Металлический натрий растворили в воде

Обновлено: 05.01.2025

Если поместить кусочек натрия в воду, можно вызвать бурную, часто взрывную реакцию

Иногда мы узнаём что-то в начале жизни и просто принимаем, как данность, что мир работает именно так. К примеру, если бросить кусочек чистого натрия в воду, можно получить легендарную взрывную реакцию. Как только кусочек намокнет, реакция заставляет его шипеть и разогреваться, он прыгает по поверхности воды и даже выдаёт язычки пламени. Это, конечно, просто химия. Но не происходит ли чего-то ещё на фундаментальном уровне? Именно это и хочет узнать наш читатель Семён Стопкин из России:

Какие силы управляют химическими реакциями, и что происходит на квантовом уровне? В частности, что происходит, когда вода взаимодействует с натрием?

Реакция натрия с водой — это классика, и у неё есть глубокое объяснение. Начнём с изучения прохождения реакции.

Первое, что нужно знать о натрии — на атомном уровне у него всего на один протон и один электрон больше, чем у инертного, или благородного газа, неона. Инертные газы не реагируют ни с чем, и всё из-за того, что все их атомные орбитали полностью заполнены электронами. Эта сверхстабильная конфигурация рушится, когда вы переходите на один элемент далее в периодической таблице Менделеева, и это происходит со всеми элементами, демонстрирующими похожее поведение. Гелий сверхстабилен, а литий чрезвычайно активен химически. Неон стабилен, а натрий активен. Аргон, криптон и ксенон — стабильны, но калий, рубидий и цезий — активны.

Причина заключается в дополнительном электроне.

Таблица Менделеева рассортирована по периодам и группам согласно количеству свободных и занятых валентных электронов — а это первейший фактор в определении химических свойств элемента

Когда мы изучаем атомы, мы привыкаем считать ядро твёрдым, мелким, положительно заряженным центром, а электроны — отрицательно заряженными точками на орбите вокруг него. Но в квантовой физике этим дело не заканчивается. Электроны могут вести себя, как точки, в особенности если выстрелить в них другой высокоэнергетической частицей или фотоном, но если их оставить в покое, они расплываются и ведут себя, как волны. Эти волны способны самонастраиваться определённым образом: сферически (для s-орбиталей, содержащих по 2 электрона), перпендикулярно (для p-орбиталей, содержащих по 6 электронов), и далее, до d-орбиталей (по 10 электронов), f-орбиталей (по 14) и т.д.

Орбитали атомов в состоянии с наименьшей энергией находятся вверху слева, и при продвижении вправо и вниз энергии растут. Эти фундаментальные конфигурации управляют поведением атомов и внутриатомными взаимодействиями.

Заполняются эти оболочки из-за принципа запрета Паули, запрещающего двум одинаковым фермионам (например, электронам) занимать одно и то же квантовое состояние. Если в атоме электронная орбиталь заполнилась, то единственное место, где можно разместить электрон — это следующая, более высокая орбиталь. Атом хлора с удовольствием примет дополнительный электрон, поскольку ему не хватает всего одного для заполнения электронной оболочки. И наоборот, атом натрия с удовольствием отдаст свой последний электрон, поскольку он у него лишний, а все остальные заполнили оболочки. Поэтому натрий хлор так хорошо и получается: натрий отдаёт электрон хлору, и оба атома находятся в энергетически предпочтительной конфигурации.

Элементы первой группы периодической таблицы, особенно литий, натрий, калий, рубидий и т.д. теряют свой первый электрон гораздо легче всех остальных

На самом деле количество энергии, необходимое для того, чтобы атом отдал свой внешний электрон, или энергия ионизации, оказывается особенно низкой у металлов с одним валентным электроном. Из чисел видно, что гораздо легче забрать электрон у лития, натрия, калия, рубидия, цезия и т.п., чем у любого другого элемента

Кадр из анимации, демонстрирующей динамическое взаимодействие молекул воды. Отдельные молекулы H₂O имеют V-образную форму и состоят из двух атомов водорода (белые), соединённых с атомом кислорода (красные). Соседние молекулы H₂O кратковременно реагируют друг с другом через водородные связи (бело-голубые овалы)

Так что же происходит в присутствии воды? Вы можете представлять себе молекулы воды как крайне стабильные — H₂O, два водорода, связанные с одним кислородом. Но молекула воды чрезвычайно полярная — то есть, с одной стороны молекулы H₂O (со стороны, противоположной двум водородам) заряд получается отрицательным, а с противоположной — положительным. Этого эффекта достаточно для того, чтобы некоторые молекулы воды — порядка одной на несколько миллионов — распадались на два иона — один протон (H + ) и ион гидроксила (OH - ).

В присутствии большого количества чрезвычайно полярных молекул воды одна из нескольких миллионов молекул распадётся на ионы гидроксила и свободные протоны — этот процесс называется автопротолиз

Последствия этого довольно важны для таких вещей, как кислоты и основания, для процессов растворения солей и активизации химических реакций, и т.п. Но нас интересует, что происходит при добавлении натрия. Натрий — этот нейтральный атом с одним плохо держащимся внешним электроном — попадает в воду. А это не просто нейтральные молекулы H₂O, это ионы гидроксила и отдельные протоны. Важны нам прежде всего протоны — они и подводят нас к ключевому вопросу:

Что энергетически предпочтительнее? Иметь нейтральный атом натрия Na вместе с отдельным протоном H+, или ион натрия, потерявший электрон Na + вместе с нейтральным атомом водорода H?

Ответ прост: в любом случае электрон перепрыгнет с атома натрия на первый же встречный отдельный протон, который попадётся ему на пути.

Потеряв электрон, ион натрия с удовольствием растворится в воде, как делает ион хлора, приобретя электрон. Гораздо более выгодно энергетически — в случае натрия — чтобы электрон спарился с ионом водорода

Именно поэтому реакция происходит так быстро и с таким выходом энергии. Но это ещё не всё. У нас получились нейтральные атомы водорода, и, в отличие от натрия, они не выстраиваются в блок отдельных атомов, связанных вместе. Водород — это газ, и он переходит в ещё более энергетически предпочтительное состояние: формирует нейтральную молекулу водорода H₂. И в результате образуется много свободной энергии, уходящей в разогрев окружающих молекул, нейтральный водород в виде газа, который выходит из жидкого раствора в атмосферу, содержащую нейтральный кислород O₂.

Удалённая камера снимает вблизи главный двигатель Шатла во время тестового прогона в космическом центре имени Джона Стенниса. Водород — предпочтительное топливо для ракет благодаря его низкому молекулярному весу и избытку кислорода в атмосфере, с которым он может реагировать

Если накопить достаточное количество энергии, водород и кислород тоже вступят в реакцию! Это яростное горение выдаёт водяной пар и огромное количество энергии. Поэтому при попадании кусочка натрия (или любого элемента их первой группы периодической таблицы) в воду случается взрывной выход энергии. Всё это происходит из-за переноса электронов, управляемого квантовыми законами Вселенной, и электромагнитных свойств заряженных частиц, составляющих атомы и ионы.

Энергетические уровни и волновые функции электронов, соответствующие различным состояниям атома водорода — хотя почти такие же конфигурации присущи всем атомам. Уровни энергии квантуются кратно постоянной Планка, но даже минимальная энергия, основное состояние, имеет две возможные конфигурации в зависимости от соотношения спинов электрона и протона

Итак, повторим, что происходит, когда кусочек натрия падает в воду:

натрий немедля отдаёт внешний электрон в воду,
где он поглощается ионом водорода и формирует нейтральный водород,
эта реакция высвобождает большое количество энергии, и разогревает окружающие молекулы,
нейтральный водород превращается в молекулярный водородный газ и поднимается из жидкости,
и, наконец, при достаточном количестве энергии атмосферный кислород вступает с водородным газом в реакцию горения.

Всё это можно просто и элегантно объяснить при помощи правил химии, и именно так это часто и делают. Однако правила, управляющие поведением всех химических реакций, происходит из ещё более фундаментальных законов: законов квантовой физики (таких, как принцип запрета Паули, управляющий поведением электронов в атомах) и электромагнетизм (управляющий взаимодействием заряженных частиц). Без этих законов и сил не будет никакой химии! И благодаря им каждый раз, уронив натрий в воду, вы знаете, чего следует ожидать. Если вы ещё не поняли — нужно надевать защиту, не брать натрий руками и отходить подальше, когда начинается реакция!

Итан Сигель – астрофизик, популяризатор науки, автор блога Starts With A Bang! Написал книги «За пределами галактики» [Beyond The Galaxy], и «Трекнология: наука Звёздного пути» [Treknology].

Секреты реакции металлического натрия с водой

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:

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.

Металлический натрий массой х г растворили в воде?

Образовавшийся раствор использовали для осаждения ионов меди из раствора, полученного при растворении медного купороса массой 20 г в воде.

Определите массу натрия, вступившего в реакцию.

1) Сu SO4 * 5H2O 160 : 90 16 : 9

m(CuSO4)в купоросе = [20 : (16 + 9) * 16 = 12, 8г ; n(CuSO4) = 12, 8 : 160 = 0, 08моль ;

2) 2Na + 2HOH = 2NaOH + H2 1 1 0, 08 0, 16 CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 + Na2SO4 1 2

n(Na) = 0, 16моль ; m(Na) = 0, 16 * 23 = 3, 68г.

В 320 г воды растворили 46 г натрия?

В 320 г воды растворили 46 г натрия.

Определите массу полученного раствора.

Металлический натрий массой 0, 46 г?

Металлический натрий массой 0, 46 г.

Растворили в воде массой 180 г.

Определите массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе.

Медный купорос CuSO4 * 5H2O массой 5?

Медный купорос CuSO4 * 5H2O массой 5.

16 г растворили в воде.

К полученному раствору добавили раствор, содержащий 3.

16 г сульфида натрия.

Выпавший осадок отфильтровали, высушили и взвесили.

Какова масса образовавшегося осадка?

Натрий массой 35, 4 г растворили в 300 г воды?

Натрий массой 35, 4 г растворили в 300 г воды.

Определите массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе.

Хлорид натрия массой 50г растворили в 700см3 воды?

Хлорид натрия массой 50г растворили в 700см3 воды.

Определите массовую долю NaCl в полученном растворе.

Натрий массой 2, 3 г растворили в воде, а полученную щёлочь использовали для реакции с сульфатом меди (2)?

Натрий массой 2, 3 г растворили в воде, а полученную щёлочь использовали для реакции с сульфатом меди (2).

Вычислить массу полученного осадка.

В какой массе воды нужно растворить 10 г хлорид натрия для получения 10 % раствора соли?

В какой массе воды нужно растворить 10 г хлорид натрия для получения 10 % раствора соли.

1) В реакцию с водой вступил натрий массой 9, 2 г?

1) В реакцию с водой вступил натрий массой 9, 2 г.

Рассчитайте массу образовавшегося гидроксида натрия.

2) Рассчитайте массу водорода, выделившегося при взаимодействии с водой 20 г кальция.

3)Рассчитайте массу оксида кальция, необходимого для получения 37 г гидроксида кальция.

4) К раствору сульфата меди(ІІ) прилили раствор, содержащий 10 г гидроксида натрия.

Рассчитайте массу образовавшегося осадка.

Рассчитайте, пожалуйста, массу медного купороса, который нужно растворить в 375г воды , чтобы получить 4% - ный раствор сульфата меди?

Рассчитайте, пожалуйста, массу медного купороса, который нужно растворить в 375г воды , чтобы получить 4% - ный раствор сульфата меди.

В воде массой 25г растворили натрий массой 3 г?

В воде массой 25г растворили натрий массой 3 г.

Рассчитайте массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе.

Я про алюминийАлюминий – легкий, прочный и пластичный металл. Это один из самых востребованных металлов, и по темпам роста потребления он давно и с большим отрывом оставил позади сталь, никель, медь и цинк. Алюминий без преувеличений можно назвать ..

Тому що рН показує ступінь концентрації катіонів гідрогену у воді, що є дуже важливим для косметики.

1. дано N(NH3) = 4. 816 * 10 ^ 23 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - V(NH3) - ? N(NH3) / N(A) = V(NH3) / Vm V(NH3) = N(NH3) * Vm / N(A) = 4. 816 * 10 ^ 23 * 22. 4 / 6. 02 * 10 ^ 23 = 15. 58 L ответ 15. 58 л 2) дано m(O2)..

Соотвественно правильным ответом будет являться : 4) KCl ; 5) AgCl ; 6) NH4Cl.

Дано W(O) = 47 % - - - - - - - - - - - - - - - - E - ? Е - это неизвестный элемент W(O) = Ar(O) * n / M(X2O3) * 100% 47% = 16 * 3 / 2x + 48 * 100% 94x + 2256 = 4800 X = 27 - это алюминий Al2O3 ответ алюминий.

Напиши нормально не понятно или сфоткай.

В SO3 32 / (32 + 3 * 16) = 0, 4 или 40 %.

Реакции есть на фотографии.

4HCl + MnO2 = MnCl2 + Cl2 + 2H2O соляная кислота отдаёт в свободном виде половину имеющегося хлора. M(Cl общ. ) = 1000 * 0, 365 * 0, 9726 = 355 г масса выделившегося хлора = 355 / 2 = 177, 5 г.

Типы химической реакции соединение, разложение замещение.

© 2000-2022. При полном или частичном использовании материалов ссылка обязательна. 16+
Сайт защищён технологией reCAPTCHA, к которой применяются Политика конфиденциальности и Условия использования от Google.

11. 2 грамма металла натрия растворили в воде?

Определите массовую долю % полученного вещества в растворе.

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

n(Na) = 11, 2 / 23 = 0, 487 моль

х = 0, 487 моль(NaOH)

m(NaOH) = 0, 487 * 40 = 19, 48 г

w(NaOH) = 19, 48 / 40 = 0, 487

В воде массой 60г растворили 10г вещества?

В воде массой 60г растворили 10г вещества.

Определите массовую долю вещества в полученном растворе.

К 200 граммам раствора , с массовой долей хлорида натрия 24% долили 20 грамм воды ?

К 200 граммам раствора , с массовой долей хлорида натрия 24% долили 20 грамм воды .

Определите долю в полученном растворе?

Определите массовую долю хлорида натрия в растворе полученном при смешивание раствора массой 20 грамм ?

Определите массовую долю хлорида натрия в растворе полученном при смешивание раствора массой 20 грамм .

С массовой долей 20% и раствора V = 100мл с массовой долей хлорида натрия 30% и плотностью 1, 15 грамм на миллилитр.

В воде массой 60г растворили 10г вещества?

В воде массой 60г растворили 10г вещества.

Определите массовую долю вещества в полученном растворе.

15 грамм гидроксида натрия растворили в 150 грамм воды?

15 грамм гидроксида натрия растворили в 150 грамм воды.

Вычеслить массовую долю вещества в растворе.

80 грамм 80% раствора упаривали до тех пор, пока не испарилось 20 граммов воды?

80 грамм 80% раствора упаривали до тех пор, пока не испарилось 20 граммов воды.

Определить массовую долю вещества, полученного в растворе.

50г. Вещества растворили в 150г воды?

50г. Вещества растворили в 150г воды.

Определите массовую долю растворенного вещества в % в полученном растворе.

Смешаны 100 грамм раствора с массовой долей вещества 20% и 50 грамм раствора с массовой долей этого вещества 32% вычислите массовую долю растворенного вещества во вновь полученном растворе?

Смешаны 100 грамм раствора с массовой долей вещества 20% и 50 грамм раствора с массовой долей этого вещества 32% вычислите массовую долю растворенного вещества во вновь полученном растворе.

К раствору соли массой 200 грамм с массовой долей соли 60% добавили еще 100 грамм воды?

К раствору соли массой 200 грамм с массовой долей соли 60% добавили еще 100 грамм воды.

Определите массовую долю соли в полученном растворе.

В 110г воды растворили 15г натрий сульфата?

В 110г воды растворили 15г натрий сульфата.

Определите массовую долю соли в полученном растворе.

На этой странице сайта, в категории Химия размещен ответ на вопрос 11. 2 грамма металла натрия растворили в воде?. По уровню сложности вопрос рассчитан на учащихся 5 - 9 классов. Чтобы получить дополнительную информацию по интересующей теме, воспользуйтесь автоматическим поиском в этой же категории, чтобы ознакомиться с ответами на похожие вопросы. В верхней части страницы расположена кнопка, с помощью которой можно сформулировать новый вопрос, который наиболее полно отвечает критериям поиска. Удобный интерфейс позволяет обсудить интересующую тему с посетителями в комментариях.

Тому що рН показує ступінь концентрації катіонів гідрогену у воді, що є дуже важливим для косметики.

Соотвественно правильным ответом будет являться : 4) KCl ; 5) AgCl ; 6) NH4Cl.

Напиши нормально не понятно или сфоткай.

В SO3 32 / (32 + 3 * 16) = 0, 4 или 40 %.

Реакции есть на фотографии.

Типы химической реакции соединение, разложение замещение.

В 500 мл воды растворили 23 г металлического натрия?

Определите объем выделевшегося газа и молярную концентрацию полученного раствора.

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2(г)

2 моль - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 моль

n(Na) = 23 : 23 = 1 моль = n(NaOH)

m(NaOH)1 * 40 = 40 г

w(NaOH) = 40 : 522 * 100% = 7.

mр - ра = m(Na) + m(H2O) - m(H2) = 23 + 500 - 1 = 522 г

Ответ : v(H2) = 11, 2 л, m = 522г.

В 200 мл воды растворили 5г тетрагидрата хлорида бериллий ?

В 200 мл воды растворили 5г тетрагидрата хлорида бериллий .

Вычислите для этого раствора молярную концентрацию , молярную концентрацию эквивалента , моляльную концентрацию.

Решите задачу?

Определите массу соли, которая нужна для приготовления раствора, если известен объем раствора и его молярность.

Соль : Натрий нитрит.

Молярная концентрация : 4 моль / л.

Объем раствора 300 мл.

Определите массовую и молярную концентрацию раствора полученного растворением 25, 6 г сульфата натрия в 500 мл воды?

Определите массовую и молярную концентрацию раствора полученного растворением 25, 6 г сульфата натрия в 500 мл воды.

Определить массовую долю хлористой кислоты в полученном растворе?

Определить массовую долю хлористой кислоты в полученном растворе.

Рассчитать нормальную концентрацию , молярность и титр раствора.

Тема «Способы выражения концентрации» В воде растворили 11, 2 г гидрооксида калия, объем раствора довели до 257 мл?

Тема «Способы выражения концентрации» В воде растворили 11, 2 г гидрооксида калия, объем раствора довели до 257 мл.

Определите молярную концентрацию раствора.

Определите процентную концентрацию раствора полученного растворением 30 г хлорида натрия в 250 мл воды?

Определите процентную концентрацию раствора полученного растворением 30 г хлорида натрия в 250 мл воды.

При растворении 34 г NaNO3 в воде получили 200см 3 раствора?

При растворении 34 г NaNO3 в воде получили 200см 3 раствора.

Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.

Металлический натрий массой 0, 46 г?

Металлический натрий массой 0, 46 г.

Растворили в воде массой 180 г.

Определите массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе.

Определите молярную концентрацию гидроксида натрия в растворе объемом 3 л содержащем гидроксид натрия 12?

Определите молярную концентрацию гидроксида натрия в растворе объемом 3 л содержащем гидроксид натрия 12.

В 200 г воды растворили 50 г хлорида натрия определить процентную концентрацию полученного раствора?

В 200 г воды растворили 50 г хлорида натрия определить процентную концентрацию полученного раствора.

Тому що рН показує ступінь концентрації катіонів гідрогену у воді, що є дуже важливим для косметики.

Соотвественно правильным ответом будет являться : 4) KCl ; 5) AgCl ; 6) NH4Cl.

Напиши нормально не понятно или сфоткай.

В SO3 32 / (32 + 3 * 16) = 0, 4 или 40 %.

Реакции есть на фотографии.

Типы химической реакции соединение, разложение замещение.

Читайте также: