Демонстрация химии натрия в воде иллюстрирует реакционную способность щелочного металла с водой. Это запоминающаяся демонстрация, которая вызывает эффектную реакцию у студентов. Тем не менее, это может быть выполнено безопасно.
Миллиарды лет натрий вымывается из горных пород и почвы, попадая в океаны. Морская вода содержит примерно 11 000 частей на миллион натрия. Реки содержат только около 9 частей на миллион.
Питьевая вода обычно содержит около 50 мг/л натрия. Это значение явно выше для минеральной воды. В растворимой форме натрий всегда находится в виде ионов Na +.
Как и в какой форме реагирует натрий с водой?
Элементарный натрий сильно реагирует с водой по следующему механизму реакции:
2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 ↑
Образуется бесцветный раствор, состоящий из сильнощелочного гидроксида натрия (едкого натра) и газообразного водорода. Это экзотермическая реакция. Металлический натрий нагревается и может загореться и гореть характерным оранжевым пламенем. Газообразный водород, выделяющийся в процессе горения, сильно реагирует с кислородом воздуха.
Ряд соединений натрия не так сильно реагируют с водой, но хорошо растворимы в воде.
Растворимость натрия и соединений натрия
Имеется ряд примеров растворимости натрия в воде. Наиболее известным соединением натрия является хлорид натрия (NaCl), также известный как поваренная соль. При 20 C растворимость составляет 359 г/л, т.е. хорошо растворяется в воде. Растворимость почти не зависит от температуры. Карбонат натрия (Na2CO3) также достаточно растворим в воде. Растворимость 220 г/л при 20 C.
Как провести эксперимент
Материалы
- Металлический натрий хранится под минеральным маслом.
- Стакан на 250 мл, наполовину наполненный водой.
- Фенолфталеин (по желанию).
Процедура
- Добавьте несколько капель индикатора фенолфталеина в воду в стакане. (По желанию)
- Вы можете поместить стакан на проектор или видеоэкран, что даст вам возможность показать реакцию студентов на расстоянии.
- Надев перчатки, используйте сухой шпатель, чтобы удалить очень маленький кусочек (0,1 см3) металлического натрия из куска, хранящегося в масле. Верните неиспользованный натрий в масло и закройте контейнер. Вы можете использовать щипцы или пинцет, чтобы высушить небольшой кусочек металла на бумажном полотенце.
- Опустите кусочек натрия в воду. Немедленно отойдите. При диссоциации воды на Н + и ОН- будет выделяться газообразный водород. Увеличение концентрации ионов ОН- в растворе повысит его рН и заставит жидкость стать розовой.
- После того, как натрий полностью прореагирует, вы можете смыть его водой и смыть в канализацию. Продолжайте носить защитные очки при утилизации реакции на случай, если останется немного непрореагировавшего натрия.
Каково воздействие натрия в воде на окружающую среду?
Натрий относится ко 2 классу опасности для воды, то есть представляет опасность при наличии в воде. Однако хлорид натрия не представляет опасности и относится к классу опасности для воды 1.
Натрий является диетическим минералом для животных. Однако растения почти не содержат натрия. Значение LC 50 для золотых рыбок составляет 157 мг/л. Гипохлорит натрия из гигиенических моющих средств может способствовать образованию хлорированных углеводородов и, следовательно, может сильно загрязнять сточные воды.
В природе встречается только один изотоп натрия, а именно стабильный 23 Na. Существует 13 нестабильных изотопов натрия, которые слаборадиоактивны.
