C@TC 004 – De ce explodează sodiul în apă

Cât de mult sodiu pus în apă este necesar pentru a genera o explozie? De ce ia foc sau chiar explodează sodiul în apă?

Despre racția sodiului cu apa ne povestesc Nicoară Lavinia și Panait Ramona, de la anul I Master, Universitatea “Transilvania” Brașov, Facultatea Design de Produs și Mediu, secția Design de Produs pentru Dezvoltare Durabilă și Protecția Mediului:

Profesor coordonator: Dana Perniu, prof. dr. la Facultatea Design de Produs și Mediu.

Sodiul sau natriul, are simbolul Na și este în grupa I a Tabelului Periodic al Elementelor. Este în grupa numită a metalelor alcaline.

Sodiul are un număr de 11 electroni cu 1 singur electron pe ultimul strat. Din acest motiv sodiul dorește să elimine acel electron neîmperecheat astfel că, la contactul cu apa, interacționează cu aceasta și generează NaOH, hidroxidul de sodiu sau soda caustică.

Odată cu generarea sodei caustice, așa-numită bază în lumea chimiei, se generează și hidrogen care, datorită temperaturilor ridicate ce însoțesc reacția dintre sodiu și apă, se aprinde.

Formula generală este aceasta:
metal alcalin + apă = bază + hidrogen
sau
Na + H2O = NaOH + H2

Atunci când bucata de sodiu este mai mică decât un bob de fasole sodiul arde și plutește la suprafața apei. Se generează scântei atunci când cantitatea de apă este chiar puțină, așa cum se poate vedea în ultima parte a experimentului.

Atunci când bucata de sodiu ce este pusă în apă este mai mare decât un zar sodiul explodează și este proiectat la metri distanță. Reacția este violentă datorită generării exploziei coulombice.

Intr-o explozie coulombică electronii de la metal sunt cedati în mediul înconjurător iar în metal mai rămân ioni pozitivi. Intre acești ioni pozitivi apare o forță de respingere foarte mare iar metalul începe să se rupă în multe bucăți și generează, astfel, o explozie.

In cazul experimentului cu sodiul și apa, electronii pleacă de la sodiu și sunt folosiți în cadrul NaOH. In urmă rămân numai ioni pozitivi de sodiu care încep să se respingă.

Odată ce forțele de repulsie și-a început efectul bucata de metal începe să se rupă în multe bucăți mai mici iar acele bucăți, intră la rândul lor, în contact cu apa creând o reacție în lanț care se petrece foarte repede, respectiv avem de-a face cu o explozie.

Explicația exploziei sodiului în apă a fost făcută de curând de cercetătorul american Phillip E. Mason, de la Institute of Organic Chemistry and Biochemistry, Academy of Sciences of the Czech Republic, și este dezvoltată în filmul realizat de acesta:

Explozia nu este datorată generării gazului de hidrogen, ci apare în urma reacției în lanț caracteristice exploziei coulombice.

Detaliile studiului realizat de Phillip E. Mason pot fi citite pe Nature Chemistry:
http://www.nature.com/nchem/journal/v7/n3/full/nchem.2161.html

Cod referintă pentru studiu: doi:10.1038/nchem.2161

In filmul de mai sus vedem cum sodiul plutește deasupra apei, dat fiind că are densitate mai mică decât apa.

Apa s-a colorat în vișiniu pentru că s-a folosit un indicator chimic numit fenolftaleină pentru a scoate în evidență crearea unei baze, adică a hidroxidului de sodiu.

Atunci când se lucrează cu metale alcaline, adică cele din grupa I din Tabelul Periodic al Elementelor, trebuie folosit echipament de protecție.

Anumite metale alcaline ard la simplul contact cu aerul. Un asemenea exemplu este litiul, tocmai de aceea este interzisă deteriorarea acumulatorilor din Li-ion din telefoanele mobile. Ruperea lor poate duce la combustia bateriei.

Litiul din acumulatorii Li-ion se găsesțe sub formă de LiCoO2 și nu este inflamabil la contactul cu aerul, deși este interzis contactul direct cu pielea sau cu mucoasele. A se evita praful de LiCoO2.

Problema principală în cazul deteriorării unui acumulator de Li-ion constă în faptul că, atunci când bateria funcționează, se eliberează ioni de litiu în baterie iar aceștia sun foarte reactivi, luând foc inclusiv la contactul cu aerul.

Toate experimentele ce implică folosirea metalelor alcaline trebuie făcute sub supraveghere adultă și cu echipamente de protecție adecvate.

Filmat și editat de Manuel Cheța: http://tehnocultura.ro

AUDIO>> Pentru varianta AUDIO: Subscribe in iTunes

—————–
Extra
– de ce explodeaza sodiul in apa, teorie: https://www.youtube.com/watch?v=CArZeDTwVh4&feature=em-uploademail
– de ce explodează sodiul în apa, experiment: https://www.youtube.com/watch?v=LmlAYnFF_s8
– explozie Coulombică: http://en.wikipedia.org/wiki/Coulomb_explosion
– baterie Li-ion: http://en.wikipedia.org/wiki/Lithium-ion_battery#Electrochemistry
– LiCoO2, oxid de cobalt-litiu, compus folosit în bateriile Li-ion:
http://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_cobalt_oxide
– precauții la manipularea LiCoO2:
http://www.mk-usa-inc.com/MSDS/MSDS-Cobalt%20Lithium%20Oxide.pdf

No comments yet... Be the first to leave a reply!