Reakcije med vodo in natrijem. Skrivnosti reakcije kovinskega natrija z vodo. Niklanje kovinskih predmetov

Natrij- element 3. obdobja in IA skupine Periodni sistem, zaporedna številka 11. Elektronska formula atoma je 3s 1, oksidacijski stopnji +1 in 0. Ima nizko elektronegativnost (0,93), kaže samo kovinske (bazične) lastnosti. Tvori (kot kation) številne soli in binarne spojine. Skoraj vse natrijeve soli so dobro topne v vodi.

V naravi - peti po kemijski številčnosti element (drugi med
kovine), najdemo le v obliki spojin. Bistven element za vse organizme.

Natrij, natrijev kation in njegove spojine obarvajo plamen plinskega gorilnika svetlo rumeno ( kvalitativno odkrivanje).

Natrij Na. Srebrno bela kovina, lahka, mehka (lahko se reže z nožem), nizko talilna. Shranjujte natrij v kerozinu. Tvori tekočo zlitino z živim srebrom - amalgam(do 0,2 % Na).

Zelo reaktiven, natrij se v vlažnem zraku počasi prekrije s hidroksidnim filmom in izgubi sijaj (potemni):

Natrij je kemično aktiven in močno redukcijsko sredstvo. Vname se na zraku pri zmernem segrevanju (>250 °C), reagira z nekovinami:

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

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

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

Zelo burno in z velikim exo- učinek Natrij reagira z vodo:

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

Od toplote reakcije se koščki natrija stopijo v kroglice, ki se zaradi sproščanja H 2 začnejo naključno premikati. Reakcijo spremljajo ostri kliki zaradi eksplozij detonacijskega plina (H 2 + O 2). Raztopino obarvamo škrlatno s fenolftaleinom (alkalni medij).

V napetostnem nizu je natrij bistveno levo od vodika, izpodriva vodik iz razredčenih kislin HC1 in H 2 SO 4 (zaradi H 2 0 in H).

potrdilo o prejemu natrij v industriji:

(glej tudi pripravo NaOH spodaj).

Natrij se uporablja za proizvodnjo Na 2 O 2, NaOH, NaH, pa tudi v organska sinteza. Staljeni natrij služi kot hladilno sredstvo v jedrski reaktorji, in plinasto - se uporablja kot polnilo za svetilke za zunanjo razsvetljavo rumene svetlobe.

Natrijev oksid Na 2 O. Bazični oksid. Bela, ima ionsko strukturo (Na +) 2 O 2-. Toplotno stabilen, pri segrevanju počasi razpade, tali se pod nadtlakom pare Na. Občutljiv na vlago in ogljikov dioksid v zraku. Močno reagira z vodo (tvori se močno alkalna raztopina), kislinami, kislimi in amfoternimi oksidi, kisikom (pod pritiskom). Uporablja se za sintezo natrijevih soli. Ne nastaja pri gorenju natrija na zraku.

Enačbe najpomembnejših reakcij:

Prejem: toplotna razgradnja Na 2 O 2 (glej), kot tudi fuzija Na in NaOH, Na in Na2O2:

2Na + 2NaOH = 2Na a O + H2 (600 °C)

2Na + Na2O2 = 2Na in O (130-200 °C)

Natrijev peroksid Na 2 O 2 . Binarna povezava. Bela, higroskopska. Ima ionsko strukturo (Na +) 2 O 2 2-. Pri segrevanju se pod nadtlakom O 2 razgradi in tali. Absorbira ogljikov dioksid iz zraka. Popolnoma razpade z vodo in kislinami (sproščanje O2 med vrenjem - kvalitativna reakcija za perokside). Močan oksidant, šibek reducent. Uporablja se za regeneracijo kisika v samostojnih dihalnih napravah (reakcija s CO 2), kot sestavina belil za tkanine in papir. Enačbe najpomembnejših reakcij:

potrdilo o prejemu: zgorevanje Na v zraku.

Natrijev hidroksid NaOH. Bazični hidroksid, alkalij, strokovno ime je kavstična soda. Beli kristali z ionsko strukturo (Na +)(OH -). Raztaplja se v zraku, absorbira vlago in ogljikov dioksid (nastane NaHCO3). Topi se in vre brez razgradnje. Povzroča hude opekline kože in oči.

Zelo topen v vodi (s exo-učinek, +56 kJ). Reagira z kislinski oksidi, nevtralizira kisline povzroča delovanje kislin v amfoterni oksidi in hidroksidi:

Raztopina NaOH razjeda steklo (nastane NaSiO3) in razjeda površino aluminija (nastane Na in H2).

potrdilo o prejemu NaOH v industriji:

a) elektroliza raztopine NaCl na inertni katodi

b) elektroliza raztopine NaCl na živosrebrovi katodi (amalgamska metoda):

(izpuščeno živo srebro se vrne v elektrolizer).

Kavstična soda je najpomembnejša surovina kemična industrija. Uporablja se za proizvodnjo natrijevih soli, celuloze, mila, barvil in umetnih vlaken; kot plinski sušilnik; reagent pri pridobivanju in čiščenju kositra in cinka iz recikliranih materialov; pri predelavi aluminijevih rud (boksit).

Natrij je zelo reaktivna kovina, ki reagira s številnimi snovmi. Reakcije, ki vključujejo natrij, lahko potekajo burno in povzročijo znatno toploto. V tem primeru pogosto pride do vžiga in celo eksplozije. Za varno delo Ko imamo opravka z natrijem, je treba jasno razumeti njegove fizikalne in kemijske lastnosti.

Natrij je lahka (gostota 0,97 g/cm3), mehka in taljiva (talina 97,86° C) kovina. Njegova trdota je podobna parafinu ali milu. Na zraku natrij zelo hitro oksidira in se prekrije s sivim filmom, ki je sestavljen iz Na2O2 peroksida in karbonata, zato natrij hranimo v dobro zaprtih kozarcih pod plastjo brezvodnega kerozina ali olja.

Kos natrija zahtevane velikosti odrežemo, ne da bi odstranili kovino iz kerozina, z nožem ali skalpelom. Natrij odstranimo iz kozarca s pinceto. Vsa orodja morajo biti suha! Po tem se natrij sprosti iz ostankov kerozina s filtrirnim papirjem. V nekaterih primerih kovino očistimo s skalpelom, da odstranimo plast peroksida, saj lahko stik peroksida s svežo površino natrija povzroči eksplozijo. Natrija se ne sme rokovati. Ostanki natrija se stopijo na nizki temperaturi pod plastjo kerozina.

V nobenem primeru posode, ki vsebuje natrij, ne pomivajte z vodo – to lahko povzroči eksplozijo s tragičnimi posledicami. Ostanke natrija odstranimo z dodatkom alkohola, šele nato lahko uporabimo vodo.

Pri delu z natrijem je potrebno nositi zaščitna očala. Nikoli ne pozabite, s čim imate opravka - eksplozija se lahko zgodi v najbolj nepričakovanem in neprimernem trenutku in na to morate biti pripravljeni.

Reakcija natrija z vodo

Kristalizator do 3/4 napolnite z vodo in ji dodajte nekaj kapljic fenolftaleina. V kristalizator spustimo za pol graha velik košček natrija. Natrij bo ostal na površini, ker je lažji od vode. Kos bo začel aktivno reagirati z vodo in sproščati vodik. Zaradi toplote reakcije se bo kovina stopila in spremenila v srebrnasto kapljico, ki bo aktivno tekla po površini vode. Hkrati se zasliši piskajoči zvok. Včasih vodik, ki se sprosti, zasveti z rumenim plamenom. To barvo mu dajejo natrijeve pare. Če do vžiga ne pride, se lahko vodik vžge. Ugasnejo pa koščki natrija, manjši od pšeničnega zrna.

Kot posledica reakcije nastane alkalija, ki deluje na fenolftalein, zato košček natrija pusti za seboj malinovo sled. Na koncu poskusa se skoraj vsa voda v kristalizatorju obarva škrlatno.

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

Stene kristalizatorja morajo biti brez maščobe in drugih onesnaževalcev. Po potrebi jih speremo z raztopino alkalije, sicer se natrij prilepi na stene in kristalizator lahko poči.

Poskus je treba izvajati z zaščitno masko ali zaščitnimi očali. Med reakcijo držite določeno razdaljo in se v nobenem primeru ne nagibajte nad kristalizator. Brizg staljenega natrija ali alkalije v vaše oči lahko povzroči praktično zagotovljeno slepoto.

Vir www.chemistry-chemists.com

Najbolj zanimivo na šolski pouk Kemija je bila tema o lastnostih aktivnih kovin. Nismo bili samo postreženi teoretično gradivo, prikazal pa je tudi zanimive poskuse. Verjetno se vsi spomnijo, kako je učitelj v vodo vrgel majhen kos kovine, ki je planil po površini tekočine in se vžgal. V tem članku bomo razumeli, kako pride do reakcije natrija in vode in zakaj kovina eksplodira.

Kovinski natrij je srebrnkasta snov, po gostoti podobna milu ali parafinu. Za natrij je značilna dobra toplotna in električna prevodnost. Zato se uporablja v industriji, predvsem za izdelavo baterij.

Natrij ima visoko kemična aktivnost. Pogosto pride do reakcij s sproščanjem velikih količin toplote. Včasih to spremlja požar ali eksplozija. Delo z aktivne kovine zahteva dobro informativno usposabljanje in izkušnje. Natrij lahko hranimo le v dobro zaprtih posodah pod plastjo olja, saj kovina na zraku hitro oksidira.

Najbolj priljubljena reakcija natrija je njegova interakcija z vodo. Pri reakciji natrija in vode nastaneta alkalija in vodik:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

Vodik oksidira s kisikom iz zraka in eksplodira, kar smo opazili pri šolskem poskusu.

Reakcijske študije znanstvenikov iz Češke republike

Reakcijo natrija z vodo je zelo enostavno razumeti: medsebojno delovanje snovi povzroči nastanek plina H2, ki ga O2 v zraku oksidira in se vname. Zdi se preprosto. Toda profesor Pavel Jungvirt s češke akademije znanosti ni mislil tako.

Dejstvo je, da med reakcijo ne nastaja samo vodik, ampak tudi vodna para, saj veliko število energije, se voda segreva in izhlapeva. Ker ima natrij nizko gostoto, ga mora parna blazina potisniti navzgor in ga izolirati od vode. Reakcija bi morala zamreti, pa ne.

Jungwirth se je odločil podrobno preučiti ta proces in poskus posnel s hitro kamero. Proces je bil posnet pri 10 tisoč sličicah na sekundo in gledan pri 400x počasnem posnetku. Znanstveniki so opazili, da kovina, ki vstopi v tekočino, začne proizvajati procese v obliki konic. To je razloženo na naslednji način:

• Alkalijske kovine, ko so v vodi, začnejo delovati kot donorji elektronov in oddajajo negativno nabite delce.
• Košček kovine pridobi pozitiven naboj.
• Pozitivno nabiti protoni se začnejo odbijati in tvorijo kovinske priveske.
• Konice prebijejo parno blazino, kontaktna površina reagirajočih snovi se poveča in reakcija se okrepi.

Kako izvesti poskus

Pri reakciji vode in natrija poleg vodika nastanejo alkalije. Če želite to preveriti, lahko uporabite kateri koli indikator: lakmus, fenolftalein ali metiloranž. Najlažje bo delati s fenolftaleinom, saj je brezbarven v nevtralno okolje in reakcijo bo lažje opaziti.

Za izvedbo poskusa potrebujete:

1. V kristalizator vlijemo destilirano vodo, tako da zavzame več kot polovico volumna posode.
2. V tekočino dodajte nekaj kapljic indikatorja.
3. Odrežite košček natrija v velikosti pol graha. Če želite to narediti, uporabite skalpel ali tanek nož. Kovino morate rezati v posodi, ne da bi odstranili natrij iz olja, da preprečite oksidacijo.
4. Odstranite košček natrija iz kozarca s pinceto in popivnajte s filtrirnim papirjem, da odstranite morebitno olje.
5. Vrzite natrij v vodo in opazujte proces z varne razdalje.

Vsi instrumenti, uporabljeni v poskusu, morajo biti čisti in suhi.

Videli boste, da natrij zaradi gostote snovi ne potone v vodo, ampak ostane na površini. Natrij bo začel reagirati z vodo in sproščati toploto. To bo povzročilo, da se kovina stopi in spremeni v kapljico. Ta kapljica se bo začela aktivno premikati po vodi in oddala značilen sikajoč zvok. Če košček natrija ni bil premajhen, bo zasvetil z rumenim plamenom. Če je bil kos prevelik, lahko pride do eksplozije.

Tudi voda bo spremenila barvo. To je razloženo s sproščanjem alkalij v vodo in obarvanjem indikatorja, raztopljenega v njej. Fenolftalein se bo obarval rožnato, lakmus modro in metiloranžno rumeno.

Nevarno je

Interakcija natrija z vodo je zelo nevarna. Med poskusom lahko pride do resnih poškodb. Hidroksid, peroksid in natrijev oksid, ki nastanejo med reakcijo, lahko razjedajo kožo. Brizganje alkalije vam lahko pride v oči in povzroči resne opekline in celo slepoto.

Manipulacije z aktivnimi kovinami je treba izvajati v kemijski laboratoriji pod nadzorom laboranta, ki ima izkušnje z delom z alkalijskimi kovinami.

1. Delajte izključno z zaščitnimi očali.
2. Nikoli se ne nagibajte nad plovilo, ko je kovina na vodi.
3. Takoj, ko kovino vržete v vodo, se odmaknite nekaj metrov stran od kristalizatorja.
4. Bodite vedno pripravljeni, saj lahko vsak trenutek poči.
5. Ne približujte se katalizatorju, dokler niste prepričani, da je reakcija končana.

Lastnosti kovinskega natrija: Video

Potrebovali boste natrijev Na in kalijev K, destilirano vodo, alkoholno raztopino indikatorja fenolftaleina, kristalizatorje, pinceto ali klešče, skalpel ali oster nož in filtrirni papir.

V kristalizatorje vlijemo vodo in dodamo nekaj kapljic raztopine fenolftaleina. Na list filtrirnega papirja s skalpelom iz koščkov alkalijskih kovin izrežite majhne »rezine« v velikosti graha. Koščke natrija in kalija posušimo s filtrirnim papirjem in damo v kristalizatorje. Preden vzamete še en kos kovine, konce pincete previdno obrišite s filtrirnim papirjem, da v steklenice ne vnesete vode. Opaziti je, da kroglice staljene kovine »tečejo« po površini vode, gibanje kalijeve kroglice pa je hitrejše od natrijeve. Kmalu zasveti z vijoličnim plamenom. Za vsako od "tečečih" kroglic je škrlatna "sled" zaradi dejstva, da je posledica reakcij:
2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2
2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2
se oblikuje alkalnega hidroksida(močna baza), ki obarva indikator fenolftalein škrlatno vijolično.

Kovinske izdelke in predmete očistimo umazanije, razmastimo z raztopino sode, operemo v vodi in za nekaj sekund potopimo v 50% raztopino. dušikova kislina in ponovno speremo z destilirano vodo. Pripravljen produkt hranimo 30-50 minut v vroči raztopini, ki vsebuje 280 g nikljevega sulfata heptahidrata in 100 ml koncentriranega klorovodikova kislina

. Po prejemu prevleke iz niklja (izkaže se gosto in sijoče) izdelek speremo z vodo in poliramo s krpo.

Vsi vedo, kako gojiti kristale različnih soli. Vendar ne more vsakdo gojiti bakrenih kristalov. Za ta nenavaden poskus boste potrebovali: CuSO4, kuhinjska sol, kos pločevine in kozarec (navaden). Iz kositra izrežite krog, tako da se prosto prilega kozarcu. Prašek bakrovega sulfata (bakrov sulfat) nalijemo v kozarec v 5 mm plasti in to plast prekrijemo s soljo.

POZOR! Ne mešajte plasti. Plasti prekrijte s krogom filtrirnega papirja in pokrijte s krogom kositra. Raztopino soli nalijte v kozarec.

Po dveh tednih bodo zrasli precej veliki bakreni kristali. Da se dobro ohranijo, jih damo v epruveto z raztopino žveplove kisline.

Zgorevanje kovin.

Zgorevanje kovin v kisiku in kloru je splošno znano. Manj znano je zgorevanje kovin v žveplovih parah. Veliko epruveto, do tretjine napolnjeno z žveplom, postavimo navpično v stojalo in segrevamo, dokler žveplo ne zavre.

Nato v epruveto spustimo snop tanke bakrene žice (lahko jo predhodno segrejemo) in opazimo burno reakcijo.

Zgorevanje natrija.

Na azbestno mrežico položimo kos filtrirnega papirja, izdatno navlaženega z vodo. Nato se na papir položi košček natrija.

Natrij reagira z vodo, zaradi sproščene energije se stopi, spontano vname in gori s svetlo rumenim plamenom. Reakcija zgorevanja vključuje sproščeni vodik in filtrirni papir.

Niklanje kovinskih predmetov.