Взаємодія натрію з водою. Досліди з металами

Знадобляться натрій Na і калій K, дистильована вода, спиртовий розчин індикатора фенолфталеїну, кристалізатори, пінцет або щипці, скальпель або гострий ніж, фільтрувальна папір.

У кристалізатори наливають води і додають по кілька крапель розчину фенолфталеїну. Відрізають скальпелем на аркуші фільтрувального паперу від шматків лужних металів невеликі, завбільшки з горошину, "часточки". Шматочки натрію і калію обсушують фільтрувальним папером і опускають в кристалізатори. Перш ніж взяти черговий шматочок металу, ретельно протирають кінці пінцета фільтрувальної папером, щоб не занести в бюкси воду. Спостерігають "бігають" по поверхні води кульки розплавленого металу, причому рух калієвого кульки більш стрімко, ніж натрієвого. Він незабаром загоряється фіолетовим полум'ям. За кожним з "бігають" кульок залишається малиновий "шлейф" через те, що в результаті реакцій:
2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2
2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2
утворюється лужний гідроксид (серйозна причина), який забарвлює індикатор фенолфталеїн в малиново-фіолетовий колір.

Металеві вироби і предмети очищають від бруду, знежирюють розчином соди, промивають у воді, на кілька секунд опускають в 50% -ний розчин азотної кислоти і повторно промивають дистильованою водою. Підготовлений виріб витримують 30-50 хвилин в гарячому розчині, що містить на 1 л води 280 г гептагідрату сульфату нікелю і 100 мл концентрованої соляної кислоти. Після отримання нікелевого покриття (воно виходить щільним і блискучим) виріб промивають водою і полірують ганчірочкою.

кристали міді

Всі вміють вирощувати кристали різних солей. А ось кристали міді не всякий зможе виростити. Для цього незвичайного досвіду знадобитися: CuSO4, кухонна сіль, шматок бляхи і стакан (можна звичайний). З шматка жерсті Вирежте коло, щоб він вільно входив в стакан. У склянку насипте порошок сульфату міді (мідного купоросу) шаром в 5 мм і засипте цей шар сіллю. УВАГА! Шари не перемішувати. Закрийте шари кружком з фільтрувального паперу і накрийте кружком з жерсті. Встакан налийте розчин солі.

Через два тижні виростуть досить великі кристали міді. Щоб вони добре збереглися помістіть їх в пробірку з розчином сірчаної кислоти.

Горіння металів.

Горіння металів в кисні, хлорі широко відомо. Менш знайоме горіння металів в парах сірки. У штатив зміцнюють вертикально велику пробірку, наповнену на одну третину сірої, і нагрівають до кипіння сірки. Потім в пробірку опускають пучок тонкого мідного дроту (можна попередньо нагріти) і спостерігають бурхливу реакцію.

Горіння натрію.

На азбестову сітку кладуть листок фільтрувального паперу, рясно змочений водою. Потім на папір кладуть шматочок натрію. Натрій реагує з водою, за рахунок виділилася енергії плавиться, самозаймається і горить яскравим жовтим полум'ям. У реакцію горіння включаються і виділився водень і фільтрувальна папір.

Нікелювання металевих предметів.

Сріблення мідних предметів.

Мідні предмети і вироби ретельно очищають від бруду, промивають розчином соди і опускають на кілька днів в відпрацьований розчин фіксажу. Після отримання сріблястого покриття виріб промивають водою і полірують полотняною ганчірочкою.

Найцікавішою на шкільних уроках хімії була тема про властивості активних металів. Нам не тільки подавали теоретичний матеріал, а й демонстрували цікаві експерименти. Напевно, всі пам'ятають, як учитель кидав у воду маленький шматочок металу, а він метався по поверхні рідини і запалав. У цій статті ми розберемося, як відбувається реакція натрію і води, чому метал вибухає.

Металевий натрій - це сріблясту речовину, по щільності нагадує мило або парафін. Натрій характеризується хорошою тепло- і електропровідністю. Саме тому його використовують в промисловості, зокрема для виготовлення акумуляторів.

Натрій має високу хімічну активність. Часто реакції проходять з виділенням великої кількості тепла. Іноді це супроводжується запаленням або вибухом. Робота з активними металами вимагає хорошої інформаційної підготовки і досвіду. Зберігати натрій можна тільки в добре закритих тарах під шаром масла, так як на повітрі метал швидко окислюється.

Найпопулярнішою реакцією натрію є його взаємодія з водою. В ході реакції натрій плюс вода утворюється луг і водень:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

Водень окислюється киснем з повітря і вибухає, що ми і спостерігали в ході шкільного експерименту.

Дослідження реакції вченими з Чехії

Реакція натрію з водою дуже проста для розуміння: взаємодія речовин призводить до утворення газу H2, який, в свою чергу, окислюється за допомогою О2, що знаходиться в повітрі, і запалюється. Здається, все просто. Але професор Павло Юнгвірт з Академії наук Чехії так не вважав.

Справа в тому, що в процесі реакції утворюється не тільки водень, але і пари води, так як виділяється велика кількість енергії, вода нагрівається і випаровується. Так як натрій має низьку щільність, парова подушка повинна виштовхувати його вгору, ізолюючи від води. Реакція повинна затухати, але цього не відбувається.

Юнгвірт вирішив докладно вивчити цей процес і зняв експеримент на високошвидкісну камеру. Процес знімався зі швидкістю 10 тис. Кадрів в секунду і проглядався з 400-кратним уповільненням. Вчені помітили, що метал, потрапляючи в рідину, починає випускати відростки у вигляді шипів. Пояснюється це наступним чином:

Лужні метали, потрапивши в воду, починають виступати в ролі донора електронів і віддають негативно заряджені частинки.
Шматочок металу знаходить позитивний заряд.
Позитивно заряджені протони починають відштовхуватися один від одного, утворюючи металевий відростки.
Відростки-шипи проколюють парову подушку, поверхня контакту реагуючих речовин збільшується, і реакція посилюється.

Як провести експеримент

Крім водню, в ході реакції води і натрію утворюється луг. Щоб це перевірити, можна використовувати будь-який індикатор: лакмус, фенолфталеїн або метилоранж. Найлегше буде працювати з фенолфталеїном, так як він безбарвний в нейтральному середовищі і реакцію буде легше спостерігати.

Щоб провести експеримент потрібно:

Налити в кристалізатор дистильовану воду, щоб вона займала більше половини обсягу посудини.
Додати в рідину кілька крапель індикатора.
Відрізати шматочок натрію, розміром з полгорошіни. Для цього використовують скальпель або тонкий ніж. Різати метал потрібно в тарі, що не звинувачуємо натрій з масла, щоб уникнути окислення.
Дістати шматочок натрію з банки пінцетом і промокнути фільтрувальної папером, щоб очистити від масла.
Кинути натрій в воду і спостерігати за процесом з безпечної відстані.

Всі інструменти, використовувані в експерименті, повинні бути чистими і сухими.

Ви побачите, що натрій не розчиняється в воду, а залишається на поверхні, що пояснюється щільністю речовин. Натрій почне реагувати з водою, виділяючи тепло. Від цього метал розплавиться і перетвориться в крапельку. Ця крапелька почне активно рухатися по воді, видаючи характерне шипіння. Якщо шматочок натрію був не надто маленьким, він загориться жовтим полум'ям. Якщо шматочок був занадто великим, може статися вибух.

Також вода змінить свій колір. Це пояснюється виділенням лугу в воду і фарбуванням розчиненого в ній індикатора. Фенолфталеїн стане рожевим, лакмус синім, а метилоранж - жовтим.

Це небезпечно

Взаємодія натрію з водою дуже небезпечно. В ході експерименту можна отримати серйозні травми. Гідроксид, пероксид і оксид натрію, які утворюються в ході реакції, можуть роз'їдати шкіру. Луг, розбризкуючись, може потрапити в очі і привести до серйозних опіків і навіть сліпоти.

Маніпуляції з активними металами повинні проводитися в хімічних лабораторіях під наглядом лаборанта, який має досвід роботи з лужними металами.

Працювати виключно в захисних окулярах.
Ні в якому разі не нахилятися над посудиною, коли метал знаходиться на воді.
Відходити від кристалізатора на кілька метрів відразу після того, як метал буде кинутий в воду.
Бути завжди напоготові, тому що вибух може статися в будь-який момент.
Чи не підходити до каталізатора, поки не переконаєтеся, що реакція закінчилася.

Властивості металевого натрію: Відео

натрій- елемент 3-го періоду і IA-групи Періодичної системи, порядковий номер 11. Електронна формула атома 3s 1, ступеня окислення +1 і 0. Має малу електронний торгівельний (0,93), проявляє тільки металеві (основні) властивості. Утворює (як катіон) численні солі і бінарні сполуки. Майже всі солі натрію добре розчинні у воді.

В природі - п'ятийпо хімічній поширеності елемент (другий серед
металів), зустрічається тільки у вигляді сполук. Життєво важливий елемент для всіх організмів.

Натрій, катіон натрію і його сполуки забарвлюють полум'я газового пальника в яскраво-жовтий колір ( якісне виявлення).

натрій Na. Сріблясто-білий метал, легкий, м'який (ріжеться ножем), Низкоплавкий. Зберігають натрій в гасі. З ртуттю утворює рідкий сплав - амальгаму(До 0,2% Na).

Вельми реакційноздатні, у вологому повітрі натрій повільно покривається гідроксидні плівкою і втрачає блиск (тьмяніє):

Натрій хімічно активний, сильний відновник. Запалюється на повітрі при помірному нагріванні (> 250 ° С), реагує з неметалами:

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

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

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

Дуже бурхливо і з великим екзо-ефекту натрій реагує з водою:

2Na + 2H2O = 2NaOH + Н2 ^ + 368 кДж

Від теплоти реакції шматочки натрію розплавляються в кульки, які починають безладно рухатися через виділення Н 2. Реакція супроводжується різкими клацаннями внаслідок вибухів гримучого газу (Н 2 + O 2). Розчин забарвлюється фенолфталеїном в малиновий колір (лужне середовище).

В ряді напруг натрій коштує значно лівіше водню, з розбавлених кислот НС1 і H 2 SO 4 витісняє водень (за рахунок Н 2 0 і Н).

отриманнянатрію в промисловості:

(Див. Також нижче отримання NaOH).

Натрій застосовується для отримання Na 2 O 2, NaOH, NaH, а також в органічному синтезі. Розплавлений натрій служить теплоносієм в ядерних реакторах, а газоподібний - використовується як наповнювач желтосветних ламп зовнішнього освітлення.

оксид натрію Na 2 O. Основний оксид. Білий, має іонну будову (Na +) 2 O 2. Термічно стійкий, при прожарюванні повільно розкладається, плавиться під надлишковим тиском пари Na. Чутливий до вологи і вуглекислого газу в повітрі. Енергійно реагує з водою (утворюється лужної розчин), кислотами, кислотними та амфотерними оксидами, киснем (під тиском). Застосовується для синтезу солей натрію. Чи не утворюється при спалюванні натрію на повітрі.

Рівняння найважливіших реакцій:

отримання:термічний розклад Na 2 O 2 (див.), а також сплав Na і NaOH, Na і Na2O2:

2Na + 2NaOH = 2Na а O + H2 (600 ° C)

2Na + Na2O2 = 2Na а O (130-200 ° C)

пероксид натрію Na 2 O 2. Бінарна сполука. Білий, гігроскопічний. Має іонну будову (Na +) 2 O 2 2-. При нагріванні розкладається, плавиться під надлишковим тиском О2. Поглинає вуглекислий газ з повітря. Повністю розкладається водою, кислотами (виділення О2 при кип'ятінні - якісна реакція на пероксиди). Сильний окислювач, слабкий відновник. Застосовується для регенерації кисню в ізолюючих дихальних приладах (реакція з СО 2), як компонент відбілювачів тканини і паперу. Рівняння найважливіших реакцій:

отримання: Спалювання Na на повітрі.

Гідроксид натрію NaOH. Основний гідроксид, луг, технічна назва їдкий натр. Білі кристали з іонним будовою (Na +) (OH -). Розпливається на повітрі, поглинаючи вологу і вуглекислий газ (утворюється NaHCО 3). Плавиться і кипить без розкладання. Викликає важкі опіки шкіри та очей.

Добре розчинний у воді (з екзо-ефекту, +56 кДж). Реагує з кислотними оксидами, нейтралізує кислоти, викликає кислотну функцію у амфотерних оксидів і гідроксидів:

Розчин NaOH роз'їдає скло (утворюється NaSiО3), кородує поверхню алюмінію (утворюються Na і Н 2).

отримання NaOH в промисловості:

а) електроліз розчину NaCl на інертному катоді

б) електроліз розчину NaCl на ртутному катоді (амальгамний спосіб):

(Звільнену ртуть повертають в електролізер).

Їдкий натр - найважливіша сировина хімічної промисловості. Використовується для отримання солей натрію, целюлози, мила, барвників і штучного волокна; як осушувач газів; реагент у витягу з вторинної сировини і очищення олова і цинку; при переробці руд алюмінію (бокситів).

Натрій є дуже активним металом, який реагує з багатьма речовинами. Реакції за участю натрію можуть протікати бурхливо зі значним виділенням тепла. При цьому часто відбувається займання, і навіть вибух. Для безпечної роботи з натрієм необхідно мати чітке уявлення про його фізичні і хімічні властивості.

Натрій легкий (щільність 0.97 г / см3), м'який і легкоплавкий (Тпл 97,86 ° С) метал. По твердості він нагадує парафін або мило. На повітрі натрій дуже швидко окислюється, покриваючись сірою плівкою, що складається з перекису Na2O2 і карбонату, тому натрій зберігають в добре закритих банках під шаром безводного гасу або масла.

Шматочок натрію потрібного розміру відрізають, не виймаючи метал з гасу, за допомогою ножа або скальпеля. З банки натрій дістають пінцетом. Всі інструменти повинні бути сухими! Після цього натрій звільняють від залишків гасу за допомогою фільтрувальної папірці. У деяких випадках метал очищають скальпелем від шару перекису, оскільки контакт перекису зі свіжої поверхнею натрію може призвести до вибуху. Натрій не можна брати руками. Обрізки натрію сплавляють при слабкому нагріванні під шаром гасу.

Посуд, в якій був натрій, ні в якому разі не допускається мити водою - це може призвести до вибуху з трагічними наслідками. Залишки натрію усувають додаванням спирту, тільки після цього можна застосовувати воду.

Працювати з натрієм необхідно в захисних окулярах. Ніколи не забувайте, з чим ви маєте справу - вибух може статися в найнесподіваніший і невідповідний момент, і до цього потрібно бути готовим.

Реакція натрію з водою

У кристалізатор налийте на 3/4 воду і додайте в неї кілька крапель фенолфталеїну. Киньте в кристалізатор шматочок натрію розміром з половину горошини. Натрій залишиться на поверхні, оскільки він легший за воду. Шматочок почне активно реагувати з водою з виділенням водню. Від тепла реакції метал розплавиться і перетвориться в сріблясту крапельку, яка буде активно бігати по поверхні води. При цьому чується шипіння. Іноді водень, який виділяється, загоряється жовтим полум'ям. Такий колір надають йому пари натрію. Якщо запалення не відбулося, водень можна підпалити. Однак шматочки натрію розміром менше пшеничного зернятка гаснуть.

В результаті реакції утворюється луг, яка діє на фенолфталеїн, тому шматочок натрію залишає за собою малиновий слід. Під кінець досвіду практично вся вода в кристалізаторі забарвиться в малиновий колір.

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

Стінки кристалізатора повинні бути вільні від жиру та інших забруднень. У разі необхідності їх промивають розчином лугу, інакше натрій прилипає до стінок, і кристаллизатор може тріснути.

Досвід слід проводити в захисній масці або захисних окулярах. Під час реакції тримайтеся на деякій відстані і ні в якому разі не нахиляйтеся над кристалізатором. Попадання розплавленого натрію або бризок лугу в очі загрожує практично гарантованої сліпотою.

джерело www.chemistry-chemists.com