Натрий взрывается в воде
Когда вы смачиваете кусок металлического натрия, он нагревается и шипит; иногда реакция может быть достаточно сильной, чтобы вызвать пламя и взрывы. Однако, когда хлорид натрия вступает в контакт с водой, он просто растворяется; а когда хлор попадает в воду, он действует как дезинфицирующее средство, убивая бактерии и микроорганизмы. Так что же в самом натрии вызывает такую бурную реакцию? Ответ связан с квантовыми взаимодействиями между металлом и молекулами воды.

Стабильность натрия и воды
Может быть немного легче понять эту реакцию, когда вы думаете о натрии по сравнению с благородным газом; он похож на неон, который имеет десять протонов и десять электронов. Благородные газы известны своей стабильностью из-за их полных атомных орбиталей, не требующих получения или потери электронов; у неона 1s, 2s и 2p-орбитали заполнены. Эта стабильность разрушается, когда вы отказываетесь от благородных газов, таких как натрий. Этот элемент имеет 11 протонов, и ‘дополнительный’ электрон очень слабо удерживается на следующей атомной орбитали. Вот почему натрий так легко отдает электрон в таких соединениях, как хлорид натрия, который образует стабильную связь.

С другой стороны, вода может выглядеть как стабильная молекула, но является высокополярной молекулой. Из-за его изогнутой формы одна сторона кислорода имеет предпочтительный отрицательный заряд (сторона с одиночными парами), в то время как другая имеет предпочтительный положительный заряд (сторона с двумя водородами). Когда вместе находится много жидкой воды, молекулы располагаются так, что отрицательные концы "нейтрализуют" положительные концы, а электрическая потенциальная энергия сводится к минимуму. Некоторые молекулы воды, одна из миллионов, будут диссоциировать на соответствующие им ионы – протон (H+) и гидроксильные (OH–) ионы.

Смешивание натрия и воды
Что происходит, когда вы смешиваете натрий с полярной водой, протонами и гидроксильными ионами? Свободно удерживаемый электрон натрия захочет вступить в реакцию с единственным протоном, который он может найти. Электроны натрия соединяются с ионами водорода, что происходит по мере диссоциации более нейтральных молекул воды с образованием свободных протонов; для этого требуется около 13,6 эВ энергии. Нейтральные атомы водорода движутся к энергетически благоприятному состоянию, нейтральному двухатомному газу H2, который поступает в систему с энергией 13,6 эВ.

Уравнение реакции металлического натрия и воды
В этой экзотермической реакции твердый натрий смешивается с водой с образованием бесцветного основного раствора, состоящего из сильного щелочного гидроксида натрия и газообразного водорода. Во время взаимодействия натрий может нагреваться настолько, что горит оранжевым пламенем. Ниже приведена реакция:

2Na(s) + 2H2O > 2NaOH(aq) + H2(g)

Теперь у вас есть энергия в виде тепла и газообразного водорода, который хочет вырваться в атмосферу, содержащую газообразный кислород (O2). Это вызывает сгорание водорода / кислорода! Эти два в присутствии тепловой энергии производят водяной пар и больше энергии, что объясняет интенсивную и взрывную реакцию. Эта реакция продолжается до тех пор, пока натрий полностью не растворится в его ионизированной и растворимой форме Na +.

Может ли металлический натрий быть опасным для здоровья?
Хотя мы только что узнали, что металлический натрий может быть взрывоопасным при контакте с водой, натрий на самом деле необходим организму, так как это диетический минерал, необходимый для нервных функций. (Подробнее читайте в нашем руководстве по нейротрансмиттерам). Сыворотка крови используется для регулирования внутреннего кислотно-щелочного баланса, мембранного потенциала и внеклеточных жидкостей. Мы употребляем натрий в нейтрализованной форме хлорида натрия или поваренной соли. Из-за дополнительного электрона на натрии, взаимодействующего с хлором, он не взаимодействует с протонами в воде.

Таким образом, натрий не будет взаимодействовать с водой и взрываться в вашем организме; однако потребление натрия необходимо контролировать из-за его воздействия на здоровье. Употребление слишком большого количества соли может вызвать скачок кровяного давления, гиперосмолярность, повышенный риск инфекций, атеросклероз и многое другое. С другой стороны, недостаточное потребление натрия в вашем рационе также может вызвать побочные эффекты, такие как обезвоживание, мышечные нарушения, судороги и многое другое. Потребление около 300 мг соли в день является приблизительной нормой для здоровья.

Сохраните материал в вашей социальной сети, чтобы легко найти его:

Ответы на домашние задания: