi biru, dan metil jingga menjadi kuning.
Apa ini berbahaya
Interaksi natrium dengan air sangat berbahaya. Cedera serius mungkin terjadi selama percobaan. Hidroksida, peroksida, dan natrium oksida yang terbentuk selama reaksi dapat menimbulkan korosi pada kulit. Percikan alkali dapat masuk ke mata Anda dan menyebabkan luka bakar serius dan bahkan kebutaan.
Manipulasi dengan logam aktif sebaiknya dilakukan di laboratorium kimia di bawah pengawasan asisten laboratorium yang berpengalaman menangani logam alkali.
- Bekerja secara eksklusif dengan kacamata pengaman.
- Jangan pernah bersandar di atas bejana saat logam berada di atas air.
- Menjauhlah beberapa meter dari alat kristalisasi segera setelah logam dibuang ke dalam air.
- Selalu bersiap, karena ledakan bisa terjadi kapan saja.
- Jangan mendekati katalis sampai Anda yakin bahwa reaksi telah selesai.
Sifat logam natrium: Video
Sodium- unsur periode ke-3 dan golongan IA pada Tabel Periodik, nomor urut 11. Rumus elektronik atom adalah 3s 1, bilangan oksidasi +1 dan 0. Ia memiliki keelektronegatifan rendah (0,93), hanya menunjukkan sifat logam (basa). Membentuk (sebagai kation) banyak garam dan senyawa biner. Hampir semua garam natrium sangat larut dalam air.
Di alam - kelima berdasarkan kelimpahan kimia unsur (kedua di antara
logam), hanya ditemukan dalam bentuk senyawa. Elemen penting untuk semua organisme.
Natrium, kation natrium dan senyawanya mewarnai nyala api kompor gas dengan warna kuning cerah ( deteksi kualitatif).
Sodium Tidak. Logam berwarna putih keperakan, ringan, lunak (dapat dipotong dengan pisau), titik leleh rendah. Simpan natrium dalam minyak tanah. Membentuk paduan cair dengan merkuri - campuran(hingga 0,2% Na).
Sangat reaktif, di udara lembab natrium perlahan-lahan tertutup lapisan hidroksida dan kehilangan kilaunya (menodai):
Natrium aktif secara kimia dan merupakan zat pereduksi kuat. Menyala di udara pada pemanasan sedang (>250 °C), bereaksi dengan non-logam:
2Na + O2 = Na2O2 2Na + H2 = 2NaH
2Na + CI2 = 2NaCl 2Na + S = Na2S
6Na + N2 = 2Na3N 2Na + 2C = Na2C2
Sangat badai dan hebat ekso-efek natrium bereaksi dengan air:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2^ + 368 kJ
Karena panasnya reaksi, potongan natrium melebur menjadi bola-bola, yang mulai bergerak secara acak karena pelepasan H2. Reaksi tersebut disertai dengan bunyi klik yang tajam akibat ledakan gas yang meledak (H 2 + O 2). Larutannya diwarnai merah tua dengan fenolftalein (media basa).
Dalam rangkaian tegangan, natrium berada jauh di sebelah kiri hidrogen; ia menggantikan hidrogen dari asam encer HC1 dan H 2 SO 4 (karena H 2 0 dan H).
Kuitansi natrium dalam industri:
(lihat juga persiapan NaOH di bawah).
Natrium digunakan untuk menghasilkan Na 2 O 2, NaOH, NaH, serta dalam sintesis organik. Natrium cair berfungsi sebagai pendingin dalam reaktor nuklir, dan gas natrium digunakan sebagai pengisi lampu luar ruangan dengan lampu kuning.
Natrium oksida Na 2 O. Oksida basa. Berwarna putih, mempunyai struktur ionik (Na +) 2 O 2-. Stabil secara termal, terurai perlahan saat dipanaskan, meleleh di bawah tekanan uap Na berlebih. Sensitif terhadap kelembaban dan karbon dioksida di udara. Bereaksi kuat dengan air (larutan basa kuat terbentuk), asam, oksida asam dan amfoter, oksigen (di bawah tekanan). Digunakan untuk sintesis garam natrium. Tidak terbentuk ketika natrium dibakar di udara.
Persamaan reaksi yang paling penting:
Kuitansi: dekomposisi termal Na 2 O 2 (lihat), serta peleburan Na dan NaOH, Na dan Na2O2:
2Na + 2NaOH = 2Na a O + H2 (600 °C)
2Na + Na2O2 = 2Na dan O (130-200 °C)
Natrium peroksida Tidak 2 HAI 2 . Koneksi biner. Putih, higroskopis. Ia memiliki struktur ionik (Na +) 2 O 2 2-. Saat dipanaskan, ia terurai dan meleleh di bawah tekanan berlebih O 2 . Menyerap karbon dioksida dari udara. Terurai sempurna dengan air dan asam (pelepasan O2 selama perebusan - reaksi kualitatif terhadap peroksida). Oksidator kuat, agen pereduksi lemah. Ini digunakan untuk regenerasi oksigen dalam alat pernapasan mandiri (reaksi dengan CO 2), sebagai komponen pemutih kain dan kertas. Persamaan reaksi yang paling penting:
Kuitansi: pembakaran Na di udara.
Natrium hidroksida NaOH. Hidroksida basa, alkali, nama teknisnya adalah soda kaustik. Kristal berwarna putih dengan struktur ionik (Na +)(OH -). Ini larut di udara, menyerap kelembaban dan karbon dioksida (NaHCO 3 terbentuk). Meleleh dan mendidih tanpa terurai. Menyebabkan luka bakar parah pada kulit dan mata.
Sangat larut dalam air (dengan ekso-efek, +56 kJ). Bereaksi dengan oksida asam, menetralkan asam, menyebabkan fungsi asam pada oksida amfoter dan hidroksida:
Larutan NaOH menimbulkan korosi pada kaca (terbentuknya NaSiO3) dan terkorosi pada permukaan aluminium (terbentuknya Na dan H2).
Kuitansi NaOH dalam industri:
a) elektrolisis larutan NaCl pada katoda inert
b) elektrolisis larutan NaCl pada katoda merkuri (metode amalgam):
(merkuri yang dilepaskan dikembalikan ke elektroliser).
Soda kaustik adalah bahan baku terpenting dalam industri kimia. Digunakan untuk memproduksi garam natrium, selulosa, sabun, pewarna dan serat buatan; sebagai pengering gas; reagen dalam perolehan kembali bahan baku sekunder dan pemurnian timah dan seng; saat mengolah bijih aluminium (bauksit).
Natrium adalah logam yang sangat reaktif yang bereaksi dengan banyak zat. Reaksi yang melibatkan natrium dapat terjadi dengan hebat dan menghasilkan panas yang signifikan. Dalam hal ini sering terjadi penyalaan bahkan ledakan. Untuk bekerja dengan aman dengan natrium, diperlukan pemahaman yang jelas tentang sifat fisik dan kimianya.
Natrium adalah logam ringan (massa jenis 0,97 g/cm3), lunak, dan dapat melebur (meleleh 97,86° C). Kekerasannya menyerupai parafin atau sabun. Di udara, natrium teroksidasi dengan sangat cepat, menjadi tertutup lapisan abu-abu, yang terdiri dari Na2O2 peroksida dan karbonat, sehingga natrium disimpan dalam stoples yang tertutup rapat di bawah lapisan minyak tanah atau minyak anhidrat.
Sepotong natrium dengan ukuran yang dibutuhkan dipotong tanpa mengeluarkan logam dari minyak tanah, menggunakan pisau atau pisau bedah. Natrium dikeluarkan dari toples menggunakan pinset. Semua alat harus kering! Setelah itu, natrium dibebaskan dari sisa minyak tanah menggunakan kertas saring. Dalam beberapa kasus, logam dibersihkan dengan pisau bedah untuk menghilangkan lapisan peroksida, karena kontak peroksida dengan permukaan natrium segar dapat menyebabkan ledakan. Natrium tidak boleh ditangani dengan tangan. Sisa natrium menyatu dengan api kecil di bawah lapisan minyak tanah.
Dalam situasi apa pun piring yang mengandung natrium tidak boleh dicuci dengan air - ini dapat menyebabkan ledakan dengan konsekuensi yang tragis. Residu natrium dihilangkan dengan menambahkan alkohol, baru kemudian air dapat digunakan.
Penting untuk memakai kacamata pengaman saat bekerja dengan natrium. Jangan pernah melupakan apa yang Anda hadapi - ledakan dapat terjadi pada saat yang paling tidak terduga dan tidak tepat, dan Anda harus bersiap menghadapinya.
Reaksi natrium dengan air
Isi alat kristalisasi 3/4 penuh dengan air dan tambahkan beberapa tetes fenolftalein ke dalamnya. Masukkan natrium seukuran setengah kacang polong ke dalam alat kristalisasi. Natrium akan tetap berada di permukaan karena lebih ringan dari air. Potongan tersebut akan mulai bereaksi aktif dengan air, melepaskan hidrogen. Akibat panasnya reaksi, logam akan meleleh dan berubah menjadi tetesan keperakan yang aktif mengalir di sepanjang permukaan air. Pada saat yang sama, suara mendesis terdengar. Terkadang hidrogen yang dilepaskan menyala dengan nyala kuning. Uap natrium memberi warna ini. Jika penyalaan tidak terjadi, hidrogen dapat tersulut. Namun, potongan natrium yang lebih kecil dari sebutir gandum akan padam.
Sebagai hasil dari reaksi tersebut, suatu alkali terbentuk, yang bekerja pada fenolftalein, sehingga sepotong natrium meninggalkan jejak raspberry. Di akhir percobaan, hampir semua air di dalam alat kristalisasi akan berubah warna menjadi merah tua.
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Dinding alat kristalisasi harus bebas dari minyak dan kontaminan lainnya. Jika perlu, mereka dicuci dengan larutan alkali, jika tidak natrium akan menempel pada dinding dan alat kristalisasi dapat retak.
Eksperimen harus dilakukan dengan memakai masker pelindung atau kacamata pengaman. Selama reaksi, jaga jarak tertentu dan jangan bersandar di atas alat kristalisasi dalam keadaan apa pun. Percikan natrium atau alkali cair ke mata Anda dapat menyebabkan kebutaan.
Sumber www.chemistry-chemists.com
