W ramach rozgrzewki przed nowym sezonem przygotowaliśmy dla Was klip będący kompilacją opublikowanych dotychczas doświadczeń.
Jeśli się podoba bardzo prosimy o udostępnienie na Facebooku itp.
Archiwa tagu: wybuch
#19 Reakcja sodu z wodą
Pierwsza grupa układu okresowego, czyli grupa litowców obejmuje takie pierwiastki jak lit, sód, potas, rubid, cez i frans. Wszystkie litowce to metale o barwie srebrzystobiałej, jednak w atmosferze powietrza ulegają zmatowieniu na sutek pokrycia się warstwą tlenku. Z tego powodu metale te przechowuje się w nafcie. Litowce odznaczają się dużą aktywnością chemiczną o której decyduje łatwość oddawania elektronu walencyjnego. Aktywność pierwiastków rośnie w grupie wraz ze wzrostem liczby atomowej (Bielański, 2010).
Wszystkie litowce reagują z wodą. Ze względu na ujemne potencjały standardowe wszystkich litowców redukują one wodór w wodzie zgodnie z równaniem:
2M + 2H2O → 2MOH + H2 ↑
gdzie M to pierwiastek I grupy.
W wyniku reakcji powstaje gazowy wodór i roztwór wodorotlenku litowca.
Sód dodany do krystalizatora z wodą pływa po jej powierzchni, ponieważ jest to metal o gęstości mniejszej od wody. Podczas reakcji wydziela się ciepło, które powoduje stopienie metalu i uformowanie kulki. Fenoloftaleina zabarwia się na kolor malinowy pod wpływem powstającej zasady sodowej.
Sód w bardzo ciekawy sposób reaguje z ograniczoną ilością wody. Proces ten został opisany dopiero w styczniu 2015 roku przez czeskich naukowców (Mason & all, 2015) . Okazuje się, że reakcja w pewnych warunkach może zachodzić wybuchowo, a moc eksplozji jest większa niż eksplozja TNT o tej samej masie (Commander, 1975). Dzięki wykorzystaniu ultraszybkich kamer (ponad 11000 fps) udało się zaobserwować, że podczas zetknięcia się kropli wody z powierzchnią metalu natychmiast uwalniane są elektrony z jego powierzchni, obserwowane są powstające iskry. Efekt ten nazwano eksplozją kulombowską.
UWAGA! Substancje niebezpieczne:
- Sód
Literatura
Bielański, A., 2010. Podstawy Chemii Nieorganicznej. szóste red. Warszawa: PWN.
Commander, J. C. 1975 An explosive hazard analysis of the eutectic solution of NaK and KO2. Nucl. Sci. Abstracts 32, 21922
Mason P. E., Uhlig F., Vaněk V., Buttersack T., Bauerecker S., Jungwirth P. 2015 Coulomb explosion during the early stages of the reaction of alkali metals with water Nature Chemistry Vol 7, 250-254 DOI: 10.1038/NCHEM.2161
#16 Podwodne fajerwerki – reakcja acetylenu z chlorem
Nazwa chlor pochodzi z łacińskiego słowa chlorum i oznacza żółtozielony. Gaz ten można otrzymać w wyniku reakcji stężonego kwasu chlorowodorowego z manganianem(VII) potasu:
2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O
Wydzielający się chlor wprowadzany jest do cylindra wypełnionego wodą. Następnie dodajemy węglik wapnia czyli tzw. karbid. Związek ten reaguje z wodą zgodnie z równaniem:
CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2
Powstały acetylen reaguje wybuchowo z chlorem tworząc 1,1,2,2-tetrachloroetan:
C2H2 + 2Cl2 → C2H2Cl4
Ilość chloru jest zbyt mała, aby powstający etyn przereagował całkowicie. Nadmiar tego związku reaguje z tlenem z powietrza, zachodzi spalanie niecałkowite, którego produktami są sadza i para wodna:
2C2H2 + O2 → 4C + 2H2O
UWAGA! Substancje niebezpieczne:
- Kwas solny 35%
- Manganian(VII) potasu
- Węglik wapnia
- Chlor
- Acetylen
#11 Właściwości ciekłego tlenu
Tlen to bezbarwny, bezwonny gaz, stanowiący ok. 21% objętości powietrza. Występuje głównie w postaci cząsteczek dwuatomowych O2. Tlen skrapla się w temperaturze -182,96 oC tworząc bladoniebieską ciecz.
Do otrzymania ciekłego tlenu można wykorzystać ciekły azot. Temperatura wrzenia azotu wynosi -195,80 oC, dlatego w jego obecności tlen ulega skropleniu. Ciekły azot, należy umieścić w naczyniu z materiału dobrze przewodzącym ciepło (np. w metalowej puszce). Na ściankach puszki tlen ulega skropleniu, a dodatkowo osadza się zamarznięta woda i dwutlenek węgla, co doskonale widać na filmie.
Wysycenie substancji ciekłym tlenem znacznie ułatwia i przyspiesza przebieg reakcji spalania. W przypadku papierosa czy waty bawełnianej proces zachodził wręcz wybuchowo. Ciekły tlen wraz z ciekłym wodorem są wykorzystywane jako paliwo rakietowe.
Tlen wykazuje właściwości paramagnetyczne (Atkins i Jones, 2004). W uproszczeniu można powiedzieć, że zachowuje się jak magnes (McNaught i Wilkinson, 2005). Właściwość ta wynika z obecności dwóch niesparowanych elektronów w cząsteczce tlenu (Rys. 1).
Rys. 1. Schemat orbitali molekularnych cząsteczki O2
Gęstość ciekłego tlenu wynosi 1,14 g/cm3, ciekłego azotu 0,81 g/cm3, a wody 1,00 g/cm3 (Mizerski, 2013). Z tego powodu ciekły tlen wlany do cylindra z wodą opada na dno, a ciekły azot utrzymuje się na powierzchni wody.
Literatura:
Atkins, P. i Jones, L. (2004). Chemia ogólna. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.
McNaught, A. D., Wilkinson, A. IUPAC Compendium of Chemical Terminology – Gold Book, 2 red., Oxford: Blackwell Scientific Publications, 1997.
Mizerski, W. (2013). Tablice chemiczne. Warszawa: Wydawnictwo Adamantan.