التفاعلات بين الماء والصوديوم. أسرار تفاعل معدن الصوديوم مع الماء. طلاء النيكل للأشياء المعدنية

صوديوم- عنصر الفترة الثالثة ومجموعة IA الجدول الدوري، الرقم التسلسلي 11. الصيغة الإلكترونية للذرة هي 3s 1، حالات الأكسدة +1 و 0. لها سالبية كهربية منخفضة (0.93)، ولا تظهر إلا الخصائص المعدنية (الأساسية). يشكل (ككاتيون) العديد من الأملاح والمركبات الثنائية. تقريبا جميع أملاح الصوديوم قابلة للذوبان بدرجة عالية في الماء.

في الطبيعة - الخامسبواسطة عنصر الوفرة الكيميائية (الثاني بين
المعادن) توجد فقط على شكل مركبات. عنصر حيوي لجميع الكائنات الحية.

الصوديوم وكاتيون الصوديوم ومركباتها تلون لهب موقد الغاز باللون الأصفر الساطع ( الكشف النوعي).

صوديومنا. معدن أبيض فضي، خفيف، ناعم (يمكن قطعه بسكين)، قليل الذوبان. تخزين الصوديوم في الكيروسين. يشكل سبيكة سائلة مع الزئبق - ملغم(تصل إلى 0.2% ص).

شديد التفاعل، في الهواء الرطب يصبح الصوديوم مغطى ببطء بغشاء هيدروكسيد ويفقد بريقه (يفقد بريقه):

الصوديوم نشط كيميائيا وعامل اختزال قوي. يشتعل في الهواء عند التسخين المعتدل (> 250 درجة مئوية)، ويتفاعل مع المواد غير المعدنية:

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

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

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

عاصف جدا ومع عظيم exo-تأثير تفاعل الصوديوم مع الماء:

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

ومن حرارة التفاعل، تذوب قطع الصوديوم على شكل كرات، تبدأ بالتحرك عشوائيًا بسبب إطلاق H2. ويصاحب التفاعل نقرات حادة نتيجة انفجارات الغاز المتفجر (H 2 + O 2). يكون المحلول قرمزيًا ملونًا بالفينول فثالين (وسط قلوي).

في سلسلة الجهد، يوجد الصوديوم بشكل ملحوظ على يسار الهيدروجين، فهو يحل محل الهيدروجين من الأحماض المخففة HC1 وH2SO4 (بسبب H20 وH).

إيصالالصوديوم في الصناعة:

(انظر أيضًا تحضير NaOH أدناه).

يستخدم الصوديوم لإنتاج Na 2 O 2، NaOH، NaH، وكذلك في التوليف العضوي. يعمل الصوديوم المنصهر كمبرد المفاعلات النوويةوالغازية - تستخدم كمواد حشو لمصابيح الإضاءة الخارجية ذات الضوء الأصفر.

أكسيد الصوديوم Na 2 O. أكسيد أساسي. الأبيض، له بنية أيونية (Na +) 2 O 2-. مستقر حرارياً، ويتحلل ببطء عند تسخينه، ويذوب تحت ضغط بخار الصوديوم الزائد. حساسة للرطوبة وثاني أكسيد الكربون في الهواء. يتفاعل بقوة مع الماء (يتكون محلول قلوي قوي) والأحماض والأكاسيد الحمضية والمذبذبة والأكسجين (تحت الضغط). يستخدم لتخليق أملاح الصوديوم. لا يتكون عند احتراق الصوديوم في الهواء.

معادلات أهم التفاعلات:

إيصال: التحلل الحراري Na 2 O 2 (انظر)، وكذلك اندماج Na وNaOH، Na وNa2O2:

2Na + 2NaOH = 2Na aO + H2 (600 درجة مئوية)

2Na + Na2O2 = 2Na وO (130-200 درجة مئوية)

بيروكسيد الصوديومنا 2 أو 2 . اتصال ثنائي. أبيض، استرطابي. وله بنية أيونية (Na +) 2 O 2 2-. عند تسخينه، يتحلل ويذوب تحت الضغط الزائد O 2 . تمتص ثاني أكسيد الكربونمن الجو. يتحلل تمامًا مع الماء والأحماض (يطلق O2 أثناء الغليان - رد فعل نوعيللبيروكسيدات). عامل مؤكسد قوي، عامل اختزال ضعيف. يتم استخدامه لتجديد الأكسجين في أجهزة التنفس المستقلة (التفاعل مع ثاني أكسيد الكربون)، كمكون من مكونات مبيضات القماش والورق. معادلات أهم التفاعلات:

إيصال: احتراق Na في الهواء.

هيدروكسيد الصوديومهيدروكسيد الصوديوم. الهيدروكسيد الأساسي، القلوي، الاسم التقني هو الصودا الكاوية. بلورات بيضاء ذات تركيب أيوني (Na+)(OH-). يذوب في الهواء، ويمتص الرطوبة وثاني أكسيد الكربون (يتكون NaHCO 3). يذوب ويغلي دون تحلل. يسبب حروقاً شديدة في الجلد والعينين.

شديد الذوبان في الماء (مع exo-التأثير، +56 كيلوجول). يتفاعل مع أكاسيد الحمض، يحيد الأحماض، ويسبب وظيفة الحمض في أكاسيد مذبذبةوهيدروكسيدات:

يؤدي محلول NaOH إلى تآكل الزجاج (يتم تكوين NaSiO3) ويؤدي إلى تآكل سطح الألومنيوم (يتم تكوين Na وH2).

إيصالهيدروكسيد الصوديوم في الصناعة:

أ) التحليل الكهربائي لمحلول كلوريد الصوديوم على كاثود خامل

ب) التحليل الكهربائي لمحلول كلوريد الصوديوم على كاثود الزئبق (طريقة الملغم):

(يتم إرجاع الزئبق المنطلق إلى المحلل الكهربائي).

الصودا الكاوية هي المادة الخام الأكثر أهمية الصناعة الكيميائية. تستخدم لإنتاج أملاح الصوديوم والسليلوز والصابون والأصباغ والألياف الصناعية. كمجفف غاز كاشف في استعادة وتنقية القصدير والزنك من المواد المعاد تدويرها؛ عند معالجة خامات الألومنيوم (البوكسيت).

الصوديوم معدن شديد التفاعل ويتفاعل مع العديد من المواد. يمكن أن تحدث التفاعلات التي تحتوي على الصوديوم بعنف وتنتج حرارة كبيرة. في هذه الحالة، يحدث الاشتعال وحتى الانفجار في كثير من الأحيان. ل عمل آمنعند التعامل مع الصوديوم، من الضروري أن يكون لديك فهم واضح لخصائصه الفيزيائية والكيميائية.

الصوديوم معدن خفيف (كثافته 0.97 جم/سم3)، ناعم وقابل للانصهار (97.86 درجة مئوية). صلابته تشبه البارافين أو الصابون. في الهواء، يتأكسد الصوديوم بسرعة كبيرة، ويصبح مغطى بغشاء رمادي يتكون من بيروكسيد Na2O2 والكربونات، لذلك يتم تخزين الصوديوم في مرطبانات مغلقة جيدًا تحت طبقة من الكيروسين أو الزيت اللامائي.

يتم قطع قطعة من الصوديوم بالحجم المطلوب دون إزالة المعدن من الكيروسين، وذلك باستخدام سكين أو مشرط. تتم إزالة الصوديوم من الجرة باستخدام الملقط. يجب أن تكون جميع الأدوات جافة! بعد ذلك، يتم تحرير الصوديوم من بقايا الكيروسين باستخدام ورق الترشيح. في بعض الحالات، يتم تنظيف المعدن بمشرط لإزالة طبقة البيروكسيد، حيث أن ملامسة البيروكسيد لسطح الصوديوم الطازج يمكن أن يؤدي إلى انفجاره. لا ينبغي التعامل مع الصوديوم باليد. يتم دمج بقايا الصوديوم بحرارة منخفضة تحت طبقة من الكيروسين.

لا ينبغي بأي حال من الأحوال غسل الأطباق التي تحتوي على الصوديوم بالماء - فقد يؤدي ذلك إلى انفجار له عواقب مأساوية. تتم إزالة بقايا الصوديوم عن طريق إضافة الكحول، وعندها فقط يمكن استخدام الماء.

من الضروري ارتداء نظارات السلامة عند العمل مع الصوديوم. لا تنس أبدًا ما تتعامل معه - يمكن أن يحدث انفجار في أكثر اللحظات غير المتوقعة وغير المناسبة، وعليك أن تكون مستعدًا لذلك.

تفاعل الصوديوم مع الماء

املأ المُبلور إلى 3/4 بالماء وأضف إليه بضع قطرات من الفينول فثالين. أسقط قطعة من الصوديوم بحجم نصف حبة البازلاء في جهاز التبلور. سيبقى الصوديوم على السطح لأنه أخف من الماء. ستبدأ القطعة في التفاعل بشكل نشط مع الماء، مما يؤدي إلى إطلاق الهيدروجين. من حرارة التفاعل، سوف يذوب المعدن ويتحول إلى قطرة فضية تعمل بنشاط على طول سطح الماء. وفي نفس الوقت يسمع صوت هسهسة. في بعض الأحيان يضيء الهيدروجين المنطلق بلهب أصفر. بخار الصوديوم يعطيه هذا اللون. إذا لم يحدث الاشتعال، يمكن إشعال الهيدروجين. ومع ذلك، فإن قطع الصوديوم الأصغر من حبة القمح تنطفئ.

ونتيجة للتفاعل، يتم تشكيل مادة قلوية تعمل على الفينول فثالين، لذلك تترك قطعة من الصوديوم وراءها أثر التوت. في نهاية التجربة، سيتحول كل الماء الموجود في المُبلور تقريبًا إلى اللون القرمزي.

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

يجب أن تكون جدران جهاز التبلور خالية من الشحوم والملوثات الأخرى. إذا لزم الأمر، يتم غسلها بمحلول قلوي، وإلا فإن الصوديوم يلتصق بالجدران وقد يتشقق جهاز التبلور.

يجب إجراء التجربة باستخدام قناع واقي أو نظارات السلامة. أثناء التفاعل، حافظ على مسافة معينة ولا تميل فوق المُبلور تحت أي ظرف من الظروف. يمكن أن يؤدي دخول رذاذ الصوديوم أو القلويات المنصهرة إلى عينيك إلى العمى المؤكد تقريبًا.

المصدر: www.chemistry-chemists.com

الأكثر إثارة للاهتمام على دروس المدرسةكانت الكيمياء موضوعًا عن خصائص المعادن النشطة. لم يتم خدمتنا فقط المادة النظريةولكنها أظهرت أيضًا تجارب مثيرة للاهتمام. ربما يتذكر الجميع كيف ألقى المعلم قطعة صغيرة من المعدن في الماء، واندفعت على طول سطح السائل واشتعلت. في هذه المقالة سوف نفهم كيف يحدث تفاعل الصوديوم والماء ولماذا ينفجر المعدن.

فمعدن الصوديوم مادة فضية تشبه في كثافتها الصابون أو البارافين. يتميز الصوديوم بالتوصيل الحراري والكهربائي الجيد. ولهذا السبب يتم استخدامه في الصناعة، وخاصة في صناعة البطاريات.

الصوديوم لديه نسبة عالية النشاط الكيميائي. في كثير من الأحيان تحدث ردود الفعل مع إطلاق كميات كبيرة من الحرارة. في بعض الأحيان يكون هذا مصحوبًا بنيران أو انفجار. يعمل مع المعادن النشطةيتطلب التدريب المعلوماتي الجيد والخبرة. لا يمكن تخزين الصوديوم إلا في حاويات مغلقة جيدًا تحت طبقة من الزيت، حيث يتأكسد المعدن بسرعة في الهواء.

التفاعل الأكثر شيوعًا للصوديوم هو تفاعله مع الماء. تفاعل الصوديوم مع الماء ينتج القلويات والهيدروجين:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

يتأكسد الهيدروجين بواسطة الأكسجين الموجود في الهواء وينفجر، وهذا ما لاحظناه أثناء التجربة المدرسية.

دراسات رد الفعل من قبل علماء من جمهورية التشيك

من السهل جدًا فهم تفاعل الصوديوم مع الماء: يؤدي تفاعل المواد إلى تكوين غاز H2، والذي يتأكسد بدوره بواسطة O2 في الهواء ويشتعل. يبدو الأمر بسيطا. لكن البروفيسور بافيل يونجفيرت من الأكاديمية التشيكية للعلوم لا يعتقد ذلك.

الحقيقة هي أنه أثناء التفاعل لا يتشكل الهيدروجين فحسب، بل يتشكل أيضًا بخار الماء عدد كبير منالطاقة، يسخن الماء ويتبخر. وبما أن الصوديوم ذو كثافة منخفضة، يجب أن تدفعه وسادة البخار إلى الأعلى، وتعزله عن الماء. يجب أن يهدأ رد الفعل، لكنه لا يحدث.

قرر Jungwirth دراسة هذه العملية بالتفصيل وقام بتصوير التجربة بكاميرا عالية السرعة. تم تصوير العملية بمعدل 10 آلاف إطار في الثانية وعرضها بحركة بطيئة 400x. لاحظ العلماء أن المعدن، الذي يدخل السائل، يبدأ في إنتاج عمليات على شكل طفرات. هذا يفسر كالتالي:

• تبدأ المعادن القلوية، بمجرد وجودها في الماء، في العمل كمانح للإلكترونات وتطلق جسيمات سالبة الشحنة.
• قطعة من المعدن تكتسب شحنة موجبة.
• تبدأ البروتونات الموجبة الشحنة في تنافر بعضها البعض، وتشكل زوائد معدنية.
• تخترق المسامير وسادة البخار، ويزداد سطح التلامس للمواد المتفاعلة، ويتكثف التفاعل.

كيفية إجراء التجربة

بالإضافة إلى الهيدروجين، يتم تشكيل القلويات أثناء تفاعل الماء والصوديوم. للتحقق من ذلك، يمكنك استخدام أي مؤشر: عباد الشمس، الفينول فثالين أو الميثيل البرتقالي. سيكون من الأسهل العمل مع الفينول فثالين، لأنه عديم اللون بيئة محايدةوسيكون من الأسهل ملاحظة رد الفعل.

لإجراء التجربة تحتاج إلى:

1. صب الماء المقطر في جهاز التبلور بحيث يشغل أكثر من نصف حجم الوعاء.
2. أضف بضع قطرات من المؤشر إلى السائل.
3. قطع قطعة من الصوديوم بحجم نصف حبة البازلاء. للقيام بذلك، استخدم مشرطًا أو سكينًا رفيعًا. تحتاج إلى قطع المعدن في وعاء دون إزالة الصوديوم من الزيت لتجنب الأكسدة.
4. أخرج قطعة الصوديوم من الجرة باستخدام الملقط وامسحها بورق الترشيح لإزالة أي زيت.
5. قم بإلقاء الصوديوم في الماء وراقب العملية من مسافة آمنة.

يجب أن تكون جميع الأدوات المستخدمة في التجربة نظيفة وجافة.

وستلاحظ أن الصوديوم لا يغوص في الماء، بل يبقى على السطح بسبب كثافة المواد. سيبدأ الصوديوم في التفاعل مع الماء، مما يؤدي إلى إطلاق الحرارة. سيؤدي ذلك إلى ذوبان المعدن وتحوله إلى قطرة. ستبدأ هذه القطرة في التحرك بنشاط عبر الماء، وإصدار صوت هسهسة مميز. إذا لم تكن قطعة الصوديوم صغيرة جدًا، فسوف تضيء بلهب أصفر. إذا كانت القطعة كبيرة جدًا، فقد يحدث انفجار.

سوف يتغير لون الماء أيضًا. ويفسر ذلك إطلاق القلويات في الماء وتلوين المؤشر المذاب فيه. سوف يتحول لون الفينول فثالين إلى اللون الوردي، ولون عباد الشمس الأزرق، ولون الميثيل البرتقالي إلى اللون الأصفر.

هل هو خطير

تفاعل الصوديوم مع الماء خطير جداً. قد تحدث إصابات خطيرة أثناء التجربة. يمكن أن يؤدي الهيدروكسيد والبيروكسيد وأكسيد الصوديوم الذي يتكون أثناء التفاعل إلى تآكل الجلد. يمكن أن يصل رذاذ القلويات إلى عينيك ويسبب حروقًا خطيرة وحتى العمى.

يجب إجراء عمليات التلاعب بالمعادن النشطة المختبرات الكيميائيةتحت إشراف مساعد مختبر لديه خبرة في العمل مع المعادن القلوية.

1. العمل حصريًا باستخدام نظارات السلامة.
2. لا تتكئ أبدًا فوق الوعاء عندما يكون المعدن على الماء.
3. ابتعد بضعة أمتار عن المُبلور فورًا بعد إلقاء المعدن في الماء.
4. كن مستعدًا دائمًا، حيث يمكن أن يحدث انفجار في أي لحظة.
5. لا تقترب من المحفز حتى تتأكد من اكتمال التفاعل.

خصائص معدن الصوديوم: فيديو

ستحتاج إلى صوديوم Na وبوتاسيوم K، وماء مقطر، ومحلول كحولي لمؤشر الفينول فثالين، ومبلورات، وملاقط أو ملقط، ومشرط أو سكين حاد، وورق ترشيح.

يُسكب الماء في المتبلور ويُضاف بضع قطرات من محلول الفينول فثالين. باستخدام مشرط، قم بقطع "شرائح" صغيرة بحجم حبة البازلاء من قطع المعادن القلوية على ورقة الترشيح. يتم تجفيف قطع الصوديوم والبوتاسيوم بورق الترشيح ووضعها في أجهزة التبلور. قبل أخذ قطعة معدنية أخرى، امسح أطراف الملقط بعناية بورق الترشيح حتى لا يدخل الماء إلى الزجاجات. لوحظ أن كرات المعدن المنصهر "تجري" على طول سطح الماء، وحركة كرة البوتاسيوم أسرع من حركة كرة الصوديوم. وسرعان ما تضيء بلهب أرجواني. خلف كل من الكرات "الجارية" يوجد "أثر" قرمزي بسبب حقيقة أنه نتيجة لردود الفعل:
2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2
2K + 2H2O = 2KOH + H2
لقد تكون هيدروكسيد قلوي(قاعدة قوية) والتي تلون مؤشر الفينول فثالين باللون البنفسجي القرمزي.

يتم تنظيف المنتجات والأشياء المعدنية من الأوساخ وإزالة الشحوم منها بمحلول الصودا وغسلها بالماء وغمرها في محلول 50٪ لبضع ثوان. حمض النيتريكوغسلها مرة أخرى بالماء المقطر. يتم الاحتفاظ بالمنتج المحضر لمدة 30-50 دقيقة في محلول ساخن يحتوي على 280 جم من سباعي هيدرات كبريتات النيكل و 100 مل من المركز. من حمض الهيدروكلوريك. بعد الحصول على طلاء النيكل (يصبح كثيفًا ولامعًا)، يتم غسل المنتج بالماء وتلميعه بقطعة قماش.

بلورات النحاس

يعلم الجميع كيفية زراعة بلورات من الأملاح المختلفة. ولكن لا يستطيع الجميع زراعة بلورات النحاس. لهذه التجربة غير العادية سوف تحتاج إلى: CuSO4، ملحقطعة قصدير وكوب (عادي). قطع دائرة من قطعة من القصدير بحيث تتناسب بحرية مع الزجاج. صب مسحوق كبريتات النحاس (كبريتات النحاس) في كوب في طبقة 5 مم وقم بتغطية هذه الطبقة بالملح. انتباه! لا تخلط الطبقات. غطي الطبقات بدائرة من ورق الترشيح ثم غطيها بدائرة من القصدير. صب محلول الملح في كوب.

بعد أسبوعين، سوف تنمو بلورات النحاس الكبيرة إلى حد ما. للحفاظ عليها بشكل جيد، ضعها في أنبوب اختبار مع محلول حمض الكبريتيك.

احتراق المعادن.

إن احتراق المعادن في الأكسجين والكلور معروف على نطاق واسع. والأقل شهرة هو احتراق المعادن في بخار الكبريت. يتم وضع أنبوب اختبار كبير مملوء ثلثه بالكبريت عموديًا على حامل ويتم تسخينه حتى يغلي الكبريت. ثم يتم إنزال حزمة من الأسلاك النحاسية الرفيعة (يمكن تسخينها مسبقًا) في أنبوب الاختبار ويلاحظ رد فعل عنيف.

احتراق الصوديوم.

يتم وضع قطعة من ورق الترشيح، مبللة بسخاء بالماء، على شبكة الأسبستوس. ثم يتم وضع قطعة من الصوديوم على الورقة. يتفاعل الصوديوم مع الماء، وبسبب الطاقة المنطلقة يذوب ويشتعل تلقائياً ويحترق بلهب أصفر ساطع. يتضمن تفاعل الاحتراق كلا من الهيدروجين المنطلق وورق الترشيح.

طلاء النيكل للأشياء المعدنية.

يتم تنظيف المنتجات والأشياء المعدنية من الأوساخ وإزالة الشحوم منها بمحلول الصودا وغسلها بالماء وغمسها في محلول حمض النيتريك بنسبة 50٪ لبضع ثوان ثم غسلها مرة أخرى بالماء المقطر. يتم الاحتفاظ بالمنتج المحضر لمدة 30-50 دقيقة في محلول ساخن يحتوي على 280 جم من سباعي هيدرات كبريتات النيكل و 100 مل من حمض الهيدروكلوريك المركز لكل 1 لتر من الماء. بعد الحصول على طلاء النيكل (يصبح كثيفًا ولامعًا)، يتم غسل المنتج بالماء وتلميعه بقطعة قماش.)

تفضيض الأجسام النحاسية.

يتم تنظيف الأشياء والمنتجات النحاسية جيدًا من الأوساخ وغسلها بمحلول الصودا وغمسها في محلول مثبت مستخدم لعدة أيام. بعد الحصول على الطلاء الفضي، يتم غسل المنتج بالماء وتلميعه بقطعة قماش.