Oddziaływanie sodu z wodą. Eksperymenty z metalami

Będziesz potrzebować sodu Na i potasu K, wody destylowanej, alkoholowego roztworu wskaźnika fenoloftaleiny, krystalizatorów, pęsety lub pęsety, skalpela lub ostrego noża i bibuły filtracyjnej.

Do krystalizatorów wlewa się wodę i dodaje kilka kropli roztworu fenoloftaleiny. Odetnij skalpelem małe kawałki metali alkalicznych na arkuszu bibuły filtracyjnej, wielkości grochu, "plasterki". Kawałki sodu i potasu suszy się bibułą filtracyjną i zanurza w krystalizatorach. Przed zabraniem kolejnego kawałka metalu ostrożnie przetrzyj końce pęsety bibułą filtracyjną, aby nie nalać wody do butelek. Obserwuje się kule stopionego metalu „biegające” po powierzchni wody, a ruch kulki potasowej jest szybszy niż kulki sodowej. Wkrótce zapala się fioletowym płomieniem. Za każdą z „biegających” kulek znajduje się szkarłatny „szlak” ze względu na to, że w wyniku reakcji:
2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2
2K + 2H2O = 2KOH + H2
powstaje wodorotlenek alkaliczny (silna zasada), który zabarwia wskaźnik fenoloftaleiny na kolor malinowo-fioletowy.

Wyroby i przedmioty metalowe są oczyszczane z brudu, odtłuszczane roztworem sody, myte w wodzie, zanurzane na kilka sekund w 50% roztworze kwasu azotowego i ponownie myte wodą destylowaną. Przygotowany produkt trzyma się przez 30-50 minut w gorącym roztworze zawierającym 280 g heptahydratu siarczanu niklu i 100 ml stężonego kwasu solnego na 1 litr wody. Po otrzymaniu powłoki niklowej (okazuje się, że jest gęsta i błyszcząca) produkt myje się wodą i poleruje szmatką.

Kryształy miedzi

Każdy wie, jak wyhodować kryształy różnych soli. Ale nie każdy będzie w stanie wyhodować kryształy miedzi. Do tego niecodziennego doświadczenia potrzebne będą: CuSO4, sól kuchenna, kawałek puszki i szklanka (można użyć zwykłej). Z kawałka cyny wyciąć kółko tak, aby swobodnie zmieściło się w szklance. Wsypać proszek siarczanu miedzi (siarczan miedzi) do szklanki w warstwie 5 mm i wypełnić tę warstwę solą. UWAGA! Nie mieszaj warstw. Przykryj warstwy krążkiem z bibuły filtracyjnej i przykryj blaszanym krążkiem. Wlej roztwór soli do szklanki.

Dość duże kryształy miedzi wyrosną za dwa tygodnie. Aby zachować je dobrze, umieść je w probówce z roztworem kwasu siarkowego.

Spalanie metali.

Powszechnie znane jest spalanie metali w tlenie, chlorze. Mniej znane jest spalanie metali w oparach siarki. Dużą probówkę wypełnioną siarką w jednej trzeciej umieszcza się pionowo na stojaku i podgrzewa do zagotowania siarki. Następnie do probówki zanurza się wiązkę cienkiego drutu miedzianego (można ją wstępnie podgrzać) i obserwuje się gwałtowną reakcję.

Spalanie sodu.

Na siatkę azbestową nakłada się kawałek bibuły filtracyjnej, obficie zwilżony wodą. Następnie połóż kawałek sodu na papierze. Sód reaguje z wodą, dzięki uwolnionej energii topi się, samozapłon i spala się jasnożółtym płomieniem. Uwolniony wodór i bibuła filtracyjna są również objęte reakcją spalania.

Niklowanie przedmiotów metalowych.

Wyroby i przedmioty metalowe są oczyszczane z brudu, odtłuszczane roztworem sody, myte w wodzie, zanurzane na kilka sekund w 50% roztworze kwasu azotowego i ponownie myte wodą destylowaną. Przygotowany produkt trzyma się przez 30-50 minut w gorącym roztworze zawierającym 280 g heptahydratu siarczanu niklu i 100 ml stężonego kwasu solnego na 1 litr wody. Po otrzymaniu powłoki niklowej (okazuje się, że jest gęsta i błyszcząca) produkt myje się wodą i poleruje szmatką.)

Srebrzenie miedzianych przedmiotów.

Przedmioty i produkty z miedzi są dokładnie oczyszczane z brudu, myte roztworem sody i zanurzane w zużytym roztworze utrwalacza na kilka dni. Po otrzymaniu srebrnej powłoki produkt myje się wodą i poleruje szmatką.

Najciekawszym tematem na szkolnych lekcjach chemii był temat właściwości metali aktywnych. Zaprezentowano nam nie tylko materiał teoretyczny, ale także zademonstrowano ciekawe eksperymenty. Chyba wszyscy pamiętają, jak nauczyciel wrzucił do wody mały kawałek metalu, który rzucił się po powierzchni cieczy i zapalił. W tym artykule zrozumiemy, jak zachodzi reakcja sodu i wody, dlaczego metal wybucha.

Sód metaliczny to srebrzysta substancja, która swoją gęstością przypomina mydło lub parafinę. Sód charakteryzuje się dobrą przewodnością cieplną i elektryczną. Dlatego znajduje zastosowanie w przemyśle, w szczególności do produkcji akumulatorów.

Sód jest wysoce reaktywny. Reakcje często zachodzą wraz z uwolnieniem dużej ilości ciepła. Towarzyszy temu czasem pożar lub eksplozja. Praca z metalami aktywnymi wymaga dobrego szkolenia informacyjnego i doświadczenia. Sód można przechowywać tylko w dobrze zamkniętych pojemnikach pod warstwą oleju, ponieważ metal szybko utlenia się w powietrzu.

Najpopularniejszą reakcją sodu jest reakcja z wodą. Podczas reakcji sód plus woda powstają zasady i wodór:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

Wodór jest utleniany przez tlen z powietrza i wybucha, co zaobserwowaliśmy podczas szkolnego eksperymentu.

Badania reakcji naukowców z Czech

Reakcja sodu z wodą jest bardzo łatwa do zrozumienia: interakcja substancji prowadzi do powstania gazowego H2, który z kolei jest utleniany przez O2 w powietrzu i zapala się. Wszystko wydaje się proste. Ale profesor Pavel Jungvirt z Czeskiej Akademii Nauk tak nie uważał.

Faktem jest, że podczas reakcji powstaje nie tylko wodór, ale także para wodna, ponieważ uwalniana jest duża ilość energii, woda nagrzewa się i odparowuje. Ponieważ sód ma niską gęstość, poduszka parowa musi wypychać go w górę, izolując go od wody. Reakcja powinna zniknąć, ale tak nie jest.

Jungwirth postanowił szczegółowo przestudiować ten proces i sfilmował eksperyment szybką kamerą. Proces filmowano z prędkością 10 tys. klatek na sekundę i oglądano z 400-krotnym spowolnieniem. Naukowcy zauważyli, że metal dostając się do cieczy, zaczyna uwalniać procesy w postaci cierni. Wyjaśniono to w następujący sposób:

• W wodzie metale alkaliczne zaczynają działać jako donor elektronów i przekazują ujemnie naładowane cząstki.
• Kawałek metalu nabiera ładunku dodatniego.
• Dodatnio naładowane protony zaczynają się odpychać, tworząc metalowe odgałęzienia.
• Kolce przebijają warstwę pary, powierzchnia kontaktu reagentów zwiększa się, a reakcja nasila się.

Jak eksperymentować

Oprócz wodoru podczas reakcji wody i sodu powstają zasady. Aby to sprawdzić, możesz użyć dowolnego wskaźnika: lakmusu, fenoloftaleiny lub pomarańczy metylowej. Najłatwiej będzie pracować z fenoloftaleiną, ponieważ jest bezbarwna w środowisku obojętnym i łatwiej będzie zaobserwować reakcję.

Aby przeprowadzić eksperyment, potrzebujesz:

1. Wlej wodę destylowaną do krystalizatora tak, aby zajmował ponad połowę objętości naczynia.
2. Dodaj kilka kropli wskaźnika do płynu.
3. Odetnij plasterek sodu wielkości pół groszku. Aby to zrobić, użyj skalpela lub cienkiego noża. Musisz wyciąć metal w pojemniku, nie obwiniając sodu z oleju, aby uniknąć utleniania.
4. Usuń kawałek sodu ze słoika pęsetą i osusz bibułą filtracyjną, aby usunąć olej.
5. Wrzuć sód do wody i obserwuj proces z bezpiecznej odległości.

Wszystkie instrumenty użyte w eksperymencie muszą być czyste i suche.

Zobaczysz, że sód nie jest zanurzony w wodzie, ale pozostaje na powierzchni ze względu na gęstość substancji. Sód zacznie reagować z wodą, wytwarzając ciepło. To stopi metal i zamieni się w kroplę. Ta kropla zacznie aktywnie poruszać się w wodzie, wydając charakterystyczny syk. Jeśli grudka sodu nie była zbyt mała, zapali się żółtym płomieniem. Jeśli kawałek był zbyt duży, może nastąpić eksplozja.

Również woda zmieni kolor. Wynika to z uwalniania się zasad do wody i koloru rozpuszczonego w niej wskaźnika. Fenoloftaleina zmienia kolor na różowy, lakmusowy, a pomarańczowy metylowy na żółty.

to jest niebezpieczne

Interakcja sodu z wodą jest bardzo niebezpieczna. Podczas eksperymentu możesz doznać poważnych obrażeń. Wodorotlenek, nadtlenek i tlenek sodu powstające podczas reakcji mogą powodować korozję skóry. Rozpryskiwanie zasad może dostać się do oczu i spowodować poważne oparzenia, a nawet ślepotę.

Manipulacje z metalami aktywnymi należy wykonywać w laboratoriach chemicznych pod nadzorem asystenta laboratoryjnego posiadającego doświadczenie w pracy z metalami alkalicznymi.

1. Nosić tylko okulary ochronne.
2. W żadnym wypadku nie należy pochylać się nad naczyniem, gdy metal znajduje się w wodzie.
3. Odsuń się od krystalizatora kilka metrów zaraz po wrzuceniu metalu do wody.
4. Zawsze bądź gotowy, ponieważ w każdej chwili może nastąpić eksplozja.
5. Nie zbliżaj się do katalizatora, dopóki nie upewnisz się, że reakcja została zakończona.

Właściwości metalicznego sodu: wideo

Sód- pierwiastek III okresu i grupy IA układu okresowego, numer seryjny 11. Wzór elektronowy atomu to 3s 1, stopnie utlenienia +1 i 0. Ma niską elektroujemność (0,93), wykazuje tylko metaliczny (podstawowy) nieruchomości. Tworzy (jako kation) liczne sole i związki dwuskładnikowe. Prawie wszystkie sole sodowe są łatwo rozpuszczalne w wodzie.

W naturze - piąty pod względem liczebności chemicznej pierwiastek (drugi wśród
metale), występuje tylko w postaci związków. Niezbędny pierwiastek dla wszystkich organizmów.

Sód, kation sodu i jego związki barwią płomień palnika gazowego na jasnożółty ( wykrywanie jakości).

Sód Na. Srebrno-biały metal, lekki, miękki (cięcie nożem), niska temperatura topnienia. Przechowuj sód w nafcie. Tworzy ciekły stop z rtęcią - amalgamat(do 0,2% Na).

Wysoko reaktywny, w wilgotnym powietrzu sód powoli pokrywa się filmem wodorotlenkowym i traci połysk (blaknięcie):

Sód jest chemicznie aktywnym, silnym środkiem redukującym. Zapala się w powietrzu przy umiarkowanym nagrzaniu (>250°C), reaguje z niemetalami:

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

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

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

Bardzo burzliwie i dużo egzo-działanie sodu wchodzi w reakcję z wodą:

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

Pod wpływem ciepła reakcji kawałki sodu topią się w kulki, które zaczynają się losowo poruszać z powodu uwolnienia H2. Reakcji towarzyszą ostre trzaski spowodowane wybuchami gazowego tlenu (H 2 + O 2). Roztwór jest barwiony fenoloftaleiną w kolorze szkarłatnym (ośrodek alkaliczny).

W szeregu napięć sód jest znacznie bardziej na lewo od wodoru, wypiera wodór z rozcieńczonych kwasów HCl i H 2 SO 4 (z powodu H 2 0 i H).

Otrzymujący sód w przemyśle:

(patrz także przygotowanie NaOH poniżej).

Sód jest wykorzystywany do otrzymywania Na 2 O 2, NaOH, NaH, a także w syntezie organicznej. Stopiony sód służy jako chłodziwo w reaktorach jądrowych, a gazowy sód jest używany jako wypełniacz do lamp zewnętrznych o żółtym świetle.

Tlenek sodu Na 2 O. Tlenek zasadowy. Biały, ma strukturę jonową (Na +) 2 O 2-. Jest stabilny termicznie, powoli rozkłada się po kalcynowaniu, topi się pod nadciśnieniem par Na. Wrażliwy na wilgoć i dwutlenek węgla w powietrzu. Reaguje energicznie z wodą (powstaje silnie zasadowy roztwór), kwasami, tlenkami kwasowymi i amfoterycznymi, tlenem (pod ciśnieniem). Służy do syntezy soli sodowych. Nie tworzy się podczas spalania sodu w powietrzu.

Równania najważniejszych reakcji:

Otrzymujący: rozkład termiczny Na 2 O 2 (patrz), a także fuzja Na i NaOH, Na i Na2O2:

2Na + 2NaOH = 2Na a O + H2 (600 ° C)

2Na + Na2O2 = 2Na a O (130-200 ° C)

Nadtlenek sodu Na2O2. Połączenie binarne. Biały, higroskopijny. Ma strukturę jonową (Na +) 2 O 2 2-. Po podgrzaniu rozkłada się, topi się pod nadciśnieniem O2. Pochłania dwutlenek węgla z powietrza. Rozkłada się całkowicie z wodą, kwasami (uwalnianie О 2 podczas gotowania - jakościowa reakcja na nadtlenki). Silny środek utleniający, słaby środek redukujący. Służy do regeneracji tlenu w osobnym aparacie oddechowym (reakcja z CO2), jako składnik wybielaczy do tkanin i papieru. Równania najważniejszych reakcji:

Otrzymujący: spalanie Na w powietrzu.

Wodorotlenek sodu NaOH. Wodorotlenek zasadowy, alkaliczny, nazwa techniczna soda kaustyczna. Białe kryształy o strukturze jonowej (Na +) (OH -). Rozprzestrzenia się w powietrzu pochłaniając wilgoć i dwutlenek węgla (powstaje NaHCO 3 ). Topi się i wrze bez rozkładu. Powoduje poważne oparzenia skóry i oczu.

Dobrze rozpuśćmy w wodzie (z egzo-efekt, +56 kJ). Reaguje z tlenkami kwasowymi, neutralizuje kwasy, indukuje funkcję kwasową w tlenkach i wodorotlenkach amfoterycznych:

Roztwór NaOH koroduje szkło (powstaje NaSiO3), koroduje powierzchnię aluminium (powstają Na i H2).

Otrzymujący NaOH w przemyśle:

a) elektroliza roztworu NaCl na obojętnej katodzie

b) elektroliza roztworu NaCl na katodzie rtęciowej (metoda amalgamatowa):

(uwolniona rtęć wraca do elektrolizera).

Soda kaustyczna jest najważniejszym surowcem dla przemysłu chemicznego. Służy do otrzymywania soli sodowych, celulozy, mydeł, barwników i włókien sztucznych; jako osuszacz gazowy; odczynnik do odzyskiwania z surowców wtórnych i oczyszczania cyny i cynku; podczas przetwarzania rud aluminium (boksytu).

Sód to bardzo reaktywny metal, który reaguje z wieloma substancjami. Reakcje z udziałem sodu mogą być gwałtowne i generować znaczne ciepło. W takim przypadku często dochodzi do zapłonu, a nawet wybuchu. Aby bezpiecznie pracować z sodem, musisz dobrze rozumieć jego właściwości fizyczne i chemiczne.

Sód jest lekkim (gęstość 0,97 g/cm3), miękkim i topliwym (tt 97,86°C) metalem. Pod względem twardości przypomina wosk parafinowy lub mydło. W powietrzu sód utlenia się bardzo szybko, pokrywając się szarym filmem, który składa się z nadtlenku i węglanu Na2O2, dlatego sód jest przechowywany w dobrze zamkniętych słoikach pod warstwą bezwodnej nafty lub oleju.

Kawałek sodu o wymaganej wielkości odcina się bez usuwania metalu z nafty za pomocą noża lub skalpela. Sód jest usuwany ze słoika pęsetą. Wszystkie narzędzia muszą być suche! Następnie sód jest uwalniany od pozostałości nafty za pomocą bibuły filtracyjnej. W niektórych przypadkach metal jest czyszczony skalpelem z warstwy nadtlenku, ponieważ kontakt nadtlenku ze świeżą powierzchnią sodu może doprowadzić do wybuchu. Nie należy obchodzić się z sodem. Dodatki sodowe są stapiane w niskiej temperaturze pod warstwą nafty.

Naczyń zawierających sód nigdy nie należy myć wodą – może to doprowadzić do wybuchu o tragicznych skutkach. Pozostały sód usuwa się dodając alkohol, dopiero wtedy można użyć wody.

Podczas pracy z sodem należy nosić okulary ochronne. Nigdy nie zapominaj, z czym masz do czynienia - eksplozja może nastąpić w najbardziej nieoczekiwanym i nieodpowiednim momencie i musisz być na to przygotowany.

Reakcja sodu z wodą

Wlej 3/4 wody do krystalizatora i dodaj do niego kilka kropel fenoloftaleiny. Wrzuć do formy kawałek sodu wielkości połowy groszku. Sód pozostanie na powierzchni, ponieważ jest lżejszy od wody. Kawałek zacznie aktywnie reagować z wodą z uwolnieniem wodoru. Ciepło reakcji stopi metal i zamieni się w srebrzystą kroplę, która będzie aktywnie płynąć po powierzchni wody. W tym samym czasie słychać syk. Czasami uwalniany wodór zapala się żółtym płomieniem. Ten kolor nadaje mu para sodu. Jeśli nie nastąpi zapłon, wodór może się zapalić. Jednak kawałki sodu mniejsze niż ziarno pszenicy wygasają.

W wyniku reakcji powstaje zasada, która działa na fenoloftaleinę, więc kawałek sodu pozostawia za sobą malinowy ślad. Pod koniec eksperymentu prawie cała woda w krystalizatorze zmieni kolor na szkarłatny.

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

Ściany krystalizatora muszą być wolne od tłuszczu i innych zanieczyszczeń. W razie potrzeby myje się je roztworem alkalicznym, w przeciwnym razie sód przylega do ścian, a krystalizator może pękać.

Eksperyment należy przeprowadzić w masce ochronnej lub okularach ochronnych. Podczas reakcji należy zachować pewien dystans i pod żadnym pozorem nie pochylać się nad formą. Kontakt oczu z rozpryskami stopionego sodu lub zasad może prowadzić do prawie gwarantowanej ślepoty.

Źródło www.chemistry-chemists.com