Metāliskā nātrija reakcijas ar ūdeni noslēpumi. Nātrija reakcija ar ūdeni (sprādzienbīstams) Vara priekšmetu apsudrabošana
Skolas ķīmijas stundās interesantākā tēma bija aktīvo metālu īpašības. Mums tika ne tikai izdalīts teorētiskais materiāls, bet arī demonstrēti interesanti eksperimenti. Droši vien visi atceras, kā skolotāja iemeta ūdenī mazu metāla gabaliņu, un tas metās pa šķidruma virsmu un aizdegās. Šajā rakstā mēs sapratīsim, kā notiek nātrija un ūdens reakcija, kāpēc metāls eksplodē.
Nātrija metāls ir sudraba viela, kuras blīvums ir līdzīgs ziepēm vai parafīnam. Nātriju raksturo laba siltuma un elektriskā vadītspēja. Tāpēc to izmanto rūpniecībā, jo īpaši akumulatoru ražošanā.
Nātrijs ir ļoti reaktīvs. Bieži reakcijas notiek, izdalot lielu daudzumu siltuma. Dažreiz to pavada aizdegšanās vai sprādziens. Darbs ar aktīvajiem metāliem prasa labu informatīvo apmācību un pieredzi. Nātriju var uzglabāt tikai labi noslēgtos traukos zem eļļas slāņa, jo metāls ātri oksidējas gaisā.
Populārākā nātrija reakcija ir tā mijiedarbība ar ūdeni. Nātrija un ūdens reakcijas laikā veidojas sārms un ūdeņradis:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Ūdeņradis oksidējas ar skābekli no gaisa un eksplodē, ko novērojām skolas eksperimenta laikā.
Čehijas zinātnieku reakcijas pētījumi
Nātrija reakciju ar ūdeni ir ļoti vienkārši saprast: vielu mijiedarbības rezultātā veidojas H2 gāze, kas, savukārt, oksidējas ar O2 gaisā un aizdegas. Šķiet, ka viss ir vienkārši. Bet profesors Pāvels Jungvirts no Čehijas Zinātņu akadēmijas tā nedomāja.
Fakts ir tāds, ka reakcijas laikā veidojas ne tikai ūdeņradis, bet arī ūdens tvaiki, jo tiek atbrīvots liels enerģijas daudzums, ūdens uzsilst un iztvaiko. Tā kā nātrija blīvums ir mazs, tvaika spilvenam tas ir jāspiež uz augšu, izolējot to no ūdens. Reakcijai vajadzētu izzust, bet tā nenotiek.
Jungwirth nolēma detalizēti izpētīt šo procesu un nofilmēja eksperimentu ar ātrgaitas kameru. Process tika filmēts ar ātrumu 10 000 kadru sekundē un skatīts 400x palēninājumā. Zinātnieki novērojuši, ka metāls, nokļūstot šķidrumā, sāk izdalīt procesus tapas veidā. Tas ir izskaidrots šādi:
- Sārmu metāli, nonākot ūdenī, sāk darboties kā elektronu donori un izdala negatīvi lādētas daļiņas.
- Metāla gabals iegūst pozitīvu lādiņu.
- Pozitīvi uzlādēti protoni sāk atgrūst viens otru, veidojot metāla izaugumus.
- Spike procesi caurdur tvaika spilvenu, palielinās reaģentu saskares virsma, un reakcija pastiprinās.
Kā veikt eksperimentu
Papildus ūdeņradim ūdens un nātrija reakcijas laikā veidojas sārmi. Lai to pārbaudītu, varat izmantot jebkuru indikatoru: lakmusu, fenolftaleīnu vai metiloranžu. Ar fenolftaleīnu būs visvieglāk strādāt, jo neitrālā vidē tas ir bezkrāsains un reakcija būs vieglāk novērojama.
Lai veiktu eksperimentu, jums ir nepieciešams:
- Ielejiet kristalizētājā destilētu ūdeni tā, lai tas aizņemtu vairāk nekā pusi no trauka tilpuma.
- Pievienojiet šķidrumam dažus pilienus indikatora.
- Nogrieziet nātrija gabalu pusi zirņa lielumā. Lai to izdarītu, izmantojiet skalpeli vai plānu nazi. Lai izvairītos no oksidēšanās, metāls ir jāsagriež traukā, nevis vainojot nātriju no eļļas.
- Ar pinceti izņemiet no burkas nātrija gabalu un noslaukiet ar filtrpapīru, lai noņemtu eļļu.
- Iemetiet nātriju ūdenī un novērojiet procesu no droša attāluma.
Visiem eksperimentā izmantotajiem instrumentiem jābūt tīriem un sausiem.
Jūs redzēsiet, ka nātrijs negrimst ūdenī, bet paliek uz virsmas, kas izskaidrojams ar vielu blīvumu. Nātrijs sāks reaģēt ar ūdeni, izdalot siltumu. No tā metāls izkusīs un pārvērtīsies par pilienu. Šis piliens sāks aktīvi pārvietoties pa ūdeni, izdalot raksturīgu šņākšanu. Ja nātrija gabals nebūtu pārāk mazs, tas aizdegtos ar dzeltenu liesmu. Ja gabals būtu pārāk liels, varētu notikt sprādziens.
Arī ūdens mainīs krāsu. Tas ir saistīts ar sārmu izdalīšanos ūdenī un tajā izšķīdinātā indikatora krāsojumu. Fenolftaleīns kļūs rozā, lakmusa zils un metiloranžs dzeltens.
Vai tas ir bīstami
Nātrija mijiedarbība ar ūdeni ir ļoti bīstama. Eksperimenta laikā jūs varat gūt nopietnas traumas. Hidroksīds, peroksīds un nātrija oksīds, kas veidojas reakcijas laikā, var izraisīt ādas koroziju. Sārmu šļakatas var iekļūt acīs un izraisīt smagus apdegumus un pat aklumu.
Manipulācijas ar aktīvajiem metāliem jāveic ķīmiskajās laboratorijās laboranta uzraudzībā, kuram ir pieredze darbā ar sārmu metāliem.
- Strādājiet tikai ar aizsargbrillēm.
- Nekādā gadījumā nevajadzētu noliekties virs trauka, kad metāls atrodas uz ūdens.
- Tūlīt pēc tam, kad metāls ir iemests ūdenī, attāliniet no veidnes vairākus metrus.
- Esiet vienmēr gatavs, jo sprādziens var notikt jebkurā brīdī.
- Netuvojieties katalizatoram, kamēr neesat pārliecināts, ka reakcija ir beigusies.
Metāla nātrija īpašības: Video
Jums būs nepieciešams nātrija Na un kālija K, destilēts ūdens, fenolftaleīna indikatora spirta šķīdums, kristalizatori, pincetes vai knaibles, skalpelis vai ass nazis un filtrpapīrs.
Kristalizatoros ielej ūdeni un pievieno dažus pilienus fenolftaleīna šķīduma. Izgrieziet ar skalpeli uz filtrpapīra loksnes no maziem, zirņa lieluma sārmu metālu gabaliņiem, “šķēlēm”. Nātrija un kālija gabalus žāvē ar filtrpapīru un nolaiž kristalizatoros. Pirms paņemat citu metāla gabalu, uzmanīgi noslaukiet pincetes galus ar filtrpapīru, lai pudelēs neieplūstu ūdens. Tiek novērotas izkausēta metāla bumbiņas, kas “skrien” pa ūdens virsmu, un kālija lodītes kustība ir straujāka nekā nātrija bumbiņas kustība. Drīz tas iedegas ar purpursarkanu liesmu. Aiz katras “skrienošās” bumbiņas ir aveņu “cilpa”, jo reakciju rezultātā:
2Na + 2H2O \u003d 2NaOH + H2
2K + 2H2O = 2KOH + H2
veidojas sārmu hidroksīds (stipra bāze), kas krāso indikatoru fenolftaleīnu aveņvioletā krāsā.
Metāla izstrādājumus un priekšmetus attīra no netīrumiem, attauko ar sodas šķīdumu, mazgā ūdenī, uz dažām sekundēm iemērc 50% slāpekļskābes šķīdumā un vēlreiz mazgā ar destilētu ūdeni. Sagatavoto produktu 30-50 minūtes patur karstā šķīdumā, kas satur 280 g niķeļa sulfāta heptahidrāta un 100 ml koncentrētas sālsskābes uz 1 litru ūdens. Pēc niķeļa pārklājuma saņemšanas (izrādās, ka tas ir blīvs un spīdīgs), produkts tiek mazgāts ar ūdeni un pulēts ar drānu.
vara kristāli
Ikviens zina, kā audzēt dažādu sāļu kristālus. Bet ne visi var audzēt vara kristālus. Šai neparastajai pieredzei jums būs nepieciešams: CuSO4, galda sāls, skārda gabals un glāze (varat izmantot parasto). No skārda gabala izgriež apli, lai tas brīvi iegultos glāzē. Ielejiet vara sulfāta pulveri (vara sulfātu) glāzē ar 5 mm slāni un piepildiet šo slāni ar sāli. UZMANĪBU! Nejauciet slāņus. Slāņus noslēdz ar filtrpapīra apli un pārklāj ar skārda apli. Sāls šķīdumu ielej glāzē.
Pēc divām nedēļām izaugs diezgan lieli vara kristāli. Lai tie labi saglabātos, ievietojiet tos mēģenē ar sērskābes šķīdumu.
Metālu dedzināšana.
Plaši zināma ir metālu sadegšana skābeklī, hlorā. Mazāk pazīstama ir metālu sadegšana sēra tvaikos. Lielu mēģeni, kas par vienu trešdaļu piepildīta ar sēru, vertikāli nostiprina trijkājā un uzkarsē līdz vārošam sēram. Tad mēģenē tiek nolaists plānas vara stieples saišķis (to var iepriekš uzsildīt) un tiek novērota vardarbīga reakcija.
Dedzinošs nātrijs.
Uz azbesta sieta uzliek filtrpapīra loksni, kas bagātīgi samitrināta ar ūdeni. Tad uz papīra uzliek nātrija gabalu. Nātrijs reaģē ar ūdeni, izdalās enerģijas dēļ kūst, spontāni aizdegas un deg ar spilgti dzeltenu liesmu. Izdalītais ūdeņradis un filtrpapīrs tiek iekļauti degšanas reakcijā.
Metāla priekšmetu niķelēšana.
Metāla izstrādājumus un priekšmetus attīra no netīrumiem, attauko ar sodas šķīdumu, mazgā ūdenī, uz dažām sekundēm iemērc 50% slāpekļskābes šķīdumā un vēlreiz mazgā ar destilētu ūdeni. Sagatavoto produktu 30-50 minūtes patur karstā šķīdumā, kas satur 280 g niķeļa sulfāta heptahidrāta un 100 ml koncentrētas sālsskābes uz 1 litru ūdens. Pēc niķeļa pārklājuma iegūšanas (tas izrādās blīvs un spīdīgs) produktu mazgā ar ūdeni un pulē ar drānu.)
Vara priekšmetu apsudrabošana.
Vara priekšmetus un izstrādājumus rūpīgi notīra no netīrumiem, mazgā ar sodas šķīdumu un vairākas dienas iegremdē izlietotā fiksatora šķīdumā. Pēc sudraba pārklājuma saņemšanas produkts tiek mazgāts ar ūdeni un pulēts ar drānu.
Nātrijs ir ļoti aktīvs metāls, kas reaģē ar daudzām vielām. Reakcijas, kas saistītas ar nātriju, var noritēt spēcīgi, izdalot ievērojamu siltumu. Šajā gadījumā bieži notiek aizdegšanās un pat sprādziens. Lai droši strādātu ar nātriju, ir jābūt skaidrai izpratnei par tā fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām.
Nātrijs ir viegls (blīvums 0,97 g/cm3), mīksts un kūstošs (kušanas temperatūra 97,86°C) metāls. Pēc cietības tas atgādina parafīnu vai ziepes. Gaisā nātrijs ļoti ātri oksidējas, pārklājoties ar pelēku plēvi, kas sastāv no Na2O2 peroksīda un karbonāta, tāpēc nātrijs tiek uzglabāts labi noslēgtās burkās zem bezūdens petrolejas vai eļļas slāņa.
Nepieciešamā izmēra nātrija gabalu nogriež, nenoņemot metālu no petrolejas, izmantojot nazi vai skalpeli. Nātriju no burkas izņem ar pinceti. Visiem instrumentiem jābūt sausiem! Pēc tam nātriju atbrīvo no petrolejas atlikumiem, izmantojot filtrpapīru. Dažos gadījumos peroksīda slānis tiek noņemts no metāla ar skalpeli, jo peroksīda saskare ar svaigu nātrija virsmu var izraisīt sprādzienu. Nātriju nedrīkst lietot ar rokām. Nātrija atgriezumus sakausē zemā siltumā zem petrolejas slāņa.
Traukus, kas satur nātriju, nekādā gadījumā nedrīkst mazgāt ar ūdeni – tas var izraisīt sprādzienu ar traģiskām sekām. Nātrija atlikumus noņem, pievienojot spirtu, tikai pēc tam var lietot ūdeni.
Ir nepieciešams strādāt ar nātriju aizsargbrillēs. Nekad neaizmirstiet, ar ko jums ir darīšana - sprādziens var notikt visnegaidītākajā un nepiemērotākajā brīdī, un jums ir jābūt tam gatavam.
Nātrija reakcija ar ūdeni
Ielejiet kristalizētājā 3/4 ūdens un pievienojiet tam dažus pilienus fenolftaleīna. Ielejiet kristalizētājā zirņa lieluma nātrija gabalu. Nātrijs paliks uz virsmas, jo tas ir vieglāks par ūdeni. Gabals sāks aktīvi reaģēt ar ūdeni, atbrīvojot ūdeņradi. No reakcijas siltuma metāls izkusīs un pārvērtīsies par sudrabainu pilienu, kas aktīvi skries pa ūdens virsmu. Tajā pašā laikā atskan šņākšana. Dažreiz izdalītais ūdeņradis aizdegas ar dzeltenu liesmu. Šo krāsu tai piešķir nātrija tvaiki. Ja aizdegšanās nenotiek, ūdeņradis var aizdegties. Tomēr nātrija gabali, kas ir mazāki par kviešu graudu, iziet.
Reakcijas rezultātā veidojas sārms, kas iedarbojas uz fenolftaleīnu, tāpēc nātrija gabals atstāj aveņu pēdas. Eksperimenta beigās gandrīz viss kristalizētājā esošais ūdens kļūs sārtināts.
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Veidnes sienām jābūt tīrām no taukiem un citiem piesārņotājiem. Ja nepieciešams, tos mazgā ar sārma šķīdumu, pretējā gadījumā nātrijs pielīp pie sienām, un kristalizators var saplaisāt.
Eksperiments jāveic aizsargmaskā vai aizsargbrillēs. Reakcijas laikā ievērojiet zināmu attālumu un nekad neliecieties pāri kristalizatoram. Saskare ar izkausētu nātrija vai sārmu šļakatām acīs draud ar gandrīz garantētu aklumu.
Avots www.chemistry-chemists.com
Saistītie raksti
