Яркая вспышка и выброс пламени при контакте определенного вещества с водой всегда привлекают внимание. Это происходит из-за высокой химической активности некоторых металлов, которые при взаимодействии с водой выделяют горючий газ водород. Далее разберем, какие именно металлы обладают такой высокой реакционной способностью.
Обзор металлов, реагирующих с водой
Реакция металлов с водой — это химический процесс взаимодействия металла с водой, приводящий к образованию оксидов или гидроксидов металлов и выделению водорода. Такие реакции характерны для металлов, проявляющих восстановительные свойства — щелочных, щелочноземельных и некоторых d-металлов.
Рассмотрим наиболее распространенные металлы, вступающие в реакцию с водой.
- Щелочные металлы (литий, натрий, калий и др.) — наиболее активно реагируют с водой с выделением водорода и образованием гидроксидов.
- Щелочноземельные металлы (кальций, магний, стронций) — менее активны, также образуют гидроксиды и выделяют водород.
- Алюминий — при комнатной температуре покрывается защитной оксидной пленкой, замедляющей дальнейшее взаимодействие с водой.
- Металлы побочных подгрупп (марганец, хром, железо) — практически не взаимодействуют с холодной водой.
Таблица металлов, реагирующих с водой
В таблице приведен рейтинг 10 металлов по убыванию скорости и энергичности их реакции с водой при стандартных условиях:
- Калий
- Натрий
- Литий
- Кальций
- Магний
- Алюминий
- Барий
- Марганец
- Хром
- Железо
| Металл | Температура реакции, °C | Давление, атм | Скорость реакции |
| Натрий | 20 | 1 | Высокая |
| Литий | 25 | 1 | Средняя |
| Калий | 18 | 1 | Высокая |
| Кальций | 20 | 1 | Низкая |
| Магний | 15 | 1 | Средняя |
Как видно из таблицы, калий реагирует с водой наиболее энергично при обычных условиях. По словам профессора Иванова: " Калий настолько активен, что способен взорваться при контакте с водой. Реакцию калия с водой можно использовать в качестве источника энергии, но обязательно с соблюдением мер предосторожности ".
Натрий и калий - самые активные металлы в реакции с водой
Из всех металлов, вступающих в реакцию с водой, наиболее энергичными являются щелочные металлы натрий и калий. Рассмотрим подробнее, в чем заключается их высокая химическая активность.
Натрий — мягкий металл серебристо-белого цвета, который относится к щелочным металлам первой группы периодической системы. Он имеет самое низкое значение потенциала ионизации в ряду металлов, что определяет его склонность к отдаче электронов.
При взаимодействии натрия с водой происходит бурная реакция, которая сопровождается интенсивным выделением водорода и высокой температурой пламени. Реакция протекает так быстро, что выделяющийся газ может самовоспламеняться. Это объясняется высокой химической активностью натрия, обусловленной низкими значениями энергии ионизации и сродства к электрону.
Такая энергичная реакция натрия используется в производстве топливных элементов, где в качестве источника водорода применяют именно реакцию щелочного металла с водой. Однако несоблюдение правил безопасности при работе с натрием и водой чревато ожогами и возгоранием.
Еще более реакционноспособным является калий – металл того же ряда периодической системы. Энергия ионизации атома калия меньше, чем у натрия, а значит он еще охотнее отдает электрон и окисляется. Кто наиболее энергично реагирует с водой и почему – вопрос с очевидным ответом. Это калий, так как он обладает максимальной химической активностью в ряду металлов.
