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Natrium
Natrium ist ein silbern glänzendes und sehr weiches Metall. Man kann es mit einem Messer schneiden bzw. kann man es mit den Händen formen.
Im Periodensystem steht es in der 1. Gruppe, den sogenannten Alkalimetallen. Diesen Namen verdankt es seiner Reaktion mit Wasser. Kommt es mit Wasser in Kontakt bildet sich Natriumhydroxid und Wasserstoff. Natriumhydroxid ist eine Base und eine basische Lösung (NaOH in Wasser) wird auch als „alkalisch“ bezeichnet. Auch die anderen Metalle in dieser Gruppe (Li, K, Cs, Rb, Fr) reagieren mit Wasser alkalisch.
Aus diesem Grund muss man diese Metalle auch wasserfrei lagern. Das geht am besten, indem man Natrium in Petroleum (eine ölähnliche Flüssigkeit, wasserabweisend) einlegt. Die Luftfeuchtigkeit könnte schon ausreichen, um Natrium in Brand zu stecken und daher muss das Vorratsgefäß auch luftdicht abgeschlossen werden.
An der Luft bilden diese Metalle eine Oxidschicht (Vergleichbar mit dem Rosten von Eisen an der Luft). Bei Natrium ist diese Schicht eher weißlich und nur wenn man diese obere Schicht entfernt, kann man die silberne Farbe von Natrium erkennen.
Um das gebildete Natriumhydroxid und damit die basische Lösung (NaOH) sichtbar zu machen kann man einen Indikator (hier Phenolphthalein) im Vorhinein hinzugeben. Dieser Indikator reagiert mit der Base NaOH und ändert dabei seine Farbe, von farblos auf violett.
Ebenfalls wird gasförmiger Wasserstoff gebildet. Dieser lässt sich gut an der Blasenbildung und dem Herumschwirren des Natriums auf der Wasseroberfläche erkennen.
Reaktionsgleichung:
Metallisches Natrium reagiert mit Wasser zu Natriumhydroxid und Wasserstoffgas
2 Na (s) +2 H2O (l) → 2 NaOH (l) + H2 (g)
Bei dieser Reaktion handelt es sich um eine Redoxreaktion. Es wird einiges an Wärme frei, was dazu führen kann, dass sich das Wasserstoffgas entzündet. Im richtigen Mischungsverhältnis (Wasserstoffgas zu Luftsauerstoff) kann sich ein explosionsfähiges Gasgemisch bilden.
Diese Eigenschaften nutzen wir beim diesem Versuch aus, um eine kleine Explosion zu erzeugen. Dafür wurden hier ~5g Natrium zu einer flachen Scheibe gedrückt und anschließend in warmes Wasser gegeben. Weiters wurde die Oberfläche des Metalles leicht eingeritzt. Diese Vergrößerung der Oberfläche und die Erhöhung der Temperatur beschleunigen die Reaktion.
Sodium
Sodium is a silver shiny and very soft metal. It can be cut with a knife or deformed by the pressure of one's hands. It is located in the 1st group of the periodic table, also known as the alkali metals. It owes its name to its reaction with water. When it comes into contact with water, sodium hydroxide and hydrogen are formed. Sodium hydroxide is a base, and a basic solution (NaOH in water) is also referred to as "alkaline". The other metals in this group (Li, K, Cs, Rb, Fr) also react vigorously with water.
For this reason, these metals must be stored free of water. The best way to do this for sodium is by placing it in petroleum (an oil-like liquid that is water-repellent). The humidity in the air could be enough to ignite sodium, so the storage container must also be tightly sealed.
In contact with air, these metals form an oxide layer (similar to the rusting of iron in the air). In the case of sodium, this layer is rather whitish, and only by removing this top layer can one see the silver color of sodium.
To make the formed sodium hydroxide (NaOH) visible, an indicator (here, “Phenolphthalein”) can be added beforehand. This indicator reacts with the NaOH base, causing a color change from colorless to violet.
Gaseous hydrogen is also formed. This can be easily recognized by the bubbling and swirling of the sodium on the water surface.
Reaction equation:
Metallic sodium reacts with water to sodium hydroxide and hydrogen gas.
2 Na (s) + 2 H2O (l) → 2 NaOH (l) + H2 (g)
This reaction is a redox reaction. A considerable amount of heat is released, which can cause the hydrogen gas to ignite. In the right mixture ratio (hydrogen gas to oxygen gas in the air), an explosive gas mixture can be formed.
We use these properties in the experiment to create a small explosion. For this, about 5g of sodium was pressed into a flat disc and slightly carved into by a knife. This increases the surface area. It is then placed in warm water to accelerate the reaction even further.
