Interakcija natrija s vodom. Pokusi s metalima

Trebat će vam natrij Na i kalij K, destilirana voda, alkoholna otopina indikatora fenolftaleina, kristalizatori, pinceta ili klešta, skalpel ili oštar nož i filter papir.

Voda se ulije u kristalizatore i doda nekoliko kapi otopine fenolftaleina. Odrežite male komade alkalnih metala skalpelom na listu filtrirnog papira, veličine zrna graška, "kriške". Komadi natrija i kalija osuše se filtrirnim papirom i potope u kristalizatore. Prije nego što uzmete još jedan komad metala, pažljivo obrišite krajeve pinceta filtrirnim papirom kako ne biste unijeli vodu u boce. Promatraju se kuglice rastaljenog metala koje "teku" na površini vode, a kretanje kalijeve kugle brže je od kretanja natrijeve. Ubrzo svijetli ljubičastim plamenom. Iza svake "trčeće" kuglice nalazi se grimizni "trag" zbog činjenice da kao rezultat reakcija:
2Na + 2H20 = 2NaOH + H2
2K + 2H20 = 2KOH + H2
nastaje alkalni hidroksid (jaka baza) koji boji pokazatelj fenolftalein u malinasto-ljubičastoj boji.

Metalni proizvodi i predmeti čiste se od prljavštine, odmašćuju se otopinom sode, ispiraju u vodi, umaču u 50% otopinu dušične kiseline nekoliko sekundi i ponovno ispiru destiliranom vodom. Pripremljeni proizvod drži se 30-50 minuta u vrućoj otopini koja sadrži 280 g nikal sulfat heptahidrata i 100 ml koncentrirane solne kiseline na 1 litru vode. Nakon primanja prevlake od nikla (ispada da je gusta i sjajna), proizvod se opere vodom i polira krpom.

Kristali bakra

Svi znaju kako uzgajati kristale raznih soli. Ali neće svi moći uzgajati kristale bakra. Za ovo neobično iskustvo trebat će vam: CuSO4, kuhinjska sol, komad kositra i čaša (možete koristiti običnu). Izrežite krug iz komada limene ploče tako da slobodno stane u čašu. U čašu ulijte bakar sulfat (bakar sulfat) u prahu u sloju od 5 mm i napunite taj sloj solju. PAŽNJA! Ne miješajte slojeve. Pokrijte slojeve krugom filtarskog papira i pokrijte limenim krugom. Ulijte otopinu soli u čašu.

Prilično veliki kristali bakra izrast će za dva tjedna. Kako bi se dobro održali, stavite ih u epruvetu s otopinom sumporne kiseline.

Izgaranje metala.

Izgaranje metala u kisiku, kloru nadaleko je poznato. Manje je poznato izgaranje metala u sumpornim parama. Velika epruveta, puna trećinom sumpora, stavlja se okomito u stalak i zagrijava dok sumpor ne zavrije. Zatim se snop tanke bakrene žice spusti u epruvetu (možete je prethodno zagrijati) i primijeti se burna reakcija.

Izgaranje natrija.

Na azbestnu mrežu stavlja se list filtarskog papira, obilno navlažen vodom. Zatim stavite komad natrija na papir. Natrij reagira s vodom, zbog oslobođene energije topi se, samozapaljuje i izgara jarko žutim plamenom. Oslobođeni vodik i filter papir također su uključeni u reakciju izgaranja.

Niklovanje metalnih predmeta.

Metalni proizvodi i predmeti čiste se od prljavštine, odmašćuju se otopinom sode, isperu u vodi, umoče se u 50% -tnu otopinu dušične kiseline nekoliko sekundi i ponovno isperu destiliranom vodom. Pripremljeni proizvod drži se 30-50 minuta u vrućoj otopini koja sadrži 280 g nikal sulfat heptahidrata i 100 ml koncentrirane solne kiseline na 1 litru vode. Nakon primanja niklove prevlake (ispada da je gusta i sjajna), proizvod se opere vodom i polira krpom.)

Posrebrenje bakrenih predmeta.

Predmeti i proizvodi od bakra temeljito se čiste od prljavštine, ispiraju se otopinom sode i uranjaju u istrošenu otopinu za fiksiranje na nekoliko dana. Nakon primanja srebrne prevlake, proizvod se opere vodom i polira krpom.

Najzanimljivija tema na školskim satima kemije bila je tema o svojstvima aktivnih metala. Ne samo da nam je predstavljen teoretski materijal, već smo pokazali i zanimljive eksperimente. Vjerojatno se svi sjećaju kako je učitelj bacio mali komad metala u vodu, a on je jurnuo površinom tekućine i zapalio se. U ovom ćemo članku razumjeti kako dolazi do reakcije natrija i vode, zašto metal eksplodira.

Metalni natrij je srebrnasta supstanca koja po gustoći podsjeća na sapun ili parafin. Natrij karakterizira dobra toplinska i električna vodljivost. Zbog toga se koristi u industriji, posebno za proizvodnju baterija.

Natrij je vrlo reaktivan. Reakcije se često odvijaju ispuštanjem puno topline. To je ponekad popraćeno vatrom ili eksplozijom. Rad s aktivnim metalima zahtijeva dobru informativnu obuku i iskustvo. Natrij se može čuvati samo u dobro zatvorenim spremnicima pod slojem ulja, jer se metal brzo oksidira u zraku.

Natrijeva najpopularnija reakcija je reakcija s vodom. Tijekom reakcije nastaju natrij i voda, lužine i vodik:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

Vodik se oksidira kisikom iz zraka i eksplodira, što smo primijetili tijekom školskog eksperimenta.

Studije reakcije znanstvenika iz Češke

Reakcija natrija s vodom vrlo je jednostavna za razumijevanje: interakcija tvari dovodi do stvaranja plina H2, koji zauzvrat O2 u zraku oksidira i zapali se. Čini se da je sve jednostavno. Ali profesor Pavel Jungvirt iz Češke akademije znanosti nije tako mislio.

Činjenica je da se tijekom reakcije ne stvara samo vodik, već i vodena para, budući da se oslobađa velika količina energije, voda se zagrijava i isparava. Budući da natrij ima malu gustoću, parni ga jastuk mora gurnuti prema gore, izolirajući ga od vode. Reakcija bi trebala nestati, ali ne.

Jungwirth je odlučio detaljno proučiti ovaj postupak i eksperiment je snimio brzom kamerom. Proces je sniman brzinom od 10 tisuća sličica u sekundi i promatran s 400 puta usporavanjem. Znanstvenici su primijetili da metal, ulazeći u tekućinu, počinje oslobađati procese u obliku trnja. To se objašnjava na sljedeći način:

• Jednom u vodi, alkalni metali počinju djelovati kao donor elektrona i doniraju negativno nabijene čestice.
• Komad metala poprima pozitivan naboj.
• Pozitivno nabijeni protoni počinju se odbijati, stvarajući metalne izdanke.
• Šiljci probijaju parnu jastučić, kontaktna površina reaktanata se povećava i reakcija se pojačava.

Kako eksperimentirati

Uz vodik, tijekom reakcije vode i natrija nastaju i lužine. Da biste to provjerili, možete upotrijebiti bilo koji indikator: lakmus, fenolftalein ili metil naranča. Najjednostavnije će biti raditi s fenolftaleinom, jer je u bezbojnom okruženju bezbojan, a reakciju će biti lakše uočiti.

Za provođenje eksperimenta potrebno je:

1. U kristalizator ulijte destiliranu vodu tako da zauzima više od polovice volumena posude.
2. U tekućinu dodajte nekoliko kapi indikatora.
3. Odrežite komad natrija, veličine pola zrna graška. Da biste to učinili, upotrijebite skalpel ili tanki nož. Trebate rezati metal u spremniku, ne kriveći natrij iz ulja, kako biste izbjegli oksidaciju.
4. Pincetom izvadite komad natrija iz staklenke i popijte filtarskim papirom da uklonite ulje.
5. Bacite natrij u vodu i promatrajte postupak sa sigurne udaljenosti.

Svi instrumenti korišteni u eksperimentu moraju biti čisti i suhi.

Vidjet ćete da natrij nije uronjen u vodu, već ostaje na površini, zbog gustoće tvari. Natrij će početi reagirati s vodom, stvarajući toplinu. To će otopiti metal i pretvoriti se u kapljicu. Ova kapljica počet će se aktivno kretati kroz vodu, ispuštajući karakteristično siktanje. Ako natrijeva gruda nije bila premala, zasvijetlit će žutim plamenom. Ako je komad prevelik, može doći do eksplozije.

Također, voda će promijeniti svoju boju. To je zbog ispuštanja alkalija u vodu i boje indikatora otopljenog u njoj. Fenolftalein postaje ružičast, lakmus plavi, a metil narančasta postaje žuta.

ovo je opasno

Interakcija natrija s vodom vrlo je opasna. Tijekom eksperimenta možete dobiti ozbiljne ozljede. Hidroksid, peroksid i natrijev oksid koji nastaju tijekom reakcije mogu nagrizati kožu. Prskanje lužine može ući u oči i uzrokovati ozbiljne opekline, pa čak i sljepoću.

Manipulacije aktivnim metalima treba provoditi u kemijskim laboratorijima pod nadzorom laboratorijskog tehničara koji ima iskustva u radu s alkalnim metalima.

1. Nosite samo zaštitne naočale.
2. Nikada se ne naginjte nad posudu kad je metal u vodi.
3. Odmaknite se od kristalizatora nekoliko metara odmah nakon što se metal baci u vodu.
4. Uvijek budite spremni jer u svakom trenutku može doći do eksplozije.
5. Ne prilazite katalizatoru dok se ne uvjerite da je reakcija dovršena.

Natrijeva metalna svojstva: Video

Natrij- element 3. razdoblja i IA-skupina Periodnog sustava, serijski broj 11. Elektronička formula atoma je 3s 1, oksidacijska stanja +1 i 0. Ima nisku elektronegativnost (0,93), pokazuje samo metalne (osnovne) Svojstva. Oblikuje (kao kation) brojne soli i binarne spojeve. Gotovo sve natrijeve soli lako su topive u vodi.

U prirodi - peti s obzirom na brojnost kemikalija, element (drugi među
metali), nalazi se samo u obliku spojeva. Vitalan element za sve organizme.

Natrij, natrijev kation i njegovi spojevi boje plamen plinskog plamenika svijetlo žuto ( otkrivanje kvalitete).

Natrij Na. Srebrno-bijeli metal, lagan, mekan (izrezan nožem), nisko talište. Pohranite natrij u kerozin. Stvara tekuću leguru s živom - amalgam(do 0,2% Na).

Vrlo reaktivan, na vlažnom zraku natrij se polako prekriva hidroksidnim filmom i gubi sjaj (blijedi):

Natrij je kemijski aktivan, snažno reducirajuće sredstvo. Zapaljivo u zraku pri umjerenom zagrijavanju (> 250 ° C), reagira s nemetalima:

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

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

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

Jako olujno i s puno egzo-učinak natrija reagira s vodom:

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

Toplina reakcije topi komadiće natrija u kuglice koje se počinju nasumično kretati zbog oslobađanja H2. Reakcija je popraćena oštrim škljocanjem zbog eksplozija plina oksihidrogena (H 2 + O 2). Otopina je obojena fenolftaleinom u grimiznoj boji (alkalni medij).

U nizu napona natrij je mnogo više lijevo od vodika; on istiskuje vodik iz razrijeđenih kiselina HCl i H2SO4 (zbog H20 i H).

Primanje natrij u industriji:

(vidi također pripremu NaOH u nastavku).

Natrij se koristi za dobivanje Na 2 O 2, NaOH, NaH, kao i u organskoj sintezi. Rastopljeni natrij služi kao rashladna tekućina u nuklearnim reaktorima, a plinoviti natrij koristi se kao punilo za vanjske svjetiljke s žutim svjetlom.

Natrijev oksid Na 2 O. Osnovni oksid. Bijela, ima ionsku strukturu (Na +) 2 O 2-. Termički stabilna, polako se razgrađuje kad se kalcinira, topi se pod prekomjernim tlakom Na pare. Osjetljiv na vlagu i ugljični dioksid u zraku. Snažno reagira s vodom (stvara se visoko alkalna otopina), kiselinama, kiselim i amfoternim oksidima, kisikom (pod pritiskom). Koristi se za sintezu natrijevih soli. Ne stvara se kad natrij sagorijeva na zraku.

Jednadžbe najvažnijih reakcija:

Primanje: toplinsko razlaganje Na 2 O 2 (vidi), kao i fuzija Na i NaOH, Na i Na2O2:

2Na + 2NaOH = 2Na i O + H2 (600 ° C)

2Na + Na2O2 = 2Na a O (130-200 ° C)

Natrijev peroksid Na 2 O 2. Binarna veza. Bijela, higroskopna. Ima ionsku strukturu (Na +) 2 O 2 2-. Zagrijavanjem se raspada, topi se pod prekomjernim tlakom O 2. Upija ugljični dioksid iz zraka. Potpuno se razgrađuje vodom, kiselinama (oslobađanje O 2 tijekom vrenja - kvalitativna reakcija na perokside). Snažno oksidirajuće sredstvo, slabo redukcijsko sredstvo. Koristi se za regeneraciju kisika u samostalnim aparatima za disanje (reakcija s CO 2), kao komponenta izbjeljivača od tkanine i papira. Jednadžbe najvažnijih reakcija:

Primanje: izgaranje Na u zraku.

Natrijev hidroksid NaOH. Osnovni hidroksid, lužina, tehnički naziv kaustična soda. Bijeli kristali s ionskom strukturom (Na +) (OH -). Širi se u zraku, upija vlagu i ugljični dioksid (nastaje NaHCO 3). Topi se i ključa bez raspadanja. Uzrokuje ozbiljne opekline kože i očiju.

Dobro otopimo u vodi (sa egzo-efekt, +56 kJ). Reagira s kiselim oksidima, neutralizira kiseline, inducira kiselu funkciju u amfoternim oksidima i hidroksidima:

Otopina NaOH nagriza staklo (stvara se NaSiO3), nagriza površinu aluminija (stvaraju se Na i H2).

Primanje NaOH u industriji:

a) elektroliza otopine NaCl na inertnoj katodi

b) elektroliza otopine NaCl na živinoj katodi (amalgamska metoda):

(oslobođena živa vraća se u elektrolizator).

Kaustična soda najvažnija je sirovina za kemijsku industriju. Koristi se za dobivanje natrijevih soli, celuloze, sapuna, boja i umjetnih vlakana; kao odvlaživač plina; reagens za oporabu sekundarnih sirovina i pročišćavanje kositra i cinka; pri preradi aluminijskih ruda (boksit).

Natrij je visoko reaktivan metal koji reagira s mnogim tvarima. Reakcije koje uključuju natrij mogu biti burne i generirati značajnu toplinu. U tom se slučaju često događa paljenje, pa čak i eksplozija. Da biste sigurno radili s natrijem, morate jasno razumjeti njegova fizička i kemijska svojstva.

Natrij je lagan (gustoća 0,97 g / cm3), mekan i topljiv (t.t. 97,86 ° C) metal. Po tvrdoći podsjeća na parafin ili sapun. U zraku natrij vrlo brzo oksidira, prekrivajući se sivim filmom koji se sastoji od Na2O2 peroksida i karbonata, pa se natrij čuva u dobro zatvorenim posudama pod slojem bezvodnog kerozina ili ulja.

Komad natrija željene veličine odreže se bez uklanjanja metala iz petroleja, nožem ili skalpelom. Natrij se uklanja iz staklenke pincetom. Svi alati moraju biti suhi! Nakon toga se natrij oslobađa zaostalog kerozina pomoću filtrirajućeg papira. U nekim se slučajevima metal čisti skalpelom iz sloja peroksida, jer kontakt peroksida sa svježom natrijevom površinom može dovesti do eksplozije. Ne treba rukovati natrijem. Natrijevi obrisi stapaju se na laganoj vatri pod slojem kerozina.

Posuđe koje sadrži natrij ne smije se nikada prati vodom - to može dovesti do eksplozije s tragičnim posljedicama. Preostali natrij uklanja se dodavanjem alkohola, tek tada se može koristiti voda.

Pri radu s natrijem moraju se nositi zaštitne naočale. Nikad ne zaboravite s čim imate posla - eksplozija se može dogoditi u najneočekivanijem i neprimjerenom trenutku, a na to morate biti spremni.

Reakcija natrija s vodom

Ulijte 3/4 vode u kristalizator i dodajte mu nekoliko kapi fenolftaleina. Bacite u kalup komad natrija veličine graška. Natrij će ostati na površini jer je lakši od vode. Komad će početi aktivno reagirati s vodom oslobađanjem vodika. Toplina reakcije otopit će metal i pretvoriti se u srebrnastu kapljicu koja će aktivno prolaziti površinom vode. Istodobno se čuje šištanje. Ponekad se oslobođeni vodik zapali žutim plamenom. Ovu boju daju mu natrijeve pare. Ako se ne dogodi paljenje, vodik se može zapaliti. Međutim, komadi natrija manji od zrna pšenice se gase.

Kao rezultat reakcije stvara se lužina koja djeluje na fenolftalein, pa komad natrija iza sebe ostavlja trag maline. Na kraju eksperimenta, gotovo sva voda u kristalizatoru postat će grimizna.

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

Zidovi kalupa moraju biti bez masnoće i drugih onečišćenja. Ako je potrebno, isperu se lužnatom otopinom, inače natrij prianja na stijenke i kristalizator može puknuti.

Pokus treba izvesti u zaštitnoj maski ili naočalama. Tijekom reakcije držite se podalje i nikada se ne naginjte kalupu. Kontakt očima s rastopljenim kapljicama natrija ili lužine može dovesti do gotovo zajamčene sljepoće.

Izvor www.chemistry-chemists.com