Réaction du potassium avec leau

Les réactions sont en cours de cette façon:

Les électrons de potassium relativement libres réduisent leau:

$$ \ ce {2 e- + 2 H2O – > H2 + 2 OH -} \ tag {1} $$

Cela laisse le métal chargé positivement.

Ammoniac liquide, si exposé au métal alcalin, réagit avec les électrons beaucoup plus lentement que leau, formant une solution bleu foncé délectrons solvatés. Alors que les électrons chassent progressivement les protons de lammoniac, formant de lhydrogène, la solution se transforme finalement en une solution incolore de NaNH2.

Mais revenons à leau.

Les ions potassium shydratent, ce qui diminue la charge …..

$$ \ ce {K (s) ^ {n +} – > K (s) ^ {(nm) +} + m K +} \ tag {2} $$

formant $ \ ce {KOH} $ solution sous forme de mélange dions hydratés $ \ ce {K + + OH -} $

Mais les ions potassium lourds ne peuvent pas suivre le rythme avec des électrons légers et rapides et la goutte de métal fondu gagne progressivement une charge positive et finit par – comme les auteurs lappellent – explosion coulombique.

Lhydrogène est finalement enflammé par des microsparcs en raison de linstabilité de la charge avant même explosion. Alors que des pointes de métal liquide de type «Terminator T1000» ont fini par percer la couche isolante vapeur + hydrogène, entrant en contact avec un mélange hydrogène-air inflammable.

Il a été récemment prédit théoriquement par une simulation de chimie quantique pour plusieurs dizaines dalcali atomes par le chimiste tchèque Pavel Jungwirth Et col. Explosion de Chemistryworld-métal alcalin

Ils lont vérifiée expérimentalement par une caméra haute vitesse de 10000 f / s, en utilisant un alliage sodium / potassium formant un eutectique à bas point de fusion.

Je le savais grâce à linterview diffusée à la radio de vulgarisation scientifique, en trouvant à lenvers des références.

Voir aussi leur article dans Nature (que jai oublié et trouvé plus tard):

Explosion de Coulomb pendant les premiers stades de la réaction des métaux alcalins avec leau

Résumé Les métaux alcalins peuvent réagir de manière explosive avec leau et il est bien connu que ce comportement vigoureux résulte du dégagement de chaleur, de la formation de vapeur et de linflammation de lhydrogène gazeux produit. Ici, nous suggérons que le processus initial permettant lexplosion de métal alcalin dans leau est, cependant, dune nature complètement différente. Limagerie par caméra à haute vitesse de gouttes liquides dun alliage sodium / potassium dans leau révèle une formation submilliseconde de pointes métalliques qui dépassent de la surface de la goutte. Les simulations de dynamique moléculaire démontrent que lors de limmersion dans leau, il y a une libération presque immédiate délectrons de la surface du métal. Le système atteint ainsi rapidement la limite d’instabilité de Rayleigh, ce qui entraîne une «explosion coulombienne» de la goutte de métal alcalin. Par conséquent, une nouvelle surface métallique au contact de leau se forme, ce qui explique pourquoi la réaction ne sauto-éteint pas par ses produits, mais peut plutôt conduire à un comportement explosif.

Commentaires

• Cest très perspicace. Jamais pensé à de tels détails du mécanisme de réaction. Nous tenons tant de choses pour acquises en science. Mais comment prouver léquation numéro 1 ie " Les électrons de potassium relativement libres réduisent leau: "?
• @ M. Farooq Notez que leq 1 était supposé encore plus tôt. Larticle portait sur le mécanisme de lexplosion des gouttelettes et de linflammation de lhydrogène. Hehe, quen est-il des tests de courbure volante de gouttelettes métalliques dans un champ électrostatique puissant?:-)
• Vous connaissez le cône de Taylor, même le jet deau devient un spray dans un champ électrique puissant.
• Cela me rappelle Compte-gouttes Kelvin . Lorsque lappareil est suffisamment chargé, les flux de gouttes commencent à diverger, repoussés par la même charge.
• @M. Farooq Voir aussi le lien de larticle Nature. Concernant les électrons, considérez la solution bleue délectrons solvatés dans lammoniac liquide avec du métal alcalin, car lammoniac réagit avec les électrons beaucoup plus lentement que leau, formant finalement une solution incolore de NaNH2.