Sód- element III okresu i grupa IA Układ okresowy, numer seryjny 11. Formuła elektroniczna atom 3s 1, stopnie utlenienia +1 i 0. Ma niską elektroujemność (0,93), wykazuje jedynie właściwości metaliczne (zasadowe). Tworzy (jako kation) liczne sole i związki dwuskładnikowe. Prawie wszystkie sole sodowe są dobrze rozpuszczalne w wodzie.
W naturze - piąty według pierwiastka obfitości chemicznej (drugi wśród
metale), występuje tylko w postaci związków. Pierwiastek niezbędny dla wszystkich organizmów.
Sód, kation sodu i jego związki barwią płomień palnika gazowego na jasnożółty ( wykrywanie jakościowe).
Sód Na. Srebrzystobiały metal, lekki, miękki (cięty nożem), o niskiej temperaturze topnienia. Przechowuj sód w nafcie. Tworzy ciekły stop z rtęcią amalgamat(do 0,2% Na).
Wysoce reaktywny, w wilgotnym powietrzu sód powoli pokrywa się warstwą wodorotlenku i traci połysk (matowieje):
Sód jest reaktywnym i silnym środkiem redukującym. Zapala się w powietrzu przy umiarkowanym ogrzewaniu (>250 °C), reaguje z niemetalami:
2Na + O2 = Na2O2 2Na + H2 = 2NaH
2Na + CI2 = 2NaCl 2Na + S = Na2S
6Na + N2 = 2Na3N 2Na + 2C = Na2C2
Bardzo burzowo iz wielkim egzo- sód reaguje z efektem wody:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2^ + 368 kJ
Z ciepła reakcji kawałki sodu topią się w kulki, które zaczynają się losowo poruszać z powodu uwolnienia H2. Reakcji towarzyszą ostre kliknięcia spowodowane eksplozjami gazu detonującego (H 2 + O 2). Roztwór barwi się fenoloftaleiną w kolorze karmazynowym (środowisko alkaliczne).
W szeregu napięć sód znajduje się znacznie na lewo od wodoru, wypiera wodór z rozcieńczonych kwasów HC1 i H 2 SO 4 (z powodu H 2 0 i H).
Paragon sód w przemyśle:
(patrz również przygotowanie NaOH poniżej).
Sód jest wykorzystywany do otrzymywania Na 2 O 2 , NaOH, NaH, a także w syntezie organicznej. Stopiony sód służy jako chłodziwo w reaktorach jądrowych, a gazowy sód jest używany jako wypełniacz do lamp zewnętrznych o żółtym świetle.
tlenek sodu Na2O. tlenek zasadowy. Biały, ma strukturę jonową (Na +) 2 O 2-. Stabilny termicznie, po zapaleniu ulega powolnemu rozkładowi, topi się pod nadciśnieniem par Na. Wrażliwy na wilgoć i dwutlenek węgla w powietrzu. Gwałtownie reaguje z wodą (powstaje silnie zasadowy roztwór), kwasami, tlenkami kwasowymi i amfoterycznymi, tlenem (pod ciśnieniem). Służy do syntezy soli sodowych. Nie tworzy się, gdy sód jest spalany w powietrzu.
Równania najważniejszych reakcji:
Paragon: rozkład termiczny Na 2 O 2 (patrz), a także fuzja Na i NaOH, Na i Na2O2:
2Na + 2NaOH = 2Na a O + H2 (600 °C)
2Na + Na2O2 = 2Na a O (130-200 °C)
nadtlenek sodu Na2O2. połączenie binarne. Biały, higroskopijny. Ma strukturę jonową (Na +) 2 O 2 2-. Po podgrzaniu rozkłada się, topi się pod nadciśnieniem O 2. pochłania dwutlenek węgla z powietrza. Całkowicie rozłożony przez wodę, kwasy (uwalnianie O 2 podczas gotowania - jakościowa reakcja na nadtlenki). Silny utleniacz, słaby środek redukujący. Stosowany jest do regeneracji tlenu w izolacyjnych aparatach oddechowych (reakcja z CO 2), jako składnik wybielaczy do tkanin i papieru. Równania najważniejszych reakcji:
Paragon: spalanie Na w powietrzu.
Wodorotlenek sodu NaOH. Wodorotlenek zasadowy, zasada, nazwa techniczna soda kaustyczna. Białe kryształy o strukturze jonowej (Na +) (OH -). Rozprzestrzenia się w powietrzu, pochłaniając wilgoć i dwutlenek węgla (powstaje NaHCO 3). Topi się i wrze bez rozkładu. Powoduje poważne oparzenia skóry i oczu.
Dobrze rozpuszczalny w wodzie (z egzo-efekt, +56 kJ). Reaguje z tlenki kwasowe, neutralizuje kwasy, wywołuje funkcję kwasową w tlenkach i wodorotlenkach amfoterycznych:
Roztwór NaOH powoduje korozję szkła (powstaje NaSiO3), powoduje korozję powierzchni aluminium (powstaje Na i H 2).
Paragon NaOH w przemyśle:
a) elektroliza roztworu NaCl na obojętnej katodzie
b) elektroliza roztworu NaCl na katodzie rtęciowej (metoda amalgamatowa):
(uwolniona rtęć wraca do ogniwa).
Soda kaustyczna jest najważniejszym surowcem dla przemysłu chemicznego. Służy do otrzymywania soli sodowych, celulozy, mydła, barwników i włókien sztucznych; jako osuszacz gazu; odczynnik w ekstrakcji z surowców wtórnych i oczyszczaniu cyny i cynku; w przeróbce rud aluminium (boksytów).
Będziesz potrzebował sodu Na i potasu K, wody destylowanej, alkoholowego roztworu wskaźnika fenoloftaleiny, krystalizatorów, pęsety lub szczypiec, skalpela lub ostrego noża i bibuły filtracyjnej.
Do krystalizatorów wlewa się wodę i dodaje kilka kropli roztworu fenoloftaleiny. Wytnij skalpelem na arkuszu bibuły filtracyjnej z kawałków metali alkalicznych małych, wielkości ziarnka grochu, „plasterków”. Kawałki sodu i potasu suszy się na bibule filtracyjnej i opuszcza do krystalizatorów. Przed wzięciem kolejnego kawałka metalu ostrożnie przetrzyj końcówki pęsety bibułą filtracyjną, aby nie wlać wody do butelek. Obserwuje się „biegające” po powierzchni wody kulki stopionego metalu, przy czym ruch kulki potasowej jest szybszy niż sodowej. Wkrótce zapala się fioletowym płomieniem. Za każdą z „biegnących” kulek znajduje się malinowa „pętla”, ponieważ w wyniku zachodzących reakcji:
2Na + 2H2O \u003d 2NaOH + H2
2K + 2H2O = 2KOH + H2
tworzy się wodorotlenek alkaliczny (mocna zasada), który zabarwia wskaźnikową fenoloftaleinę na kolor malinowo-fioletowy.
Wyroby i przedmioty metalowe są oczyszczane z brudu, odtłuszczane roztworem sody, myte w wodzie, zanurzane w 50% roztworze kwasu azotowego na kilka sekund i ponownie myte wodą destylowaną. Przygotowany produkt przechowuje się przez 30-50 minut w gorącym roztworze zawierającym 280 g siedmiowodnego siarczanu niklu i 100 ml stężonego kwasu solnego. Po otrzymaniu powłoki niklowej (okazuje się gęsta i błyszcząca) produkt przemywa się wodą i poleruje szmatką.
kryształki miedzi
Każdy wie, jak hodować kryształy różnych soli. Ale nie każdy może hodować kryształy miedzi. Do tego niezwykłego doświadczenia potrzebne będą: CuSO4, sól kuchenna, kawałek puszki i szklanka (możesz użyć zwykłej). Z kawałka blachy wytnij koło tak, aby swobodnie mieściło się w szkle. Wlej proszek siarczanu miedzi (siarczan miedzi) do szklanki z warstwą 5 mm i wypełnij tę warstwę solą. UWAGA! Nie mieszać warstw. Zamknij warstwy kółkiem z bibuły filtracyjnej i przykryj kółkiem z cyny. Wlej roztwór soli do szklanki.
Po dwóch tygodniach wyrosną dość duże kryształy miedzi. Aby dobrze je przechowywać, umieść je w probówce z roztworem kwasu siarkowego.
Spalanie metali.
Spalanie metali w tlenie, chlorze jest powszechnie znane. Mniej znane jest spalanie metali w oparach siarki. Dużą probówkę wypełnioną siarką w jednej trzeciej umieszcza się pionowo na statywie i ogrzewa do wrzenia siarki. Następnie wiązka cienkiego drutu miedzianego jest opuszczana do probówki (można ją podgrzać) i obserwuje się gwałtowną reakcję.
Płonący sód.
Arkusz bibuły filtracyjnej obficie zwilżonej wodą umieszcza się na siatce azbestowej. Następnie kawałek sodu umieszcza się na papierze. Sód reaguje z wodą, topi się pod wpływem uwolnionej energii, zapala się samoistnie i pali jasnożółtym płomieniem. Uwolniony wodór i bibuła filtracyjna wchodzą w reakcję spalania.
Niklowanie przedmiotów metalowych.
Wyroby i przedmioty metalowe są oczyszczane z brudu, odtłuszczane roztworem sody, myte w wodzie, zanurzane w 50% roztworze kwasu azotowego na kilka sekund i ponownie myte wodą destylowaną. Przygotowany produkt przechowuje się przez 30-50 minut w gorącym roztworze zawierającym 280 g heptahydratu siarczanu niklu i 100 ml stężonego kwasu solnego na 1 litr wody. Po uzyskaniu powłoki niklowej (okazuje się ona gęsta i błyszcząca) produkt przemywa się wodą i poleruje szmatką.)
Srebrzenie przedmiotów miedzianych.
Miedziane przedmioty i produkty są dokładnie oczyszczane z brudu, myte roztworem sody i zanurzane na kilka dni w zużytym roztworze utrwalacza. Po otrzymaniu srebrnej powłoki produkt jest myty wodą i polerowany szmatką.
Sód jest bardzo aktywnym metalem, który reaguje z wieloma substancjami. Reakcje z udziałem sodu mogą przebiegać gwałtownie ze znacznym wydzielaniem ciepła. W takim przypadku często dochodzi do zapłonu, a nawet wybuchu. Dla bezpieczna praca z sodem, konieczne jest dokładne zrozumienie jego właściwości fizycznych i chemicznych.
Sód jest metalem lekkim (gęstość 0,97 g/cm3), miękkim i topliwym (Tmelt 97,86°C). Twardością przypomina parafinę lub mydło. W powietrzu sód utlenia się bardzo szybko, pokrywając się szarym filmem, który składa się z nadtlenku Na2O2 i węglanu, dlatego sód przechowuje się w dobrze zamkniętych słoikach pod warstwą bezwodnej nafty lub oleju.
Kawałek sodu o wymaganym rozmiarze jest odcinany bez usuwania metalu z nafty za pomocą noża lub skalpela. Sód usuwa się ze słoika pęsetą. Wszystkie narzędzia muszą być suche! Następnie sód jest uwalniany z pozostałości nafty za pomocą bibuły filtracyjnej. W niektórych przypadkach warstwę nadtlenku usuwa się z metalu skalpelem, ponieważ kontakt nadtlenku ze świeżą powierzchnią sodu może doprowadzić do wybuchu. Sodu nie należy przyjmować ręcznie. Skrawki sodu topi się na małym ogniu pod warstwą nafty.
W żadnym wypadku nie należy myć wodą naczyń zawierających sód – może to doprowadzić do wybuchu o tragicznych skutkach. Pozostałości sodu usuwa się przez dodanie alkoholu, dopiero po tym można użyć wody.
Konieczna jest praca z sodem w goglach. Nigdy nie zapominaj, z czym masz do czynienia - wybuch może nastąpić w najbardziej nieoczekiwanym i nieodpowiednim momencie i musisz być na to przygotowany.
Reakcja sodu z wodą
Do krystalizatora wlej 3/4 wody i dodaj do niej kilka kropli fenoloftaleiny. Wrzuć do krystalizatora kawałek sodu wielkości ziarnka grochu. Sód pozostanie na powierzchni, ponieważ jest lżejszy od wody. Kawałek zacznie aktywnie reagować z wodą, uwalniając wodór. Pod wpływem ciepła reakcji metal stopi się i zamieni w srebrzystą kroplę, która będzie aktywnie biec po powierzchni wody. W tym samym czasie słychać syk. Czasami uwalniany wodór zapala się żółtym płomieniem. Ten kolor nadaje mu para sodu. Jeżeli zapłon nie nastąpi, wodór może ulec zapaleniu. Jednak kawałki sodu mniejsze niż ziarno pszenicy wychodzą.
W wyniku reakcji powstaje alkalia, która działa na fenoloftaleinę, więc kawałek sodu pozostawia malinowy ślad. Pod koniec eksperymentu prawie cała woda w krystalizatorze zmieni kolor na szkarłatny.
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Ściany formy muszą być wolne od tłuszczu i innych zanieczyszczeń. W razie potrzeby przemywa się je roztworem alkalicznym, w przeciwnym razie sód przykleja się do ścian, a krystalizator może pęknąć.
Eksperyment należy przeprowadzić w masce ochronnej lub okularach. Zachowaj pewną odległość podczas reakcji i nigdy nie pochylaj się nad krystalizatorem. Kontakt ze stopionym sodem lub rozpryskami zasad w oczach grozi niemal gwarantowaną ślepotą.
Źródło www.chemistry-chemists.com
Najciekawszym tematem na szkolnych lekcjach chemii był temat właściwości metali aktywnych. Otrzymaliśmy nie tylko materiał teoretyczny, ale także zademonstrowaliśmy ciekawe eksperymenty. Zapewne wszyscy pamiętają, jak nauczyciel wrzucił do wody mały kawałek metalu, który przeleciał nad powierzchnią cieczy i zapalił się. W tym artykule zrozumiemy, jak zachodzi reakcja sodu i wody, dlaczego metal eksploduje.
Sód metaliczny jest srebrzystą substancją, podobną gęstością do mydła lub parafiny. Sód charakteryzuje się dobrym przewodnictwem cieplnym i elektrycznym. Dlatego znajduje zastosowanie w przemyśle, w szczególności do produkcji baterii.
Sód jest wysoce reaktywny. Często reakcje przebiegają z wydzielaniem dużej ilości ciepła. Czasem towarzyszy temu zapłon lub wybuch. Pracować z aktywne metale wymaga dobrego szkolenia informacyjnego i doświadczenia. Sód można przechowywać tylko w dobrze zamkniętych pojemnikach pod warstwą oleju, ponieważ metal szybko utlenia się w powietrzu.
Najbardziej popularną reakcją sodu jest jego interakcja z wodą. Podczas reakcji sodu z wodą powstaje zasada i wodór:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Wodór utlenia się tlenem z powietrza i eksploduje, co zaobserwowaliśmy podczas szkolnego eksperymentu.
Badania reakcji naukowców z Czech
Reakcja sodu z wodą jest bardzo prosta do zrozumienia: interakcja substancji prowadzi do powstania gazowego H2, który z kolei utlenia się z O2 w powietrzu i zapala się. Wszystko wydaje się proste. Ale profesor Pavel Jungvirt z Czeskiej Akademii Nauk tak nie uważał.
Faktem jest, że podczas reakcji powstaje nie tylko wodór, ale także para wodna, ponieważ uwalniana jest duża ilość energii, woda nagrzewa się i odparowuje. Ponieważ sód ma małą gęstość, poduszka parowa musi go wypychać, izolując od wody. Reakcja powinna wygasnąć, ale tak się nie dzieje.
Jungwirth postanowił szczegółowo zbadać ten proces i sfilmował eksperyment za pomocą szybkiej kamery. Proces filmowano z szybkością 10 000 klatek na sekundę i oglądano w 400-krotnym zwolnionym tempie. Naukowcy zauważyli, że metal, dostając się do cieczy, zaczyna uwalniać procesy w postaci kolców. Jest to wyjaśnione w następujący sposób:
- Metale alkaliczne, gdy znajdą się w wodzie, zaczynają działać jako donory elektronów i wydzielają ujemnie naładowane cząstki.
- Kawałek metalu otrzymuje ładunek dodatni.
- Dodatnio naładowane protony zaczynają się odpychać, tworząc metalowe wypustki.
- Procesy kolczaste przebijają poduszkę parową, zwiększa się powierzchnia kontaktu reagentów, a reakcja nasila się.
Jak przeprowadzić eksperyment
Oprócz wodoru podczas reakcji wody i sodu powstają alkalia. Aby to sprawdzić, możesz użyć dowolnego wskaźnika: lakmusu, fenoloftaleiny lub pomarańczy metylowej. Najłatwiej będzie pracować z fenoloftaleiną, ponieważ w neutralnym środowisku jest bezbarwna, a reakcja będzie łatwiejsza do zaobserwowania.
Do przeprowadzenia eksperymentu potrzebujesz:
- Wlej wodę destylowaną do krystalizatora tak, aby zajmowała ponad połowę objętości naczynia.
- Dodaj kilka kropli wskaźnika do płynu.
- Odetnij kawałek sodu, wielkości połowy grochu. Aby to zrobić, użyj skalpela lub cienkiego noża. Musisz ciąć metal w pojemniku, nie obwiniając sodu z oleju, aby uniknąć utleniania.
- Usuń kawałek sodu ze słoika za pomocą pęsety i osusz bibułą filtracyjną, aby usunąć olej.
- Wrzuć sód do wody i obserwuj przebieg procesu z bezpiecznej odległości.
Wszystkie instrumenty użyte w eksperymencie muszą być czyste i suche.
Zobaczysz, że sód nie tonie w wodzie, ale pozostaje na powierzchni, co tłumaczy się gęstością substancji. Sód zacznie reagować z wodą, uwalniając ciepło. Z tego metal stopi się i zamieni w kroplę. Ta kropla zacznie aktywnie poruszać się po wodzie, emitując charakterystyczny syk. Gdyby kawałek sodu nie był zbyt mały, zapaliłby się żółtym płomieniem. Jeśli kawałek był zbyt duży, może dojść do eksplozji.
Woda również zmieni kolor. Wynika to z uwalniania zasady do wody i zabarwienia rozpuszczonego w niej wskaźnika. Fenoloftaleina zmieni kolor na różowy, błękit lakmusowy, a pomarańcz metylowy na żółty.
Czy to jest niebezpieczne
Interakcja sodu z wodą jest bardzo niebezpieczna. Podczas eksperymentu możesz doznać poważnych obrażeń. Wodorotlenek, nadtlenek i tlenek sodu, które powstają podczas reakcji, mogą powodować korozję skóry. Rozpryski alkaliów mogą dostać się do oczu i spowodować poważne oparzenia, a nawet ślepotę.
Manipulacje z aktywnymi metalami należy przeprowadzać w laboratoria chemiczne pod nadzorem asystenta laboratoryjnego, który ma doświadczenie w pracy z metalami alkalicznymi.
- Pracować wyłącznie w okularach ochronnych.
- W żadnym wypadku nie należy pochylać się nad naczyniem, gdy metal znajduje się na wodzie.
- Natychmiast po wrzuceniu metalu do wody odsuń się od formy na kilka metrów.
- Bądź zawsze gotowy, ponieważ w każdej chwili może dojść do eksplozji.
- Nie zbliżaj się do katalizatora, dopóki nie upewnisz się, że reakcja dobiegła końca.
Właściwości metalicznego sodu: wideo
