Natrium ist ein sehr reaktives Metall, das mit vielen Substanzen reagiert. Reaktionen mit Natrium können heftig ablaufen und erhebliche Hitze erzeugen. In diesem Fall kommt es häufig zu Entzündungen und sogar zu einer Explosion. Um sicher mit Natrium arbeiten zu können, ist ein klares Verständnis seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften erforderlich.
Natrium ist ein leichtes (Dichte 0,97 g/cm3), weiches und schmelzbares (Schmelztemperatur 97,86 °C) Metall. Seine Härte ähnelt Paraffin oder Seife. An der Luft oxidiert Natrium sehr schnell und wird mit einem grauen Film bedeckt, der aus Na2O2-Peroxid und Carbonat besteht. Daher wird Natrium in gut verschlossenen Gläsern unter einer Schicht aus wasserfreiem Kerosin oder Öl gelagert.
Mit einem Messer oder Skalpell wird ein Stück Natrium in der gewünschten Größe abgeschnitten, ohne das Metall vom Kerosin zu entfernen. Natrium wird mit einer Pinzette aus dem Glas entfernt. Alle Werkzeuge müssen trocken sein! Anschließend wird das Natrium mithilfe von Filterpapier von Kerosinrückständen befreit. In manchen Fällen wird das Metall mit einem Skalpell gereinigt, um die Peroxidschicht zu entfernen, da der Kontakt des Peroxids mit der frischen Natriumoberfläche zu einer Explosion führen kann. Natrium sollte nicht mit der Hand gehandhabt werden. Natriumabfälle werden bei schwacher Hitze unter einer Kerosinschicht geschmolzen.
Auf keinen Fall sollte natriumhaltiges Geschirr mit Wasser gespült werden – dies kann zu einer Explosion mit tragischen Folgen führen. Natriumreste werden durch Zugabe von Alkohol entfernt, erst dann kann Wasser verwendet werden.
Beim Arbeiten mit Natrium ist das Tragen einer Schutzbrille erforderlich. Vergessen Sie nie, womit Sie es zu tun haben – eine Explosion kann im unerwartetsten und ungünstigsten Moment passieren, und Sie müssen darauf vorbereitet sein.
Reaktion von Natrium mit Wasser
Füllen Sie den Kristallisator zu 3/4 mit Wasser und geben Sie ein paar Tropfen Phenolphthalein hinzu. Geben Sie ein Stück Natrium in der Größe einer halben Erbse in den Kristallisator. Das Natrium bleibt an der Oberfläche, da es leichter als Wasser ist. Das Stück beginnt aktiv mit Wasser zu reagieren und setzt dabei Wasserstoff frei. Durch die Reaktionswärme schmilzt das Metall und verwandelt sich in einen silbrigen Tropfen, der aktiv über die Wasseroberfläche läuft. Gleichzeitig ist ein zischendes Geräusch zu hören. Manchmal leuchtet der freigesetzte Wasserstoff mit einer gelben Flamme auf. Natriumdampf verleiht ihm diese Farbe. Erfolgt keine Zündung, kann der Wasserstoff gezündet werden. Natriumstücke, die kleiner als ein Weizenkorn sind, werden jedoch gelöscht.
Durch die Reaktion entsteht ein Alkali, das auf Phenolphthalein einwirkt, sodass ein Stück Natrium eine Himbeerspur hinterlässt. Am Ende des Experiments verfärbt sich fast das gesamte Wasser im Kristallisator purpurrot.
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Die Wände des Kristallisators müssen frei von Fett und anderen Verunreinigungen sein. Bei Bedarf werden sie mit einer Alkalilösung gewaschen, da sonst Natrium an den Wänden haften bleibt und der Kristallisator reißen kann.
Das Experiment sollte mit Schutzmaske oder Schutzbrille durchgeführt werden. Halten Sie während der Reaktion einen gewissen Abstand ein und beugen Sie sich auf keinen Fall über den Kristallisator. Wenn geschmolzenes Natrium oder Alkali in Ihre Augen gelangt, kann dies praktisch zur Erblindung führen.
Quelle www.chemistry-chemists.com
Das interessanteste Thema im Chemieunterricht in der Schule waren die Eigenschaften aktiver Metalle. Uns wurde nicht nur theoretisches Material vermittelt, sondern auch interessante Experimente vorgeführt. Wahrscheinlich erinnert sich jeder daran, wie der Lehrer ein kleines Metallstück ins Wasser warf, das an der Oberfläche der Flüssigkeit entlang schoss und sich entzündete. In diesem Artikel werden wir verstehen, wie die Reaktion von Natrium und Wasser abläuft und warum Metall explodiert.
Natriummetall ist eine silbrige Substanz mit einer ähnlichen Dichte wie Seife oder Paraffin. Natrium zeichnet sich durch eine gute thermische und elektrische Leitfähigkeit aus. Deshalb wird es in der Industrie insbesondere zur Herstellung von Batterien eingesetzt.
Natrium ist chemisch hochreaktiv. Häufig treten Reaktionen unter Freisetzung großer Wärmemengen auf. Manchmal geht dies mit einem Brand oder einer Explosion einher. Die Arbeit mit aktiven Metallen erfordert eine gute Informationsausbildung und Erfahrung. Natrium kann nur in gut verschlossenen Behältern unter einer Ölschicht gelagert werden, da das Metall an der Luft schnell oxidiert.
Die beliebteste Reaktion von Natrium ist seine Wechselwirkung mit Wasser. Bei der Reaktion von Natrium und Wasser entstehen Alkali und Wasserstoff:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Wasserstoff wird durch Luftsauerstoff oxidiert und explodiert, was wir beim Schulexperiment beobachtet haben.
Reaktionsstudien von Wissenschaftlern aus der Tschechischen Republik
Die Reaktion von Natrium mit Wasser ist sehr einfach zu verstehen: Durch die Wechselwirkung der Stoffe entsteht H2-Gas, das wiederum durch O2 in der Luft oxidiert wird und sich entzündet. Es scheint einfach. Professor Pavel Jungvirt von der Tschechischen Akademie der Wissenschaften war jedoch anderer Meinung.
Tatsache ist, dass bei der Reaktion nicht nur Wasserstoff, sondern auch Wasserdampf entsteht, da viel Energie freigesetzt wird, das Wasser erhitzt und verdampft. Da Natrium eine geringe Dichte hat, muss das Dampfpolster es nach oben drücken und so vom Wasser isolieren. Die Reaktion sollte abklingen, tut es aber nicht.
Jungwirth beschloss, diesen Vorgang im Detail zu untersuchen und filmte das Experiment mit einer Hochgeschwindigkeitskamera. Der Vorgang wurde mit 10.000 Bildern pro Sekunde gefilmt und in 400-facher Zeitlupe betrachtet. Wissenschaftler stellten fest, dass Metall, das in die Flüssigkeit gelangt, Prozesse in Form von Spitzen erzeugt. Dies wird wie folgt erklärt:
- Sobald Alkalimetalle in Wasser sind, beginnen sie als Elektronendonatoren zu wirken und geben negativ geladene Teilchen ab.
- Ein Stück Metall erhält eine positive Ladung.
- Die positiv geladenen Protonen beginnen sich gegenseitig abzustoßen und bilden metallische Anhängsel.
- Die spitzenartigen Triebe durchstoßen das Dampfpolster, die Kontaktfläche der reagierenden Stoffe vergrößert sich und die Reaktion intensiviert sich.
So führen Sie ein Experiment durch
Bei der Reaktion von Wasser und Natrium entsteht neben Wasserstoff auch Alkali. Um dies zu überprüfen, können Sie einen beliebigen Indikator verwenden: Lackmus, Phenolphthalein oder Methylorange. Am einfachsten lässt sich mit Phenolphthalein arbeiten, da es in neutraler Umgebung farblos ist und die Reaktion leichter zu beobachten ist.
Um das Experiment durchzuführen, benötigen Sie:
- Gießen Sie destilliertes Wasser in den Kristallisator, sodass es mehr als die Hälfte des Gefäßvolumens einnimmt.
- Fügen Sie der Flüssigkeit einige Tropfen Indikator hinzu.
- Schneiden Sie ein Stück Natrium in der Größe einer halben Erbse ab. Verwenden Sie dazu ein Skalpell oder ein dünnes Messer. Sie müssen Metall in einem Behälter schneiden, ohne das Natrium aus dem Öl zu entfernen, um Oxidation zu vermeiden.
- Entfernen Sie das Natriumstück mit einer Pinzette aus dem Glas und tupfen Sie es mit Filterpapier ab, um jegliches Öl zu entfernen.
- Geben Sie Natrium ins Wasser und beobachten Sie den Vorgang aus sicherer Entfernung.
Alle im Experiment verwendeten Instrumente müssen sauber und trocken sein.
Sie werden sehen, dass Natrium aufgrund der Dichte der Stoffe nicht im Wasser versinkt, sondern an der Oberfläche verbleibt. Das Natrium beginnt mit dem Wasser zu reagieren und setzt dabei Wärme frei. Dadurch schmilzt das Metall und verwandelt sich in einen Tropfen. Dieses Tröpfchen beginnt sich aktiv durch das Wasser zu bewegen und gibt dabei ein charakteristisches zischendes Geräusch von sich. Wenn das Natriumstück nicht zu klein war, leuchtet es mit einer gelben Flamme auf. Wenn das Stück zu groß ist, kann es zu einer Explosion kommen.
Auch das Wasser verändert seine Farbe. Dies wird durch die Freisetzung von Alkali in das Wasser und die Färbung des darin gelösten Indikators erklärt. Phenolphthalein verfärbt sich rosa, Lackmusblau und Methylorange-Gelb.
Das ist gefährlich
Die Wechselwirkung von Natrium mit Wasser ist sehr gefährlich. Während des Experiments kann es zu schweren Verletzungen kommen. Das bei der Reaktion entstehende Hydroxid, Peroxid und Natriumoxid kann die Haut angreifen. Alkalispritzer können in Ihre Augen gelangen und schwere Verbrennungen und sogar Blindheit verursachen.
Manipulationen mit aktiven Metallen sollten in chemischen Labors unter Aufsicht eines Laborassistenten durchgeführt werden, der Erfahrung im Umgang mit Alkalimetallen hat.
- Arbeiten Sie ausschließlich mit Schutzbrille.
- Beugen Sie sich niemals über das Schiff, wenn das Metall auf dem Wasser liegt.
- Entfernen Sie sich sofort einige Meter vom Kristallisator, nachdem das Metall ins Wasser geworfen wurde.
- Seien Sie immer vorbereitet, denn es kann jederzeit zu einer Explosion kommen.
- Nähern Sie sich dem Katalysator erst, wenn Sie sicher sind, dass die Reaktion abgeschlossen ist.
Eigenschaften von Natriummetall: Video
Sie benötigen Natrium Na und Kalium K, destilliertes Wasser, eine alkoholische Lösung des Phenolphthalein-Indikators, Kristallisatoren, Pinzetten oder Pinzetten, ein Skalpell oder scharfes Messer und Filterpapier.
In die Kristallisatoren wird Wasser gegossen und mit einigen Tropfen Phenolphthaleinlösung versetzt. Schneiden Sie mit einem Skalpell kleine, erbsengroße „Scheiben“ aus Alkalimetallstücken auf einem Blatt Filterpapier. Natrium- und Kaliumstücke werden mit Filterpapier getrocknet und in Kristallisatoren gegeben. Bevor Sie ein weiteres Stück Metall nehmen, wischen Sie die Enden der Pinzette vorsichtig mit Filterpapier ab, um zu verhindern, dass Wasser in die Flaschen gelangt. Man beobachtet Kugeln aus geschmolzenem Metall, die entlang der Wasseroberfläche „laufen“, und die Bewegung der Kaliumkugel ist schneller als die der Natriumkugel. Es leuchtet bald mit einer violetten Flamme auf. Hinter jedem der „laufenden“ Bälle befindet sich eine purpurrote „Spur“, da als Ergebnis der Reaktionen:
2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2
2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2
Es entsteht ein alkalisches Hydroxid (starke Base), das den Phenolphthalein-Indikator purpurviolett färbt.
Metallprodukte und -gegenstände werden von Schmutz befreit, mit einer Sodalösung entfettet, in Wasser gewaschen, einige Sekunden in eine 50 %ige Salpetersäurelösung getaucht und erneut mit destilliertem Wasser gewaschen. Das zubereitete Produkt wird 30–50 Minuten in einer heißen Lösung gehalten, die 280 g Nickelsulfat-Heptahydrat und 100 ml konzentrierte Salzsäure pro 1 Liter Wasser enthält. Nach Erhalt der Nickelbeschichtung (sie wird dicht und glänzend) wird das Produkt mit Wasser gewaschen und mit einem Tuch poliert.
Kupferkristalle
Jeder weiß, wie man Kristalle verschiedener Salze züchtet. Aber nicht jeder kann Kupferkristalle züchten. Für dieses ungewöhnliche Experiment benötigen Sie: CuSO4, Speisesalz, ein Stück Dose und ein Glas (oder ein gewöhnliches). Schneiden Sie aus einem Stück Blech einen Kreis aus, sodass dieser frei in das Glas passt. Gießen Sie Kupfersulfatpulver (Kupfersulfat) in einer 5 mm dicken Schicht in ein Glas und bedecken Sie diese Schicht mit Salz. AUFMERKSAMKEIT! Mischen Sie die Schichten nicht. Decken Sie die Schichten mit einem Kreis aus Filterpapier ab und bedecken Sie sie mit einem Kreis aus Blech. Gießen Sie die Salzlösung in ein Glas.
Nach zwei Wochen wachsen ziemlich große Kupferkristalle. Um sie gut zu konservieren, geben Sie sie in ein Reagenzglas mit einer Schwefelsäurelösung.
Verbrennung von Metallen.
Die Verbrennung von Metallen in Sauerstoff und Chlor ist weithin bekannt. Weniger bekannt ist die Verbrennung von Metallen in Schwefeldampf. Ein großes Reagenzglas, das zu einem Drittel mit Schwefel gefüllt ist, wird senkrecht in ein Stativ gestellt und erhitzt, bis der Schwefel kocht. Dann wird ein Bündel dünner Kupferdrähte (kann vorgewärmt werden) in das Reagenzglas gesenkt und eine heftige Reaktion beobachtet.
Natriumverbrennung.
Auf das Asbestnetz wird ein großzügig mit Wasser angefeuchtetes Stück Filterpapier gelegt. Dann wird ein Stück Natrium auf das Papier gelegt. Natrium reagiert mit Wasser, schmilzt durch die freigesetzte Energie, entzündet sich spontan und verbrennt mit leuchtend gelber Flamme. An der Verbrennungsreaktion sind sowohl der freigesetzte Wasserstoff als auch das Filterpapier beteiligt.
Vernickeln von Metallgegenständen.
Metallprodukte und -gegenstände werden von Schmutz befreit, mit einer Sodalösung entfettet, in Wasser gewaschen, einige Sekunden in eine 50 %ige Salpetersäurelösung getaucht und erneut mit destilliertem Wasser gewaschen. Das zubereitete Produkt wird 30–50 Minuten in einer heißen Lösung gehalten, die 280 g Nickelsulfat-Heptahydrat und 100 ml konzentrierte Salzsäure pro 1 Liter Wasser enthält. Nach Erhalt der Nickelbeschichtung (sie wird dicht und glänzend) wird das Produkt mit Wasser gewaschen und mit einem Tuch poliert.)
Versilberung von Kupfergegenständen.
Kupfergegenstände und -produkte werden gründlich von Schmutz befreit, mit einer Sodalösung gewaschen und mehrere Tage in eine gebrauchte Fixierlösung getaucht. Nach Erhalt der Silberbeschichtung wird das Produkt mit Wasser gewaschen und mit einem Tuch poliert.
Natrium- Element der 3. Periode und IA-Gruppe des Periodensystems, Seriennummer 11. Die elektronische Formel des Atoms lautet 3s 1, Oxidationsstufen +1 und 0. Es hat eine niedrige Elektronegativität (0,93) und weist nur metallische (grundlegende) Eigenschaften auf. Bildet (als Kation) zahlreiche Salze und binäre Verbindungen. Fast alle Natriumsalze sind gut wasserlöslich.
In der Natur - fünfte nach chemischem Häufigkeitselement (zweites unter
Metalle), die nur in Form von Verbindungen vorkommen. Ein lebenswichtiges Element für alle Organismen.
Natrium, Natriumkation und seine Verbindungen färben die Flamme des Gasbrenners leuchtend gelb ( qualitative Erkennung).
Natrium N / A. Silberweißes Metall, leicht, weich (kann mit einem Messer geschnitten werden), niedrig schmelzend. Lagern Sie Natrium in Kerosin. Bildet mit Quecksilber eine flüssige Legierung - Amalgam(bis zu 0,2 % Na).
Sehr reaktiv, in feuchter Luft wird Natrium langsam mit einem Hydroxidfilm bedeckt und verliert seinen Glanz (trübt):
Natrium ist chemisch aktiv und ein starkes Reduktionsmittel. Entzündet sich an der Luft bei mäßiger Erwärmung (>250 °C), reagiert mit Nichtmetallen:
2Na + O2 = Na2O2 2Na + H2 = 2NaH
2Na + CI2 = 2NaCl 2Na + S = Na2S
6Na + N2 = 2Na3N 2Na + 2C = Na2C2
Sehr stürmisch und mit tollen exo-Effekt Natrium reagiert mit Wasser:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2^ + 368 kJ
Durch die Reaktionswärme schmelzen die Natriumstücke zu Kugeln, die sich durch die Freisetzung von H 2 zufällig zu bewegen beginnen. Die Reaktion wird von scharfen Klickgeräuschen aufgrund der Explosion von Knallgas (H 2 + O 2) begleitet. Die Lösung ist mit Phenolphthalein (alkalisches Medium) purpurrot gefärbt.
In der Spannungsreihe steht Natrium deutlich links von Wasserstoff; es verdrängt Wasserstoff aus verdünnten Säuren HC1 und H 2 SO 4 (aufgrund von H 2 0 und H).
Quittung Natrium in der Industrie:
(siehe auch NaOH-Zubereitung weiter unten).
Natrium wird zur Herstellung von Na 2 O 2, NaOH, NaH sowie in der organischen Synthese verwendet. Geschmolzenes Natrium dient als Kühlmittel in Kernreaktoren und gasförmiges Natrium wird als Füllstoff für Gelblicht-Außenlampen verwendet.
Natriumoxid Na 2 O. Basisches Oxid. Weiß, hat eine ionische Struktur (Na +) 2 O 2-. Thermisch stabil, zersetzt sich beim Erhitzen langsam, schmilzt unter übermäßigem Na-Dampfdruck. Empfindlich gegenüber Feuchtigkeit und Kohlendioxid in der Luft. Reagiert heftig mit Wasser (es entsteht eine stark alkalische Lösung), Säuren, sauren und amphoteren Oxiden, Sauerstoff (unter Druck). Wird zur Synthese von Natriumsalzen verwendet. Wird nicht gebildet, wenn Natrium an der Luft verbrannt wird.
Gleichungen der wichtigsten Reaktionen:
Quittung: thermische Zersetzung von Na 2 O 2 (siehe) sowie Fusion von Na und NaOH, Na und Na2O2:
2Na + 2NaOH = 2Na a O + H2 (600 °C)
2Na + Na2O2 = 2Na und O (130-200 °C)
Natriumperoxid Na 2 O 2 . Binäre Verbindung. Weiß, hygroskopisch. Es hat eine ionische Struktur (Na +) 2 O 2 2-. Beim Erhitzen zersetzt es sich und schmilzt unter Überdruck O 2 . Absorbiert Kohlendioxid aus der Luft. Zersetzt sich vollständig mit Wasser und Säuren (Freisetzung von O2 beim Kochen - qualitative Reaktion auf Peroxide). Starkes Oxidationsmittel, schwaches Reduktionsmittel. Es dient der Sauerstoffregeneration in umluftunabhängigen Atemgeräten (Reaktion mit CO 2) und ist Bestandteil von Stoff- und Papierbleichmitteln. Gleichungen der wichtigsten Reaktionen:
Quittung: Verbrennung von Na in Luft.
Natriumhydroxid NaOH. Basisches Hydroxid, Alkali, technischer Name ist Natronlauge. Weiße Kristalle mit Ionenstruktur (Na +)(OH -). Es löst sich in der Luft auf und nimmt dabei Feuchtigkeit und Kohlendioxid auf (es entsteht NaHCO 3). Schmilzt und kocht ohne Zersetzung. Verursacht schwere Verätzungen der Haut und Augen.
Sehr gut wasserlöslich (mit exo-Effekt, +56 kJ). Reagiert mit Säureoxiden, neutralisiert Säuren, verursacht Säurefunktion in amphoteren Oxiden und Hydroxiden:
Die NaOH-Lösung korrodiert Glas (es entsteht NaSiO3) und korrodiert die Aluminiumoberfläche (es entstehen Na und H2).
Quittung NaOH in der Industrie:
a) Elektrolyse von NaCl-Lösung an einer inerten Kathode
b) Elektrolyse von NaCl-Lösung an einer Quecksilberkathode (Amalgam-Methode):
(das freigesetzte Quecksilber wird dem Elektrolyseur wieder zugeführt).
Natronlauge ist der wichtigste Rohstoff der chemischen Industrie. Wird zur Herstellung von Natriumsalzen, Zellulose, Seife, Farbstoffen und Kunstfasern verwendet; als Gastrockner; Reagenz bei der Gewinnung von Sekundärrohstoffen und der Reinigung von Zinn und Zink; bei der Verarbeitung von Aluminiumerzen (Bauxit).