In het algemeen, wanneer we kalium in water doen, zal het kaliumhydroxide en waterstof produceren:
$ \ ce {2K + 2H2O ⟶2KOH + H2} $
Is de volgende reactie echter ook niet mogelijk?
$ \ ce {2K + H2O ⟶K2O + H2} $
Waarom wordt het oxide niet geproduceerd?
Opmerkingen
- Dat ' is een chemische vergelijking, geen formule (alleen maar muggenziften). Welkom op de site! Mensen zeggen misschien " $ \ ce {K2O} $ kan tijdelijk worden gevormd ", maar het is ' s te onstabiel om geïsoleerd te worden, vooral in water. We kunnen net zo goed zeggen dat $ \ ce {KOH} $ direct wordt gevormd. Kanttekening: een chemische vergelijking kan altijd in evenwicht zijn, maar dat geeft niet aan of de reactie een sprookje is of niet.
- Bedankt voor je antwoord. Ik stel uw antwoord en manier van doen zeer op prijs. Je ziet zelfs enkele fouten in de vraag en laat me een goede kans hebben om te leren. Bedankt 🙂
- Thermodynamica treedt in werking.
Antwoord
De reacties zijn aan de gang op deze manier:
Relatief vrije elektronen van kalium verminderen water:
$$ \ ce {2 e- + 2 H2O – > H2 + 2 OH -} \ tag {1} $$
Dat laat metaal positief geladen.
Vloeibare ammoniak, als blootgesteld aan alkalimetaal, reageert veel langzamer met elektronen dan water en vormt een donkerblauwe oplossing van gesolvateerde elektronen. Terwijl elektronen progressief protonen uit ammoniak schoppen en waterstof vormen, verandert de oplossing uiteindelijk in een kleurloze oplossing van NaNH2.
Maar terug in water.
De kaliumionen worden gehydrateerd, waardoor de charge …..
$$ \ ce {K (s) ^ {n +} – > K (s) ^ {(nm) +} + m K +} \ tag {2} $$
vormen $ \ ce {KOH} $ oplossing in de vorm van een mengsel van gehydrateerde ionen $ \ ce {K + + OH -} $
Maar zware kaliumionen kunnen het tempo niet bijhouden met lichte en snelle elektronen en de druppel gesmolten metaal krijgt geleidelijk een positieve lading en eindigt uiteindelijk door – zoals de auteurs het noemen – Coulombische explosie.
De waterstof wordt uiteindelijk ontstoken door microsparcs vanwege de ladingsinstabiliteit, zelfs vóór de explosie. Omdat “Terminator T1000-achtige” pieken van vloeibaar metaal uiteindelijk de isolerende damp + waterstoflaag doorboren en in contact komen met een ontvlambaar waterstof-luchtmengsel.
Het werd onlangs theoretisch voorspeld door kwantumchemische simulatie voor enkele tientallen alkali atomen door de Tsjechische chemicus Pavel Jungwirth en col. Chemistryworld-Alkalimetaalexplosie uitgelegd
Ze hebben het experimenteel geverifieerd met een snelle 10000 f / s-camera, met behulp van een natrium / kaliumlegering die een eutectisch met een laag smeltpunt.
Ik wist dat van het populaire wetenschappelijke radio-uitzendinterview, omdat ik er achterwaarts een referentie voor vond.
Zie ook hun artikel in Nature (dat ik vergat en later gevonden):
Coulombexplosie tijdens de vroege stadia van de reactie van alkalimetalen met water
Samenvatting Alkalimetalen kunnen explosief reageren met water en het is leerboekkennis dat dit krachtige gedrag het gevolg is van warmteafgifte, stoomvorming en ontsteking van het geproduceerde waterstofgas. Hier suggereren we dat het eerste proces dat de alkalimetaalexplosie in water mogelijk maakt, echter van een heel andere aard is. Bij hogesnelheidscameras van vloeistofdruppels van een natrium- / kaliumlegering in water wordt een submilliseconde vorming van metalen punten zichtbaar die uit het oppervlak van de druppel steken. Simulaties van moleculaire dynamica tonen aan dat bij onderdompeling in water er een vrijwel onmiddellijke afgifte van elektronen van het metaaloppervlak is. Het systeem bereikt dus snel de Rayleigh-instabiliteitslimiet, wat leidt tot een ‘coulomb-explosie’ van de alkalimetaaldruppel. Dientengevolge wordt een nieuw metaaloppervlak gevormd dat in contact komt met water, wat verklaart waarom de reactie niet uit zichzelf wordt geblust door zijn producten, maar eerder kan leiden tot explosief gedrag.
Reacties
- Dit is erg verhelderend. Nooit nagedacht over dergelijke details van het reactiemechanisme. We nemen zoveel dingen als vanzelfsprekend aan in de wetenschap. Maar hoe kun je vergelijking nummer 1 bewijzen, dwz " Relatief vrije elektronen van kalium verminderen water: "?
- @ M. Farooq Merk op dat eq 1 zelfs eerder werd verondersteld. Het artikel ging over het mechanisme van druppelexplosie en waterstofontsteking. Hehe, hoe zit het met het testen van vliegende kromming van metaaldruppels in een sterk elektrostatisch veld?:-)
- Je kent Taylor-kegel, zelfs een waterstraal wordt een spray in een sterk elektrisch veld.
- Dat doet me denken aan Kelvin waterdruppelaar . Wanneer het apparaat voldoende is opgeladen, beginnen druppels druppels te divergeren, afgestoten door dezelfde lading.
- @M. Farooq Zie ook link naar Nature-artikel. Over de elektronen, overweeg een blauwe oplossing van gesolvateerde elektronen in vloeibare ammoniak met alkalimetaal, aangezien ammoniak veel langzamer reageert met elektronen dan water en uiteindelijk een kleurloze oplossing van NaNH2 vormt.