Reaktion av kalium med vatten

Reaktionerna pågår detta sätt:

Relativt fria elektroner av kalium reducerar vatten:

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

Det lämnar metall positivt laddat.

Flytande ammoniak, om utsatt för alkalimetall, reagerar med elektroner mycket långsammare än vatten och bildar en mörkblå lösning av solvatiserade elektroner. När elektroner gradvis sparkar ut protoner från ammoniak och bildar väte blir lösningen äntligen till en färglös lösning av NaNH2.

Men tillbaka till vatten.

Kaliumjonerna blir hydratiserade och minskar ladda …..

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

bildar $ \ ce {KOH} $ lösning i form av en blandning av hydratiserade joner $ \ ce {K + + OH -} $

Men tunga kaliumjoner kan inte hålla jämna steg med lätta och snabba elektroner och droppen av smält metall får gradvis positiv laddning och slutligen slutar av – som författare kallar det – Coulombisk explosion.

Vätet tänds så småningom av mikrosparar på grund av laddningsinstabiliteten redan innan explosion. Som ”Terminator T1000-liknande” toppar av flytande metall så småningom genomborrar isolerande ånga + väteskikt och kommer i kontakt med antändbar väte-luft-blandning.

Det förutspåddes nyligen teoretiskt genom kvantkemisimulering för flera dussintals alkali atomer av den tjeckiska kemisten Pavel Jungwirth och kol. Chemistryworld-Alkali-metallexplosion förklaras

De har experimentellt verifierat det med hög hastighet 10000 f / s kamera med natrium / kaliumlegering som bildar en eutektisk med låg smältpunkt.

Jag visste att det från den populära vetenskapliga radiosändningsintervjun hittade en viss referens för det.

Se också deras artikel i Nature (som jag glömde bort och hittades senare):

Coulomb-explosion under de tidiga stadierna av reaktionen av alkalimetaller med vatten

Sammanfattning Alkalimetaller kan reagera explosivt med vatten och det är lärobokens kunskap att detta kraftfulla beteende är resultatet av värmeutsläpp, ångbildning och antändning av vätgas som produceras. Här föreslår vi att den inledande processen som möjliggör explosionen av alkalimetaller i vatten är dock av en helt annan natur. Höghastighetskameravbildning av flytande droppar av en natrium / kaliumlegering i vatten avslöjar submillisekundbildning av metallspikar som sticker ut från droppens yta. Molekylära dynamiska simuleringar visar att vid nedsänkning i vatten sker en nästan omedelbar frisättning av elektroner från metallytan. Systemet når därmed snabbt instabilitetsgränsen för Rayleigh, vilket leder till en ”coulomb-explosion” av alkalimetallfallet. Följaktligen bildas en ny metallyta i kontakt med vatten, vilket förklarar varför reaktionen inte släcks av sina produkter utan snarare kan leda till explosivt beteende.

Kommentarer

• Detta är mycket insiktsfullt. Tänkte aldrig på sådana detaljer i reaktionsmekanismen. Vi tar så många saker för givet inom vetenskapen. Men hur kan man bevisa ekvationen nummer 1, dvs. " Relativt fria elektroner av kalium reducerar vatten: "?
• @ M. Farooq Observera att eq 1 var tänkt ännu tidigare. Artikeln handlade om mekanism för droppexplosion och väteantändning. Hehe, vad sägs om testning av flygande krökning av metalldroppar i starkt elektrostatiskt fält?:-)
• Du vet om Taylor-kon, till och med vattenstråle blir en spray i ett starkt elektriskt fält.
• Det påminner mig Kelvin vattendroppe . När apparaten laddas tillräckligt börjar strömmar av droppar avvikas, avstötas av samma laddning.
• @M. Farooq Se även Nature-artikellänken. Om elektronerna, överväg blå lösning av solvatiserade elektroner i flytande ammoniak med alkalimetall, eftersom ammoniak reagerar med elektroner mycket långsammare än vatten och slutligen bildar en färglös lösning av NaNH2.