Взаимодействието на натрий с вода. Експерименти с метали

Ще ви трябват натрий Na и калий К, дестилирана вода, алкохолен разтвор на индикатора на фенолфталеина, кристализатори, пинсети или щипки, скалпел или остър нож и филтърна хартия.

В кристализаторите се налива вода и се добавят няколко капки разтвор на фенолфталеин. Нарежете със скалпел върху лист филтърна хартия от парчета алкални метали, малки, с големината на грахово зърно, „филии“. Парчетата натрий и калий се сушат с филтърна хартия и се спускат в кристализатори. Преди да вземете друго парче метал, внимателно избършете краищата на пинсетите с филтърна хартия, за да не вкара вода в бутилките. Наблюдават се топки от разтопен метал, „тичащи“ по повърхността на водата, като движението на калиевата топка е по-бързо от това на натриевата. Скоро светва с лилав пламък. Зад всяка от „тичащите“ топки има малинов „примка“ поради факта, че в резултат на реакциите:
2Na + 2H 2 O \u003d 2NaOH + H 2
2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2
образува се алкален хидроксид (силна основа), който оцветява индикатора фенолфталеин в малиново-виолетов цвят.

Металните изделия и предмети се почистват от замърсявания, обезмасляват се с разтвор на сода, измиват се във вода, потапят се в 50% разтвор на азотна киселина за няколко секунди и се измиват отново с дестилирана вода. Приготвеният продукт се държи 30-50 минути в горещ разтвор, съдържащ 280 g никелов сулфат хептахидрат и 100 ml концентрирана солна киселина на 1 литър вода. След получаване на никелово покритие (оказва се плътно и лъскаво), продуктът се измива с вода и се полира с кърпа.

медни кристали

Всеки знае как да отглежда кристали от различни соли. Но не всеки може да отглежда медни кристали. За това необичайно преживяване ще ви трябват: CuSO4, готварска сол, парче калай и чаша (може да използвате обикновена). Изрежете кръг от парче калай, така че да влезе свободно в стъклото. Изсипете прах от меден сулфат (меден сулфат) в чаша със слой от 5 mm и напълнете този слой със сол. ВНИМАНИЕ! Не смесвайте слоевете. Затворете слоевете с кръг от филтърна хартия и покрийте с кръг от калай. Изсипете солевия разтвор в чаша.

След две седмици ще растат доста големи кристали мед. За да ги запазите добре, поставете ги в епруветка с разтвор на сярна киселина.

Изгаряне на метали.

Изгарянето на метали в кислород, хлор е широко известно. По-малко познато е изгарянето на метали в серни пари. Голяма епруветка, пълна със сяра с една трета, се фиксира вертикално в статив и се нагрява до кипяща сяра. След това в епруветката се спуска сноп тънка медна тел (може да бъде предварително загрята) и се наблюдава бурна реакция.

Изгаряне на натрий.

Върху азбестовата мрежа се поставя лист филтърна хартия, обилно навлажнена с вода. След това върху хартията се поставя парче натрий. Натрият реагира с вода, топи се поради освободената енергия, запалва се спонтанно и гори с ярко жълт пламък. Освободеният водород и филтърната хартия се включват в реакцията на горене.

Никелиране на метални предмети.

Металните изделия и предмети се почистват от замърсявания, обезмасляват се с разтвор на сода, измиват се във вода, потапят се в 50% разтвор на азотна киселина за няколко секунди и се измиват отново с дестилирана вода. Приготвеният продукт се държи 30-50 минути в горещ разтвор, съдържащ 280 g никелов сулфат хептахидрат и 100 ml концентрирана солна киселина на 1 литър вода. След получаване на никелово покритие (оказва се, че е плътно и лъскаво), продуктът се измива с вода и се полира с кърпа.)

Сребърно покритие на медни предмети.

Медните предмети и изделия се почистват старателно от мръсотия, измиват се с разтвор на сода и се потапят за няколко дни в отработен разтвор на фиксатор. След получаване на сребърното покритие, продуктът се измива с вода и се полира с кърпа.

Най-интересната тема в училищните уроци по химия беше темата за свойствата на активните метали. Не само получихме теоретичен материал, но и демонстрирахме интересни експерименти. Вероятно всеки си спомня как учителят хвърли малко парче метал във водата и то се втурна върху повърхността на течността и се запали. В тази статия ще разберем как протича реакцията на натрий и вода, защо металът експлодира.

Металният натрий е сребристо вещество, подобно по плътност на сапуна или парафина. Натрият се характеризира с добра топло- и електрическа проводимост. Ето защо се използва в промишлеността, по-специално за производството на батерии.

Натрият е силно реактивен. Често реакциите протичат с отделяне на голямо количество топлина. Понякога е придружено от запалване или експлозия. Работата с активни метали изисква добра информационна подготовка и опит. Натрият може да се съхранява само в добре затворени контейнери под слой масло, тъй като металът бързо се окислява на въздух.

Най-популярната реакция на натрия е взаимодействието му с вода. По време на реакцията на натрий с вода се образуват алкали и водород:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

Водородът се окислява от кислорода от въздуха и експлодира, което наблюдавахме по време на училищния експеримент.

Изследвания на реакции от учени от Чехия

Реакцията на натрий с вода е много проста за разбиране: взаимодействието на веществата води до образуването на газ H2, който от своя страна се окислява с O2 във въздуха и се запалва. Всичко изглежда просто. Но професор Павел Юнгвирт от Чешката академия на науките не смята така.

Факт е, че по време на реакцията се образува не само водород, но и водна пара, тъй като се отделя голямо количество енергия, водата се нагрява и се изпарява. Тъй като натрият има ниска плътност, парната възглавница трябва да го избута нагоре, като го изолира от водата. Реакцията трябва да изчезне, но не.

Юнгвирт решава да проучи този процес в детайли и заснема експеримента с високоскоростна камера. Процесът е заснет при 10 000 кадъра в секунда и е гледан при 400x забавен каданс. Учените са забелязали, че металът, попадайки в течността, започва да освобождава процеси под формата на шипове. Това се обяснява по следния начин:

• Алкалните метали, попаднали във вода, започват да действат като донор на електрони и отделят отрицателно заредени частици.
• Парче метал придобива положителен заряд.
• Положително заредените протони започват да се отблъскват един друг, образувайки метални израстъци.
• Шиповите процеси пробиват парната възглавница, контактната повърхност на реагентите се увеличава и реакцията се засилва.

Как да проведем експеримент

В допълнение към водорода, по време на реакцията на вода и натрий се образува алкали. За да проверите това, можете да използвате всеки индикатор: лакмус, фенолфталеин или метилоранж. Най-лесно ще се работи с фенолфталеин, тъй като е безцветен в неутрална среда и реакцията ще бъде по-лесна за наблюдение.

За провеждане на експеримент трябва:

1. Изсипете дестилирана вода в кристализатора, така че да заема повече от половината от обема на съда.
2. Добавете няколко капки индикатор към течността.
3. Отрежете парче натрий с големината на половин грахово зърно. За да направите това, използвайте скалпел или тънък нож. Трябва да изрежете метала в контейнер, без да обвинявате натрия от маслото, за да избегнете окисляване.
4. Извадете парче натрий от буркана с пинсета и попийте с филтърна хартия, за да отстраните маслото.
5. Хвърлете натрия във водата и наблюдавайте процеса от безопасно разстояние.

Всички инструменти, използвани в експеримента, трябва да са чисти и сухи.

Ще видите, че натрият не потъва във водата, а остава на повърхността, което се обяснява с плътността на веществата. Натрият ще започне да реагира с водата, отделяйки топлина. От това металът ще се стопи и ще се превърне в капчица. Тази капчица ще започне активно да се движи във водата, излъчвайки характерно съскане. Ако парчето натрий не беше твърде малко, то щеше да се запали с жълт пламък. Ако парчето е твърде голямо, може да възникне експлозия.

Водата също ще промени цвета си. Това се дължи на отделянето на алкали във водата и оцветяването на разтворения в нея индикатор. Фенолфталеинът ще стане розов, лакмусово син и метилоранжев жълт.

Опасно ли е

Взаимодействието на натрий с вода е много опасно. По време на експеримента можете да получите сериозни наранявания. Хидроксид, пероксид и натриев оксид, които се образуват по време на реакцията, могат да разядат кожата. Алкалните пръски могат да попаднат в очите и да причинят тежки изгаряния и дори слепота.

Манипулациите с активни метали трябва да се извършват в химически лаборатории под наблюдението на лаборант, който има опит в работата с алкални метали.

1. Работете изключително в защитни очила.
2. В никакъв случай не трябва да се навеждате над съда, когато металът е върху водата.
3. Отдалечете се от матрицата за няколко метра веднага след като металът бъде хвърлен във водата.
4. Бъдете винаги готови, тъй като експлозия може да се случи всеки момент.
5. Не се приближавайте към катализатора, докато не сте сигурни, че реакцията е приключила.

Свойства на металния натрий: Видео

натрий- елемент от 3-ти период и IA-група на Периодичната система, сериен номер 11. Електронната формула на атома е 3s 1, степен на окисление +1 и 0. Има ниска електроотрицателност (0,93), проявява само метална ( основни) свойства. Образува (като катион) множество соли и бинарни съединения. Почти всички натриеви соли са силно разтворими във вода.

В природата - петипо химично съдържание на елемент (втори сред
метали), се среща само под формата на съединения. Жизнен елемент за всички организми.

Натрият, натриевият катион и неговите съединения оцветяват пламъка на газова горелка в ярко жълто ( качествено откриване).

натрийна. Сребристо-бял метал, лек, мек (нарязва се с нож), ниска точка на топене. Съхранявайте натрий в керосин. Образува течна сплав с живак амалгама(до 0,2% Na).

Силно реактивен, във влажен въздух, натрият бавно се покрива с хидроксиден филм и губи своя блясък (потъмнява):

Натрият е реактивен и силен редуктор. Възпламенява се на въздух при умерено нагряване (>250 °C), реагира с неметали:

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

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

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

Много бурно и със страхотно exo- натрият реагира с воден ефект:

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

От топлината на реакцията парчетата натрий се разтапят на топки, които започват да се движат произволно поради освобождаването на Н2. Реакцията е придружена от резки щракания поради експлозии на детониращ газ (H 2 + O 2). Разтворът се оцветява с фенолфталеин в пурпурен цвят (алкална среда).

При поредица от напрежения натрият е много вляво от водорода, той измества водорода от разредените киселини HC1 и H 2 SO 4 (поради H 2 0 и H).

Разписканатрий в индустрията:

(вижте също приготвянето на NaOH по-долу).

Натрият се използва за получаване на Na2O2, NaOH, NaH, както и в органичния синтез. Разтопеният натрий служи като охлаждаща течност в ядрените реактори, а газообразният натрий се използва като пълнител за външни лампи с жълта светлина.

натриев оксид Na 2 O. Основен оксид. Бял, има йонна структура (Na +) 2 O 2-. Термично стабилен, бавно се разлага при запалване, топи се под свръхналягане на натриевите пари. Чувствителен към влага и въглероден диоксид във въздуха. Реагира енергично с вода (образува се силно алкален разтвор), киселини, киселинни и амфотерни оксиди, кислород (под налягане). Използва се за синтеза на натриеви соли. Не се образува, когато натрият се изгаря във въздуха.

Уравнения на най-важните реакции:

Разписка:термично разлагане на Na 2 O 2 (виж), както и сливането на Na и NaOH, Na и Na2O2:

2Na + 2NaOH = 2Na a O + H2 (600 °C)

2Na + Na2O2 = 2Na a O (130-200 °C)

натриев пероксид Na2O2. двоична връзка. Бяла, хигроскопична. Има йонна структура (Na +) 2 O 2 2-. При нагряване се разлага, топи се под свръхналягане от O 2. Абсорбира въглеродния диоксид от въздуха. Напълно разложен от вода, киселини (освобождаване на O 2 по време на кипене - качествена реакция към пероксиди). Силен окислител, слаб редуктор. Използва се за регенериране на кислород в изолационни дихателни устройства (реакция с CO 2), като съставка на избелители за тъкани и хартия. Уравнения на най-важните реакции:

Разписка: изгаряне на Na във въздуха.

Натриев хидроксид NaOH. Основен хидроксид, алкален, техническо наименование сода каустик. Бели кристали с йонна структура (Na +) (OH -). Той се разпространява във въздуха, абсорбирайки влагата и въглеродния диоксид (образува се NaHCO 3). Топи се и кипи без разлагане. Предизвиква тежки изгаряния на кожата и очите.

Силно разтворим във вода (с exo-ефект, +56 kJ). Реагира с киселинни оксиди, неутрализира киселините, предизвиква киселинна функция в амфотерни оксиди и хидроксиди:

Разтворът на NaOH разяжда стъклото (образува се NaSiO3), корозира алуминиевата повърхност (образуват се Na и H 2).

Разписка NaOH в индустрията:

а) електролиза на разтвор на NaCl върху инертен катод

б) електролиза на разтвор на NaCl върху живачен катод (амалгамен метод):

(освободеният живак се връща в клетката).

Содата каустик е най-важната суровина за химическата промишленост. Използва се за получаване на натриеви соли, целулоза, сапун, багрила и изкуствени влакна; като газова сушилня; реагент при извличане от вторични суровини и пречистване на калай и цинк; при преработката на алуминиеви руди (боксити).

Натрият е много активен метал, който реагира с много вещества. Реакциите, включващи натрий, могат да протичат бурно със значително отделяне на топлина. В този случай често се получава запалване и дори експлозия. За да работите безопасно с натрий, е необходимо да имате ясно разбиране за неговите физични и химични свойства.

Натрият е лек (плътност 0,97 g/cm3), мек и топим (Tтопене 97,86°C) метал. По твърдост прилича на парафин или сапун. Във въздуха натрият се окислява много бързо, като се покрива със сив филм, който се състои от Na2O2 пероксид и карбонат, така че натрият се съхранява в добре затворени буркани под слой безводен керосин или масло.

Парче натрий с необходимия размер се отрязва, без да се отстранява металът от керосина, с помощта на нож или скалпел. Натрият се отстранява от буркана с пинсета. Всички инструменти трябва да са сухи! След това натрият се освобождава от керосиновите остатъци с помощта на филтърна хартия. В някои случаи пероксидният слой се отстранява от метала със скалпел, тъй като контактът на пероксида със свежа натриева повърхност може да доведе до експлозия. Натрият не трябва да се приема на ръка. Изрезките от натрий се стопяват при слаб огън под слой керосин.

В никакъв случай съдовете, съдържащи натрий, не трябва да се мият с вода - това може да доведе до експлозия с трагични последици. Остатъците от натрий се отстраняват чрез добавяне на алкохол, едва след това може да се използва вода.

Необходимо е да се работи с натрий в очила. Никога не забравяйте с какво се занимавате - експлозия може да възникне в най-неочаквания и неподходящ момент и трябва да сте подготвени за това.

Реакция на натрий с вода

Изсипете 3/4 вода в кристализатора и добавете към него няколко капки фенолфталеин. Пуснете парче натрий с големината на грахово зърно в кристализатора. Натрият ще остане на повърхността, тъй като е по-лек от водата. Парчето ще започне активно да реагира с вода, отделяйки водород. От топлината на реакцията металът ще се стопи и ще се превърне в сребриста капчица, която активно ще тече по повърхността на водата. В същото време се чува съскане. Понякога водородът, който се отделя, се запалва с жълт пламък. Този цвят му се придава от натриеви пари. Ако не се получи запалване, водородът може да се запали. Въпреки това, парчета натрий, по-малки от пшенично зърно, излизат.

В резултат на реакцията се образува алкална основа, която действа върху фенолфталеина, така че парче натрий оставя следа от малина. В края на експеримента почти цялата вода в кристализатора ще стане пурпурна.

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

Стените на формата трябва да са чисти от мазнини и други замърсители. Ако е необходимо, те се измиват с алкален разтвор, в противен случай натрият полепва по стените и кристализаторът може да се напука.

Експериментът трябва да се проведе в защитна маска или очила. Спазвайте известно разстояние по време на реакцията и никога не се навеждайте над кристализатора. Контактът с разтопен натриев или алкални пръски в очите заплашва с почти гарантирана слепота.

Източник www.chemistry-chemists.com