Wenn wir Kalium in Wasser geben, entstehen im Allgemeinen Kaliumhydroxid und Wasserstoff:
$ \ ce {2K + 2H2O ⟶2KOH + H2} $
Ist die folgende Reaktion jedoch nicht auch möglich?
$ \ ce {2K + H2O ⟶K2O + H2} $
Warum wird das Oxid nicht produziert?
Kommentare
- Diese ' ist eine chemische Gleichung, keine Formel (nur Nitpicking). Willkommen auf der Seite! Die Leute mögen sagen, " $ \ ce {K2O} $ könnte vorübergehend gebildet werden ", aber es ' s zu instabil , um isoliert zu werden, insbesondere in Wasser. Wir könnten genauso gut sagen, dass $ \ ce {KOH} $ direkt gebildet wird. Randnotiz: Eine chemische Gleichung kann immer ausgeglichen werden, aber das ist kein Hinweis darauf, ob die Reaktion ein Märchen ist oder nicht.
- Vielen Dank für Ihre Antwort. Ich bin sehr dankbar für Ihre Antwort und Ihr Verhalten. Sie entdecken sogar einige Fehler in der Frage und geben mir eine gute Chance zu lernen. Danke 🙂
- Thermodynamik tritt in Kraft.
Antwort
Die Reaktionen dauern an auf diese Weise:
Relativ freie Elektronen von Kalium reduzieren Wasser:
$$ \ ce {2 e- + 2 H2O – > H2 + 2 OH -} \ tag {1} $$
Dadurch bleibt Metall positiv geladen.
Flüssiges Ammoniak, wenn Alkalimetall ausgesetzt, reagiert mit Elektronen viel langsamer als Wasser und bildet eine dunkelblaue Lösung von solvatisierten Elektronen. Wenn Elektronen nach und nach Protonen aus Ammoniak ausstoßen und Wasserstoff bilden, verwandelt sich die Lösung schließlich in eine farblose Lösung von NaNH2.
Aber zurück zu Wasser.
Die Kaliumionen werden hydratisiert, wodurch die Gebühr …..
$$ \ ce {K (s) ^ {n +} – > K. (s) ^ {(nm) +} + m K +} \ tag {2} $$
bildet $ \ ce {KOH} $ Lösung in Form einer Mischung hydratisierter Ionen $ \ ce {K + + OH -} $
Aber schwere Kaliumionen können nicht mithalten Mit leichten und schnellen Elektronen gewinnt der Tropfen geschmolzenen Metalls zunehmend an positiver Ladung und endet schließlich – wie die Autoren es nennen – mit einer Coulomb-Explosion.
Der Wasserstoff wird schließlich aufgrund der Ladungsinstabilität bereits vor dem durch Mikrosparcs entzündet Explosion. Wenn „Terminator T1000-ähnliche“ Spitzen von flüssigem Metall schließlich die isolierende Dampf + Wasserstoff-Schicht durchdringen und mit dem entzündbaren Wasserstoff-Luft-Gemisch in Kontakt kommen.
Dies wurde kürzlich theoretisch durch quantenchemische Simulation für mehrere Dutzend Alkali vorhergesagt Atome des tschechischen Chemikers Pavel Jungwirth And col. Erklärung der Explosion von Chemistryworld-Alkali-Metallen
Sie haben dies experimentell mit einer Hochgeschwindigkeitskamera mit 10000 f / s unter Verwendung einer Natrium / Kalium-Legierung überprüft, die eine bildet Eutektikum mit niedrigem Schmelzpunkt.
Das wusste ich aus dem Interview mit dem populärwissenschaftlichen Rundfunk und fand rückwärts einen Hinweis darauf.
Siehe auch ihren Artikel in Nature (den ich vergessen habe und später gefunden):
Coulomb-Explosion in den frühen Stadien der Reaktion von Alkalimetallen mit Wasser
Zusammenfassung Alkalimetalle können explosionsartig mit Wasser reagieren, und es ist Lehrbuchwissen, dass dieses heftige Verhalten aus der Wärmeabgabe, der Dampfbildung und der Entzündung des erzeugten Wasserstoffgases resultiert. Hier schlagen wir vor, dass der anfängliche Prozess, der die Alkalimetallexplosion in Wasser ermöglicht, jedoch völlig anderer Natur ist. Die Hochgeschwindigkeitskamera-Bildgebung von Flüssigkeitstropfen einer Natrium / Kalium-Legierung in Wasser zeigt die Bildung von Metallspitzen, die aus der Oberfläche des Tropfens herausragen, im Submillisekundenbereich. Molekulardynamiksimulationen zeigen, dass beim Eintauchen in Wasser Elektronen fast sofort von der Metalloberfläche freigesetzt werden. Das System erreicht somit schnell die Rayleigh-Instabilitätsgrenze, was zu einer „Coulomb-Explosion“ des Alkalimetalltropfens führt. Infolgedessen bildet sich eine neue Metalloberfläche in Kontakt mit Wasser, was erklärt, warum die Reaktion nicht durch ihre Produkte selbst gelöscht wird, sondern zu explosivem Verhalten führen kann.
Kommentare
- Dies ist sehr aufschlussreich. Ich habe nie über solche Details des Reaktionsmechanismus nachgedacht. Wir halten so viele Dinge in der Wissenschaft für selbstverständlich. Aber wie kann man die Gleichung Nummer 1 beweisen, dh " Relativ freie Elektronen von Kalium reduzieren Wasser: "?
- @ M. Farooq Beachten Sie, dass Gleichung 1 noch früher angenommen wurde. Der Artikel befasste sich mit dem Mechanismus der Tröpfchenexplosion und der Wasserstoffzündung. Hehe, was ist mit der Prüfung der Flugkrümmung von Metalltröpfchen in einem starken elektrostatischen Feld?:-)
- Sie wissen über Taylor-Kegel Bescheid, sogar Wasserstrahl wird zu einem Spray in einem starken elektrischen Feld.
- Das erinnert mich an Kelvin Wassertropfer . Wenn das Gerät ausreichend aufgeladen ist, beginnen Tropfenströme zu divergieren, die von derselben Ladung abgestoßen werden.
- @M. Farooq Siehe auch Link zum Naturartikel. Betrachten Sie in Bezug auf die Elektronen die blaue Lösung von solvatisierten Elektronen in flüssigem Ammoniak mit Alkalimetall, da Ammoniak mit Elektronen viel langsamer als Wasser reagiert und schließlich eine farblose Lösung von NaNH2 bildet.