Почему натрий в воде взрывается?

Викторова Л.
(«ХиЖ», 2016, №2)

s20160231 Na.jpgХимиков по-­прежнему волнуют вечные вопросы, включая вроде бы мелкие и ясные, давно вошедшие в школьные учебники. Например — почему металлический натрий, как и другие щелочные металлы, взрывается в воде. Этот эксперимент учителя в школах, да и в университетах, всегда приберегают на десерт, потому что кусочек металла, мечущийся в воде в сопровождении грома и пламени, впечатляет всех.

Все мы знаем, что происходит, поскольку это объясняют в школе. Металлический натрий взаимодействует с водой, образуется водород, который в присутствии кислорода воздуха стремительно окисляется — взрывается. Что же здесь непонятного?

Для профессора Павла Юнгвирта (Pavel Jungwirth), руководителя лаборатории в Институте органической химии и биохимии Чешской академии наук в Праге, здесь не все было ясно. При реакции щелочного металла с водой получается водород, а также пары воды, поскольку металл сильно разогревается. Образующаяся газопаровая подушка должна изолировать металл от поверхности воды, и реакция должна неизбежно затухать. Но не затухает, как всем известно.

Чешские химики поставили эксперимент («Химия и жизнь, 2015, 3). В воду помещали каплю сплава Na­K, все происходящее снимали на высокоскоростную камеру (10 000 кадров в секунду), а затем просматривали с замедлением в 400 раз. В результате удалось разглядеть, как капля металла, попав в воду и начав взаимодействовать с ней, обрастает множеством металлических отростков и становится похожей на морского ежа. Почему это происходит?

Учитель химии в школе объясняет ученикам, что щелочной металл, попав в воду, начинает стремительно отдавать ей электроны. Правда, учитель не уточняет, что металл становится положительно заряженным. А это — ключ к пониманию происходящего. Положительные заряды внутри металла начинают отталкиваться, в результате капля металла выбрасывает отростки в разные стороны. Поверхность контакта металла с водой резко увеличивается, отростки прокалывают газопаровую подушку, и реакция не только не затухает, а усиливается («Nature Chemistry», 2015, 7, 250—254, doi: 10.1038/nchem.2161).

Авторы исследования постарались как можно шире распространить информацию и видео в Интернете, чтобы она дошла до учителей химии. Мы тоже решили внести свою лепту.

123

Разные разности

19.01.2022 16:00:00

Россети при помощи Роснано и Росатома ввели в действие 31 электрохранилище общей емкостью чуть более 1,5 МВт·часов электричества сразу в нескольких российских регионах. 

>>
10.01.2022 17:00:00

…согласно Каталогу ледников России, площадь 22-х ледниковых систем по сравнению с 1965—1982 гг. уменьшилась на 5594 км2, или на 9,3%

…нападения больших белых акул на человека – всего лишь результат ошибки их зрения, которому недоступны детали и оттенки цветов

…дети, наблюдающие, как взрослые едят сырую брокколи с положительной мимикой, то есть с явно выраженным удовольствием, более чем в два раза чаще и больше пробовали и съедали этот овощ…


>>
29.12.2021 16:00:00

Ученые из Университета Вашингтона в Сент-Луисе решили проверить, могут ли мошенники воспользоваться генетическими данными и подделать на их основе внешность человека.

>>
27.12.2021 12:00:00

Согласно расчетам коллектива европейских климатологов, если ничего не менять в текущей экологической политике, то потепление к концу века будет 2,3—2,9°С, а если выполнить взятые обязательства, то 2,2—2,7°С.

>>
21.12.2021 12:00:00

…на Луне найдены холодные ловушки углекислого газа, сосредоточенные вокруг южного полюса Луны…

…«пиксели» слоя черного фосфора толщиной в три атома могут быть в 20 раз меньше, чем у жидкокристаллических дисплеев, но при этом будут реагировать на входные данные в миллион раз быстрее…

…в анализах проб из Японского моря был найден и описан новый вид голожаберных моллюсков Eubranchusmalakhovi sp.n., который назвали в честь заведующего кафедрой зоологии беспозвоночных МГУ, академика РАН В.В. Малахова

>>