碱金属在水中爆炸机理的新解释

2015-2-15 10:19| 发布者: 高华华| 查看: 1888| 评论: 0

摘要: 科学公园讯（嵌段共聚物/编译）将一小块金属钠或者钾投入水中，它们会与水剧烈反应，甚至发生爆炸。化学课本通常会告诉我们：钠、钾等碱金属能够与水剧烈反应生成极易燃的氢气，因而引发爆炸。然而最近发表在《自然•化学》上的研究表明，对于这个经典的化学演示实验，我们之前的解释可能并不准确。此前关于碱金属在水中发生爆炸的解释看似合理，但实际上存在一个漏洞：某个化学反应要想剧烈地进行，反应物必 ...

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科学公园讯（嵌段共聚物/编译）将一小块金属钠或者钾投入水中，它们会与水剧烈反应，甚至发生爆炸。化学课本通常会告诉我们：钠、钾等碱金属能够与水剧烈反应生成极易燃的氢气，因而引发爆炸。然而最近发表在《自然•化学》上的研究表明，对于这个经典的化学演示实验，我们之前的解释可能并不准确。

此前关于碱金属在水中发生爆炸的解释看似合理，但实际上存在一个漏洞：某个化学反应要想剧烈地进行，反应物必须充分混合，然而当固态的金属钠或者钾投入水中后，金属表面释放出的氢气以及由于反应放热而产生的水蒸气会阻止水与金属进一步接触，因此反应应该很快停止才对。

为了寻找更合理的解释，来自捷克和德国的研究人员将钠-钾合金的液滴投入水中，并利用高速摄像机观察反应过程。结果表明，钠-钾合金液体进入水中后仅仅约0.4毫秒，液滴就分散成大量针尖一样的小液滴，而周围的水则变成蓝紫色。在观察的基础上，他们又利用计算化学方法对这一过程进行进一步分析。结果表明，当碱金属与水接触后，碱金属迅速转移电子到水中，溶剂化的电子带有蓝紫色。而碱金属失去电子后，金属本身会带上大量的正电，正电荷之间强烈的排斥作用使得大块的碱金属迅速变得更小，因而使得反应进行得更加剧烈，从而导致爆炸的发生。