Natri tác dụng với nước tại sao lại gây nổ

Nếu bạn để ý sẽ thấy, sau khi đun nước, trong ấm dần dần lắng đọng một lớp cặn trắng, dày và cứng, bám chắc trên bề mặt kim loại, rất khó rửa sạch. Đối với các lò hơi lớn trong nhà máy sau thời gian dài đun nóng cũng bị đóng một lớp cặn dày, có thể làm tắc ống dẫn nước, gây nổ lò hơi.

Bản thân nước không có cặn, nhưng trong nước thiên nhiên chứa một ít tạp chất như canxi sunfat CaSO4, magie sunfat MgSO4, canxi bicacbonat Ca(HCO3)2, magie bicacbonat Mg(HCO3)2, cùng với các muối natri, muối kali khác. Thông thường nước ngầm (nước giếng) có chứa nhiều muối hơn nước trên mặt đất (sông, hồ…). Nước có chứa nhiều muối được gọi là nước cứng, nước chứa ít muối gọi là nước mềm.

Khi đun sôi nước trong lò hơi, canxi bicacbonat và magie bicacbonat khi đun nóng sẽ bị phân huỷ sinh ra các kết tủa canxi cacbonat, magie cacbonat, lắng đọng ở mặt trong thành lò. Ngoài ra, canxi sunfat và magie sunfat cũng lắng lại mặt bên trong lò hơi làm cho lớp cặn càng bền chắc hơn. Cặn lò dẫn nhiệt kém, vì thế để làm cho nước sôi cần nhiệt độ cao hơn, khiến cho nhiệt độ trong lò hơi quá cao, áp suất tăng mạnh, vách lò hơi không chịu đựng được dẫn đến nguy cơ làm nổ lò.

Để làm mềm nước (làm mất độ cứng của nước), có thể sử dụng hai phương pháp: vôi - sôđa và phương pháp trao đổi ion. Theo phương pháp đầu tiên, người ta cho vào nước một nhũ tương hỗn hợp đá vôi - sôđa (natri cacbonat). Các ion canxi và magie trong nước cứng sẽ bị kết tủa, sau đó được lọc để loại bỏ kết tủa này. Nước đã làm mềm đem đun trong lò hơi thì vách lò hơi sẽ không bị đóng cặn nữa.

(Theo: vnexpress.net)

Natri (tiếng Latinh: natrium; có thể viết là nátri, tiếng Anh: sodium) là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Na và số nguyên tử bằng 11. Giống như các kim loại kiềm khác, natri là một kim loại mềm, nhẹ, màu trắng bạc, là nguyên tố có phản ứng hóa học mạnh nên không thể tìm thấy ở dạng tự do trong thiên nhiên. Natri nổi trong nước và có phản ứng mãnh liệt với nước, tạo ra hiđrô và các ion hiđrôxít. Nếu được chế thành dạng bột đủ mịn, natri sẽ tự bốc cháy trong nước. Tuy nhiên, nó thông thường không bốc cháy trong không khí có nhiệt độ dưới 388 K (khoảng 115 °C). Ngọn lửa của các hợp chất chứa natri có màu vàng. Natri trong hợp chất có số oxi hóa +1.

Màu vàng của ngọn lửa khi đốt Natri hoặc các hợp chất của Natri.

Lịch sử hình thành: Natri đã được biết đến trong các hợp chất, nhưng đã không được cô lập cho đến tận năm 1807 khi Humphry Davy điều chế ra nó bằng cách điện phân xút ăn da. Ở châu Âu thời Trung cổ các hợp chất của natri với tên Latinh sodanum đã được sử dụng như là thuốc chữa đau đầu. Ký hiệu của natri, Na, có nguồn gốc từ tên Latinh kiểu mới của hợp chất phổ biến nhất của nó có tên gọi natrium, có nguồn gốc từ nítron trong tiếng Hy Lạp, một dạng của muối tự nhiên.

Tính chất vật lý, hóa học của Natri:

Natri là kim loại mềm, có thể cắt được bằng dao. Tương tự Liti, sau khi cắt, bề mặt cắt có màu sáng bạc nhanh chóng xỉn màu do tiếp xúc với không khí.

Natri có một electron hóa trị tự do ở lớp ngoài cùng, dễ bị tách ra khỏi nguyên tử để tạo thành ion Na+. Hoạt tính hóa học của Natri cao hơn Liti nhưng thấp hơn Kali.  Khi tương tác với nước, Natri nóng chảy thành hạt tròn nổi và chạy trên mặt nước, hạt lớn có thể bốc cháy, trong khi Li phản ứng không cho ngọn lửa còn Kali lại bốc cháy ngay.

Natri nóng chảy thành hạt tròn nổi và chạy trên mặt nước.

Natri để ngoài không khí khô và ở điều kiện thường sẽ bị oxi hóa thành Na2O2 và lẫn một ít Na2O. Còn khi để trong không khí ẩm, các lớp oxit của Natri kết hợp với hơi nước của không khí biến thành Natri hidroxit rồi kết hợp tiếp với khí cacbonic biến thành muối cacbonat.

Natri tác dụng với Hidro ở 350-400oC tạo thành Natri Hidrua (tương tự với các kim loại kiềm khác trừ Liti).

Đốt Natri trong không khí hoặc trong oxi, Natri phản ứng với oxi tạo oxit Na2O và peoxit Na2O2. Natri không tác dụng trực tiếp với nitơ, cacbon, silic ngay cả khi đun nóng.

Đồng vị của Natri:

Có 20 đồng vị của natri đã được biết đến. Đồng vị ổn định duy nhất là 23Na. Natri có hai đồng vị phóng xạ nguồn gốc vũ trụ là 22Na, chu kỳ bán rã = 2,605 năm; 24Na, chu kỳ bán rã ≈ 15 giờ. Các đồng vị khác của Natri có chu kỳ bán rã dưới một phút.

Điều chế Natri:

Có thể điều chế Natri bằng cách điện phân nóng chảy muối clorua NaCl hoặc hidroxit NaOH trong điều kiện không có không khí.

Trong thực tế, để điều chế natri, người ta dùng thùng điện phân bằng thép ở trong lót gạch, cực dương bằng than chì và cực âm bằng sắt (hoặc thép) , giữa hai cực có màng ngăn và chất điện phân không phải là NaCl tinh khiết mà là hỗn hợp của NaCl với 25% NaF và 12% KCl (hoặc hỗn hợp gồm 2 phần NaCl và 3 phần CaCl2) để hạ nhiệt độ nóng chảy của NaCl ở 800oC xuống thấp hơn

Sơ đồ thùng điện phân nóng chảy NaCl để điều chế Natri.

Trong đó, các phản ứng xảy ra ở các điện cực là:

Ở catốt:

Ở anốt:

Ứng dụng của Natri:

Natri trong dạng kim loại của nó là thành phần quan trọng trong sản xuất este và các hợp chất hữu cơ. Kim loại kiềm này là thành phần của clorua natri (NaCl)(muối ăn) là một chất quan trọng cho sự sống. Các ứng dụng khác còn có:

• Trong một số hợp kim để cải thiện cấu trúc của chúng.
• Trong xà phòng (trong hợp chất với các axít béo).
• Để làm trơn bề mặt kim loại.
• Để làm tinh khiết kim loại nóng chảy.
• Trong các đèn hơi natri, một thiết bị cung cấp ánh sáng từ điện năng có hiệu quả.
• Như là một chất lỏng dẫn nhiệt trong một số loại lò phản ứng nguyên tử.

Muối ăn, một trong những hợp chất quan trọng của Natri đối với sinh vật.

Ánh sáng vàng từ đèn hơi Natri

Bảng một số đại lượng của Natri:

Tính chất chung
Tên, Ký hiệu, Số	Natri, Na, 11
Phiên âm	/ˈsoʊdiəm/ SOH-dee-əm
Phân loại	Kim loại kiềm
Nhóm, Chu kỳ, Phân lớp	1, 3, s
Khối lượng nguyên tử	22,98976928(2)
Cấu hình electron	[Ne] 3s1
Số electron trên vỏ điện tử	2,8,1
Tính chất vật lý
Màu	Ánh kim trắng bạc
Trạng thái vật chất	Chất rắn
Mật độ gần nhiệt độ phòng	0,968 g·cm−3
Mật độ ở thể lỏng khi đạt nhiệt độ nóng chảy	0,927 g·cm−3
Nhiệt độ nóng chảy	370,87 K, 97,72 °C, 207,9 °F
Nhiệt độ sôi	1156 K, 883 °C, 1621 °F
Điểm tới hạn	(Ngoại suy) 2573 K, 35 MPa
Nhiệt lượng nóng chảy	2,60 kJ·mol−1
Nhiệt lượng bay hơi	97,42 kJ·mol−1
Nhiệt dung	28,230 J·mol−1·K−1
Áp suất hơi
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k ở T (K) 554 617 697 802 946 1153
Tính chất nguyên tử
Trạng thái ôxi hóa	+1, 0, -1 (Bazơ mạnh)
Độ âm điện	0,93 (thang Pauling)
Năng lượng ion hóa (thêm)	Thứ 1: 495,8 kJ·mol−1
Thứ 2: 4562 kJ·mol−1
Thứ 3: 6910,3 kJ·mol−1
Bán kính cộng hoá trị	186 pm
Độ dài liên kết cộng hóa trị	166±9 pm
Bán kính van der Waals	227 pm
Thông tin khác
Cấu trúc tinh thể	Lập phương tâm khối
Trạng thái trật tự từ	Thuận từ
Điện trở suất	(20 °C) 47,7 nΩ·m
Độ dẫn nhiệt	142 W·m−1·K−1
Độ giãn nở nhiệt	(25 °C) 71 µm·m−1·K−1
Tốc độ truyền âm thanh (thanh mỏng)	(20 °C) 3200 m·s−1
Mô đun Young	10 GPa
Mô đun cắt	3,3 GPa
Mô đun nén	6,3 GPa
Độ cứng theo thang Mohs	0,5
Độ cứng theo thang Brinell	0,69 MPa
Số đăng ký CAS	7440-23-5
Chất đồng vị ổn định nhất
Bài chính: Đồng vị của Natri
iso NA Chu kỳ bán rã DM DE (MeV) DP 22Na Tổng hợp 2.602 năm β+→γ 0.5454 22Ne* 1.27453(2)[1] 22Ne ε→γ – 22Ne* 1.27453(2) 22Ne β+ 1.8200 22Ne 23Na 100% 23Na ổn định với 12 nơtron

————————————————-

Bài viết có sử dụng tư liệu từ các nguồn:

– Wikipedia (tiếng Việt và tiếng Anh)

– SGK Hóa học 12 Nâng cao.

– Hoàng Nhâm (2005), Hóa học vô cơ,  tập hai, NXB Giáo Dục.

– Một số hình ảnh trên Google.

Tags: kim loại kiềm, natri