Sepotong logam natrium dimasukkan ke dalam air yang telah diberi fenolftalin

Topik yang paling menarik pada pelajaran kimia sekolah adalah topik tentang sifat-sifat logam aktif. Kami tidak hanya diberikan materi teoritis, tetapi juga mendemonstrasikan eksperimen yang menarik. Mungkin semua orang ingat bagaimana guru melemparkan sepotong kecil logam ke dalam air, dan itu mengalir ke permukaan cairan dan menyala. Pada artikel ini, kita akan memahami bagaimana reaksi natrium dan air terjadi, mengapa logam meledak.

Logam natrium adalah zat keperakan, serupa kepadatannya dengan sabun atau parafin. Natrium dicirikan oleh konduktivitas termal dan listrik yang baik. Itu sebabnya digunakan dalam industri, khususnya untuk pembuatan baterai.

Natrium sangat reaktif. Seringkali reaksi berlanjut dengan pelepasan sejumlah besar panas. Terkadang disertai dengan penyalaan atau ledakan. Bekerja dengan logam aktif membutuhkan pelatihan dan pengalaman informasi yang baik. Natrium hanya dapat disimpan dalam wadah tertutup rapat di bawah lapisan minyak, karena logam ini cepat teroksidasi di udara.

Reaksi natrium yang paling populer adalah interaksinya dengan air. Selama reaksi natrium ditambah air, alkali dan hidrogen terbentuk:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

Hidrogen dioksidasi oleh oksigen dari udara dan meledak, yang kami amati selama eksperimen sekolah.

Studi reaksi oleh para ilmuwan dari Republik Ceko

Reaksi natrium dengan air sangat sederhana untuk dipahami: interaksi zat mengarah pada pembentukan gas H2, yang, pada gilirannya, dioksidasi dengan O2 di udara dan menyala. Semuanya tampak sederhana. Tetapi Profesor Pavel Jungvirt dari Akademi Ilmu Pengetahuan Ceko tidak berpendapat demikian.

Faktanya adalah bahwa selama reaksi, tidak hanya hidrogen yang terbentuk, tetapi juga uap air, karena sejumlah besar energi dilepaskan, air memanas dan menguap. Karena natrium memiliki kerapatan yang rendah, bantalan uap harus mendorongnya ke atas, mengisolasinya dari air. Reaksi harus mati, tapi tidak.

Jungwirth memutuskan untuk mempelajari proses ini secara mendetail dan memfilmkan eksperimen tersebut dengan kamera berkecepatan tinggi. Proses difilmkan pada 10.000 frame per detik dan dilihat pada 400x gerakan lambat. Para ilmuwan telah memperhatikan bahwa logam, yang masuk ke dalam cairan, mulai melepaskan proses dalam bentuk paku. Hal ini dijelaskan sebagai berikut:

• Logam alkali, sekali dalam air, mulai bertindak sebagai donor elektron dan mengeluarkan partikel bermuatan negatif.
• Sepotong logam memperoleh muatan positif.
• Proton bermuatan positif mulai saling tolak, membentuk pertumbuhan logam.
• Proses lonjakan menembus bantalan uap, permukaan kontak reaktan meningkat, dan reaksi meningkat.

Bagaimana melakukan percobaan

Selain hidrogen, alkali terbentuk selama reaksi air dan natrium. Untuk memeriksa ini, Anda dapat menggunakan indikator apa pun: lakmus, fenolftalein, atau metil oranye. Fenolftalein akan paling mudah digunakan, karena tidak berwarna dalam lingkungan netral dan reaksinya akan lebih mudah diamati.

Untuk melakukan percobaan yang Anda butuhkan:

1. Tuang air suling ke dalam crystallizer sehingga menempati lebih dari setengah volume bejana.
2. Tambahkan beberapa tetes indikator ke dalam cairan.
3. Potong sepotong natrium, seukuran setengah kacang polong. Untuk melakukan ini, gunakan pisau bedah atau pisau tipis. Anda perlu memotong logam dalam wadah, tidak menyalahkan natrium dari minyak, untuk menghindari oksidasi.
4. Hapus sepotong natrium dari toples dengan pinset dan blot dengan kertas saring untuk menghilangkan minyak.
5. Buang natrium ke dalam air dan amati prosesnya dari jarak yang aman.

Semua instrumen yang digunakan dalam percobaan harus bersih dan kering.

Anda akan melihat bahwa natrium tidak tenggelam ke dalam air, tetapi tetap berada di permukaan, yang dijelaskan oleh kepadatan zat. Natrium akan mulai bereaksi dengan air, melepaskan panas. Dari sini, logam akan meleleh dan berubah menjadi tetesan. Tetesan ini akan mulai bergerak aktif di dalam air, mengeluarkan desisan yang khas. Jika potongan natrium tidak terlalu kecil, itu akan menyala dengan nyala api kuning. Jika potongannya terlalu besar, ledakan bisa terjadi.

Air juga akan berubah warna. Hal ini disebabkan pelepasan alkali ke dalam air dan pewarnaan indikator terlarut di dalamnya. Fenolftalein akan berubah menjadi merah muda, lakmus biru, dan metil jingga menjadi kuning.

ini berbahaya

Interaksi natrium dengan air sangat berbahaya. Selama percobaan, Anda bisa mendapatkan cedera serius. Hidroksida, peroksida dan natrium oksida, yang terbentuk selama reaksi, dapat menimbulkan korosi pada kulit. Percikan alkali bisa masuk ke mata dan menyebabkan luka bakar parah dan bahkan kebutaan.

Manipulasi dengan logam aktif harus dilakukan di laboratorium kimia di bawah pengawasan asisten laboratorium yang berpengalaman bekerja dengan logam alkali.

1. Bekerja secara eksklusif dengan kacamata pelindung.
2. Dalam kasus apa pun Anda tidak boleh bersandar di atas kapal ketika logam berada di atas air.
3. Menjauh dari cetakan selama beberapa meter segera setelah logam dilemparkan ke dalam air.
4. Selalu siap, karena ledakan dapat terjadi kapan saja.
5. Jangan mendekati katalis sampai Anda yakin bahwa reaksi telah selesai.

Sifat natrium logam: Video

Sodium- unsur periode ke-3 dan golongan IA dari sistem periodik, nomor seri 11. Rumus elektronik atom adalah 3s 1, bilangan oksidasi +1 dan 0. Ia memiliki elektronegativitas rendah (0,93), hanya menunjukkan logam ( dasar) properti. Membentuk (sebagai kation) banyak garam dan senyawa biner. Hampir semua garam natrium sangat larut dalam air.

Di alam - kelima oleh unsur kelimpahan kimia (kedua di antara
logam), hanya terjadi dalam bentuk senyawa. Sebuah elemen penting untuk semua organisme.

Natrium, kation natrium dan senyawanya mewarnai nyala api kompor gas dengan warna kuning cerah ( deteksi kualitatif).

Sodium tidak Logam perak-putih, ringan, lunak (dipotong dengan pisau), titik leleh rendah. Simpan natrium dalam minyak tanah. Membentuk paduan cair dengan merkuri campuran(sampai 0,2% Na).

Sangat reaktif, di udara lembab, natrium perlahan menjadi ditutupi dengan film hidroksida dan kehilangan kilaunya (menodai):

Natrium bersifat reaktif dan merupakan reduktor kuat. Menyala di udara pada pemanasan sedang (>250 °C), bereaksi dengan non-logam:

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

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

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

Sangat badai dan hebat exo- natrium bereaksi dengan air efek:

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

Dari panasnya reaksi, potongan-potongan natrium meleleh menjadi bola-bola, yang mulai bergerak secara acak karena pelepasan H2. Reaksi disertai bunyi klik tajam akibat ledakan gas peledak (H 2 + O 2). Solusinya diwarnai dengan fenolftalein dalam warna merah (media alkali).

Dalam serangkaian tegangan, natrium jauh di sebelah kiri hidrogen, ia menggantikan hidrogen dari asam encer HC1 dan H2SO4 (karena H2 0 dan H).

Resi natrium dalam industri:

(lihat juga pembuatan NaOH di bawah).

Natrium digunakan untuk memperoleh Na 2 O 2 , NaOH, NaH, serta dalam sintesis organik. Natrium cair berfungsi sebagai pendingin dalam reaktor nuklir, dan natrium gas digunakan sebagai pengisi untuk lampu luar ruangan berlampu kuning.

natrium oksida Na 2 O. Oksida basa. Putih, memiliki struktur ionik (Na+) 2 O 2-. Stabil secara termal, terurai perlahan saat dinyalakan, meleleh di bawah tekanan uap Na berlebih. Peka terhadap kelembaban dan karbon dioksida di udara. Kuat bereaksi dengan air (larutan basa kuat terbentuk), asam, oksida asam dan amfoter, oksigen (di bawah tekanan). Ini digunakan untuk sintesis garam natrium. Itu tidak terbentuk ketika natrium dibakar di udara.

Persamaan reaksi yang paling penting:

Resi: dekomposisi termal Na 2 O 2 (lihat), serta fusi Na dan NaOH, Na dan Na2O2:

2Na + 2NaOH = 2Na a O + H2 (600 °C)

2Na + Na2O2 = 2Na a O (130-200 °C)

natrium peroksida Na2O2. koneksi biner. Putih, higroskopis. Ini memiliki struktur ionik (Na +) 2 O 2 2-. Saat dipanaskan, ia terurai, meleleh di bawah tekanan O2 berlebih. Menyerap karbon dioksida dari udara. Benar-benar terurai oleh air, asam (pelepasan O 2 selama perebusan - reaksi kualitatif terhadap peroksida). Oksidator kuat, reduktor lemah. Ini digunakan untuk regenerasi oksigen dalam isolasi perangkat pernapasan (reaksi dengan CO 2), sebagai komponen pemutih kain dan kertas. Persamaan reaksi yang paling penting:

Resi: membakar Na di udara.

Natrium hidroksida NaOH. Hidroksida dasar, alkali, nama teknis soda kaustik. Kristal putih dengan struktur ionik (Na +) (OH -). Menyebar di udara, menyerap kelembaban dan karbon dioksida (NaHCO 3 terbentuk). Mencair dan mendidih tanpa dekomposisi. Menyebabkan luka bakar parah pada kulit dan mata.

Sangat larut dalam air (dengan exo-efek, +56 kJ). Bereaksi dengan oksida asam, menetralkan asam, menginduksi fungsi asam dalam oksida amfoter dan hidroksida:

Larutan NaOH menimbulkan korosi pada kaca (terbentuknya NaSiO3), menimbulkan korosi pada permukaan aluminium (terbentuknya Na dan H2).

Resi NaOH dalam industri:

a) elektrolisis larutan NaCl pada katoda inert

b) elektrolisis larutan NaCl pada katoda merkuri (metode amalgam):

(merkuri yang dilepaskan dikembalikan ke sel).

Soda kaustik adalah bahan baku paling penting untuk industri kimia. Ini digunakan untuk mendapatkan garam natrium, selulosa, sabun, pewarna dan serat buatan; sebagai pengering gas; reagen dalam ekstraksi dari bahan baku sekunder dan pemurnian timah dan seng; dalam pengolahan bijih aluminium (bauksit).

Anda membutuhkan natrium Na dan kalium K, air suling, larutan alkohol indikator fenolftalein, pengkristal, pinset atau penjepit, pisau bedah atau pisau tajam, dan kertas saring.

Air dituangkan ke dalam crystallizer dan beberapa tetes larutan fenolftalein ditambahkan. Potong dengan pisau bedah pada selembar kertas saring dari potongan logam alkali kecil, seukuran kacang polong, "irisan". Potongan natrium dan kalium dikeringkan dengan kertas saring dan diturunkan ke dalam crystallizer. Sebelum mengambil potongan logam lain, bersihkan ujung pinset dengan kertas saring dengan hati-hati agar tidak membawa air ke dalam botol. Bola logam cair "berlari" di permukaan air diamati, dan pergerakan bola kalium lebih cepat daripada bola natrium. Segera menyala dengan nyala api ungu. Di belakang masing-masing bola "berlari" ada "lingkaran" raspberry karena fakta bahwa sebagai akibat dari reaksi: 2Na + 2H 2 O \u003d 2NaOH + H 2 2K + 2H2O = 2KOH + H2

alkali hidroksida (basa kuat) terbentuk, yang mewarnai indikator fenolftalein dalam warna raspberry-ungu.