natrium im wasser experiment

Ziel: Wer kennt ihn nicht, den Rosaroten Panther! Doch was hat er mit der Chemie zu schaffen? Diesmal treibt er sich im Chemielabor herum und hinterlässt überall wie von Geisterhand seine Spuren. Im folgenden Versuch flitzt ein kleines Stück Natrium über eine Wasseroberfläche und färbt das Wasser tief rosa! .... ein neuer Fall für Inspektor Clouseau?

Geräte: großes, rundes Glasgefäß (möglichst dickwandig z.B. Exsikkator)

Chemikalien: Natrium, Phenolphthalein, Spülmittel, Wasser

Einverständniserklärung: Hiermit erklären Sie sich bereit den folgenden Versuch unter eigener Verantwortung und nur mit ausreichendem chemischen Wissen und geeigneten Schutzvorrichtungen durchzuführen! Der Autor kann für jegliche Personen- und Sachschäden durch mögliche Fehlversuche nicht haftbar gemacht werden. (siehe Sicherheitscheck bzw. Disclaimer )

Sicherheitshinweise: Achtung: Beim Versuch entsteht elementarer Wasserstoff der hochentzündlich ist. Das Natriumstück darf auf keinen Fall zu groß sein, da die Reaktion sonst zu heftig abläuft und damit die Zerstörung des Glasgefäßes droht! Wegen der Wasserstoffentwicklung und der genannten Gefahren muß im Abzug gearbeitet werden.

Natrium (Na) : F,C R 14/15-34 S 5.3-8-43.7-45 Phenolphthaleinlösung (C 20 H 14 O 4 ): F,T R 11-23/24/25-39/23/24/25 S 7-16-36/37-45

Entsorgung: (siehe auch Entsorgungsmaßnahmen ) Die rosa Lösung muss neutralisiert werden und kann danach in den Ausguß geschüttet werden.

Erklärung / Hintergrund: Natrium reagiert heftig mit Wasser unter Bildung von Wasserstoff und Hydroxidionen.

Der zugegebene Indikator Phenolphthalein färbt sich im Alkalischen rosa.

Links: Natrium - das Element : Alles über das Element Natrium, Eigenschaften, Vorkommen, Geschichtliches,... Natrium im Körper : Welche Aufgabe erfüllt Natrium im menschlichen Organismus Vergleichende Chemie der Alkalimetalle : Physikalische und chemische Eigenschaften, Verbindungen der Alkalimetalle usw. Natrium und Kochsalz : Über Natrium als Bestandteil von NaCl

Informationen über Indikatoren : Säure-Base-Indikatoren (pH-Indikatoren), deren Funktionsweise und Farben

www.pinkpanther.com :(engl.) Die offizielle Seite des Rosaroten Panthers www.high-tech.com/panther :(engl.) "A Shrine to The Pink Panther" Sound, Pictures, Files, Links,...

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Natrium auf Wasser

Showexperimente

Natrium wird in eine mit Wasser gefüllte Schale gegeben. Die erfolgende Reaktion ist gut zu beobachten.

Verwendete Chemikalien

Verwendete Geräte, Versuchsaufbau

Große Glasschale aus Duran, Pril, Skalpell, Pinzette

Versuchsdurchführung

Eine große Glasschale wird bis zur Hälfte mit Wasser gefüllt. Nun wird etwas Spülmittel und Phenolphthalein-Lösung zugegeben. Aus dem Vorratsbehälter wird mit einer Pinzette Natrium entnommen und ein erbsengroßes Stück mit dem Skalpell abgetrennt. Das Stück Natrium wird nun in die Schale gegeben.

Abgase nicht einatmen! Zündquellen fernhalten!

Reaktionsgleichung

2 Na (s) + 2 H 2 O → 2 NaOH (aq) + H 2 ↑

Das Natrium reagiert mit dem Wasser. Es entsteht Natronlauge und Wasserstoff wird frei. Dabei handelt sich um eine exotherme Reaktion, das bedeutet, dass Wärme frei wird. Der Indikator Phenolphthalein färbt die entstehende Natronlauge violett. Dabei handelt es sich um die Salzform (Baseform) des Phenolphthaleins.

Quellenangaben

• Redox-Reaktion
• Mineralisches Chamäleon
• Natriumperoxid und Aluminium
• Analytik Experimente aus der Analytik
• DNA Experimente mit DNA
• Farbe Experimente die eine Färbung oder einen Farbumschlag zeigen
• Feuer Experimente die eine Feuererscheinung verursachen
• Polyaddition Experimente mit einer Polyaddition
• Polykondensation Experimente mit einer Polykondensation
• Lösungsmittel Eigenschaften von Lösungsmitteln
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Natrium In Wasser

In diesem Video wird in einem Live-Experiment gezeigt, was mit Natrium auf eine Wasseroberfläche hinzugibt.

Was passiert mit Natrium, wenn man es auf eine Wasseroberfläche gibt? Welche Materialien und Chemikalien braucht man für diesen Versuch? Wie wird der Versuch durchgeführt und was kann man beobachten? Wie kann man sich das Ganze erklären? Das alles im Live Experiment von Alex und Nico

Experiment in Schritten

• In das Wasser Spülmittel reingeben.
• 10 Tropfen vom Indikator Phenolphthalein
• Natrium wird vorsichtig mit einer Zange aus dem Paraphinöl rausgenommen
• Natrium ins Wasser geben

Das am Ende des Videos verlinkte Video: Natrium in Wasser - Erklärung

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Natrium auf Wasser

Videos zu Demonstrationsexperimenten

Experiment 1: Zum Versuchsaufbau

Natrium fixiert mit Filterpapier auf Wasser

Experiment 2: zum versuchsaufbau.

Natrium auf Wasser ( 38 KB )

Liste der Beobachtungen wenn elementares Natrium auf Wasser gegeben wird.

Natrium auf Wasser mit Filterpapier fixiert ( 39 KB )

Liste der Beobachtungen

Hallo,  Gast!      

Laugen / Basen

Heftige Reaktion mit Wasser

am 15. Mai 2012 .

Natrium reagiert mit Wasser zu Natronlauge und Wasserstoff:

Erklärung: (aq) Lex

Der Universalindikator färbt sich sofort blau (es entsteht also eine Lauge). Der Wasserstoff bildet eine Art "Polster", auf dem das Natrium wie auf einem Luftkissen getragen wird. Durch die stark exotherme Reaktion entzündet sich das Natrium und brennt mit gelber Flamme (siehe Flammenprobe). Schließlich bildet der Wasserstofff mit dem Luftsauerstoff ein explosives Gasgemisch ( Knallgas ). Wird das Stückchen Natrium mit einem Filterpapier dazu gezwungen auf einer Stelle zu bleiben, so ist die Hitzeentwicklung und die Konzentration an Knallgas dort groß genug, dass es zur Explosion kommen kann.

Im Internet kursieren viele Videos zu dieser Reaktion. Wie das folgende Video zeigt, neigt der Mensch zu Übertreibungen, die heutzutage glücklicherweise der Umwelt zuliebe nicht mehr erlaubt sind.

Exkurs für Profis

Die reaktion im detail.

Im Kapitel "Säuren reagieren mit unedlen Metallen" haben wir festgestellt, dass bei diesem Reaktionstyp neben einem Salz auch das Gas Wasserstoff entsteht. So reagiert Natrium mit Salzsäure zu Natriumchlorid und Wasserstoff:

Unedle Metalle reagieren mit Wasserstoff-Ionen ( Protonen ), die aus einer beliebigen Säure stammen können, indem sie Elektronen abgeben:

Jeweils zwei Wasserstoff-Atome bilden sofort ein Wasserstoff- Molekül :

Doch bei der Reaktion von Natrium mit Wasser ist keine Säure im Spiel, die Wasserstoff-Ionen geben könnte. Wasser ist doch keine Säure - oder etwa doch?

Die Autoprotolyse des Wassers

Wasser dissoziiert (aufgrund der Elektronegativitätsdifferenz zwischen Wasserstoff- und Sauerstoff-Atomen) tatsächlich zu Wasserstoff-Ionen und Hydroxid-Ionen. Allerdings liegt das Gleichgewicht sehr stark auf der linken Seite. Reines Wasser hat einen pH-Wert von 7, ist also neutral, da die gleiche Menge an Wasserstoff-Ionen und Hydroxid-Ionen vorhanden ist. Offensichtlich neutralisieren sich beide Teilchenarten.

Wahrscheinlicher ist daher folgender Ablauf:

Das Bestreben des Natrium-Atoms, sein einziges Valenzelektron abzugeben ist sehr groß, da das hierbei entstehende Natrium- Ion eine voll besetzte Valenzschale erhält. Das Elektron (e - ) des Natrium-Atoms "springt" also zum partiell positiv geladenen Wasserstoff-Atom des Wassermoleküls (entgegen gesetzte Ladungen ziehen sich immer an). Es entsteht ein Natrium-Ion, also ein Kation. Gleichzeitig wird ein Wasserstoff-Atom vom Wasser-Molekül abgespalten. Einzelne Wasserstoff-Atome, die so entstehen, nennt man auch Wasserstoff-Atome "in statu nascendi" (lat, im Zustand der Geburt). Sie sind sehr reaktionsfreudig, da auch sie eine voll besetzte Valenzschale anstreben. Dies erreichen sie durch Kombination mit einem anderen Wasserstoff-Atom, indem sie gemeinsam die Bindungselektronen benutzen ( Atombindung ). Siehe oben.

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Natrium auf Wasser - kostenloses Unterrichtsmaterial online bei Elixier

h t t p s : / / w w w . s c h u l e - b w . d e / f a e c h e r - u n d - s c h u l a r t e n / m a t h e m a t i s c h - n a t u r w i s s e n s c h a f t l i c h e - f a e c h e r / c h e m i e / n e u e r - i n d e x . h t m l / e x p e r i m e n t e / f i l m e - z u r - w i e d e r h o l u n g - v o n - d e m o n s t r a t i o n s v e r s u c h e n / n a t r i u m _ a u f _ w a s s e r

In zwei Videos wird die Umsetzung von Natrium mit Wasser gezeigt. Im ersten Experiment wird ein erbsengroßes Stück Natrium auf Wasser gegeben, das zuvor mit etwas Spülmittel und dem Farbstoff Phenolphtalein versetzt wurde. Im zweiten Experiment wird das Natriumstückchen mit Filterpapier an der Wasseroberfläche fixiert. Die Videos sollen auf keinen Fall die originalen Demonstrationsexperimente ersetzen. Sie sind vielmehr dazu gedacht, dass die Schülerinnen und Schüler selbstständig nacharbeiten und wiederholen können.

Höchstalter:

Mindestalter:, beschreibung für schüler:.

In zwei Videos wird die Umsetzung von Natrium mit Wasser gezeigt. Im ersten Experiment wird ein erbsengroßes Stück Natrium auf Wasser gegeben, das zuvor mit etwas Spülmittel und dem Farbstoff Phenolphtalein versetzt wurde. Im zweiten Experiment wird das Natriumstückchen mit Filterpapier an der Wasseroberfläche fixiert.

Bildungsebene:

Sekundarstufe I

Schlagwörter:

Natrium Wasser

Themenbereich:

Schule mathematisch-naturwissenschaftliche Fächer Chemie

Geeignet für:

Schüler; Lehrer

© 2024 Die deutschen Bildungsserver • 25. 08. 2024 • https://www.bildungsserver.de/elixier/

Periodensystem

Alkalimetalle und wasser.

Zielsetzung

• Du untersuchst, welche Reaktionen stattfinden, wenn du Alkalimetalle in Wasser gibst.

Hinweise zur Gefährdung

Dieses Experiment darf nur von Lehrpersonen durchgeführt werden!

Verwende die Alkalimetalle nie mit Rinde, sondern mit der metallischen Oberfläche. Ansonsten können heftige, unkontrollierte Reaktionen stattfinden.

Verwende auch nicht mehr als linsengroße Stücke der Alkalimetalle. Ansonsten können heftige Explosionen entstehen.

• Pneumatische Wanne
• Lange Pinzette

Chemikalien

• Leitungswasser
• Phenolphthalein

Versuchsaufbau/Durchführung

Vorbereitung

• Nimm mit der langen Pinzette ein Stück Alkalimetall aus der Vorratsflasche und lege es auf den Rundfilter.
• Schneide mit dem Messer ein linsengroßes Stück vom Alkalimetall ab.
• Du wirst sehen, dass die Schnittstelle metallisch glänzt.
• Schneide an allen weiteren Seiten deines Stückes die matte Rinde ab, sodass alle Seiten glänzen.

Durchführung

• Nimm mit der Pinzette das Linsengroße Stück Alkalimetall und lege es direkt in das Wasser in der pneumatischen Wanne.

Beobachtung

• Beobachte genau, wie sich das Alkalimetall verhält.

Wiederholung

• Tausche das Wasser in der pneumatischen Wanne aus und gebe wieder einige Tropfen Phenolphthalein hinzu.
• Wiederhole die gleichen Schritte mit einem anderen Alkalimetall. Wenn du zuerst Lithium verwendet hast, probiere das Experiment mal mit Natrium aus.
• Beobachte, wie sich die anderen Alkalimetalle verhalten.
• Was sind die Unterschiede und Gemeinsamkeiten bei den Reaktionen?

Weiterführung

• Tausche wieder das Wasser mit dem Phenolphthalein.
• Lege auf das Wasser in der pneumatischen Wanne einen Rundfilter.
• Wiederhole das Experiment und gebe nun das linsengroße Stück Alkalimetall auf den Rundfilter.
• Probiere dieses Vorgehen auch mit anderen Alkalimetallen aus.
• Beobachte wieder genau das Alkalimetall.
• Welche Unterschiede und Gemeinsamkeiten kannst du zwischen den beiden Experimentiervorgehen feststellen?

Hinweise zur Entsorgung

Reste der Alkalimetalle musst du unbedingt in einem extra dafür vorgesehenen Abfallbehälter entsorgen. Die Produkte aus dem Experiment, die entstandenen Basen, kannst mit einer verdünnten Säure neutralisieren und in den Abfluss kippen.

Führe den Versuch durch und werte deine Beobachtungen aus.

Experiment Alkalimetall direkt in Wasser

Wenn du ein Alkalimetall direkt in Wasser gibst, verändert es schnell die Form zu einer Kugel. Diese Gugel dreht sich und bewegt sich an der Wasseroberfläche durch die pneumatische Wanne. Dabei hörst du ein Zischen. Am Ende kann es sein, dass sich das Alkalimetall entzündet und du eine Flamme siehst oder eventuell auch einen Knall hörst. Bei Kalium können Flamme und Knall auch direkt entstehen, sobald es mit Wasser in Berührung kommt. Zudem färbt sich das Phenolphthalein in dem Wasser pink.

Experiment Alkalimetall auf Rundfilter

Wenn du ein kleines Stück Alkalimetall auf einen Rundfilter aus Wasser legst, verändert es die Form zu einer Kugel. Dabei dreht es sich ebenfalls und bewegt sich auf dem Rundfilter hin und her. Du hörst ein Zischen und eventuell einen Knall, wenn sich das Alkalimetall entzündet. Dann siehst du eine Flamme. Das Phenolphthalein im Wasser färbt sich wieder pink. Im Vergleich hat Kalium eine heftigere Reaktion als Natrium und Lithium. 

Bei beiden Experimenten reagieren die Alkalimetalle mit dem Wasser zu einer Base und zu Wasserstoffgas. Den alkalischen Charakter, der entsteht, wenn sich Hydroxid-Ionen (OH—Ionen) in Wasser lösen, erkennst du dadurch, dass das Phenolphthalein als Indikator pink ausschlägt.

Weil sich bei der Reaktion immer wieder Wasserstoffgas bildet, bewegt sich die Alkalimetallkugel durch das Wasser und springt auch manchmal herum. Wenn sich Wasserstoff und Sauerstoff in der Luft mischen, entsteht ein explosives Gas. Durch die Wärmeentwicklung bei der Reaktion kann sich dieses Gasgemisch entzünden. Das beobachtest du an dem Knall und der Flamme. Die Wärme entwickelt sich, weil die Reaktion exotherm ist. Dabei wird Energie freigesetzt.

Reaktionsgleichungen:

Alkalimetall + Wasser reagieren zu Alkalihydroxid und Wasserstoff

$\ce{2 Li + 2 H2O -> 2 LiOH + H2}$

$\ce{2 Na + 2 H2O -> 2 NaOH + H2}$

$\ce{2 K + 2 H2O -> 2 KOH + H2}$

Bei der Reaktion findet eine Redoxreaktion statt, wobei Elektronen übertragen werden. Die Alkalimetalle haben ein einzelnes Außenelektron, welches sie leicht abgeben. Das bedeutet, dass sie leicht oxidiert werden. Die Wasserstoffionen, die in den Wassermolekülen enthalten sind, werden bei der Reaktion reduziert. Das bedeutet, dass sie die negativ geladenen Elektronen, die die Alkalimetalle abgeben, aufnehmen.

Oxidation:         $\ce{2 Na -> 2 Na^+ + 2e^-}$

Reduktion:         $\ce{2 H2O + 2e^- -> H2 + 2 OH^-}$

Redoxreaktion:  $\ce{2 Na + 2 H2O -> 2 Na^+ + 2 OH^- + H2}$

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Natrium - Wasser

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Diese Seite ist Teil einer Materialiensammlung zum Bildungsplan 2004 : Grundlagen der Kompetenzorientierung. Bitte beachten Sie, dass der Bildungsplan fortgeschrieben wurde.

Natrium reagiert mit Wasser - Kleiner Diagnosetest

Natrium reagiert mit Wasser nach folgender Reaktionsgleichung:

• Wenn du als Erste(r) das Blatt erhältst, kreuze die richtigen Aussagen in der ganz rechten Spalte an ( ○ )  und knicke dann das Blatt an den gestrichelten Linien nach hinten (erst 1., dann 2.). Gib es dann deinem rechts von dir sitzenden Mitschüler.
• Wenn du als Zweite(r) das Blatt erhältst, falte nicht auf und kreuze die richtigen Aussagen auf der rechten Seite an (◊).
• Beide Schüler, die das Blatt bearbeitet haben, falten es auf, diskutieren miteinander die Ergebnisse und tragen dann gemeinsam die Kreuze bei den richtigen Aussagen in der linken Spalte ein.

Natrium reagiert mit Wasser: Herunterladen [doc] [43 KB] Natrium reagiert mit Wasser: Herunterladen [pdf] [235 KB]

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Erste Augenblicke einer Natrium-Wasser-Reaktion gefilmt

Jan Oliver Löfken 26.01.2015

Die explosive Reaktion von elementarem Natrium mit Wasser gehört zu den spektakulären Höhepunkten des Chemieunterrichts. Bei dem stark exothermen Prozess wird Hitze freigesetzt, Wasser verdampft schlagartig, Wasserstoff und Natronlauge entstehen. Wissenschaftler beobachteten diese Explosion nun mit einer Hochgeschwindigkeitskamera und entdeckten dabei ein bisher unbekanntes Phänomen. Wie sie in der Fachzeitschrift „Nature Chemistry“ berichten, bildete das Alkalimetall unmittelbar nach dem Kontakt mit Wasser sternförmige Zacken aus.

Aufnahmen einer Alkalimetall-Wasser-Reaktion

Die Forscher um Philip Mason von der Tschechischen Akademie der Wissenschaften in Prag analysierten die ersten Momente der explosiven Reaktion mit einer Hochgeschwindigkeitskamera. Die Forscher tropften dazu etwa hundert Milligramm einer bei Raumtemperatur flüssigen Kalium-Natrium-Legierung in Wasser. Nach nur einer halben Millisekunde hatte sich die Explosion komplett entwickelt und Wasserstoff wurde freigesetzt. Mit den Kameraaufnahmen erfasste das Team aber auch den extrem kurzen Zeitraum davor: Nach 0,2 Millisekunden verdrängte der Tropfen aus Alkalimetallen etwas Wasser – vergleichbar mit dem Eintauchen eines Steins. Nur 0,1 Millisekunden später konnten die Forscher zahlreiche sternförmige Zacken erkennen, die sich rund um den Tropfen rasant ausbreiteten. Diese Zacken stießen mit einer extremen Beschleunigung von etwa dem Tausendfachen der Erdbeschleunigung in das umgebende Wasser. Die metallischen Zacken dehnten sich aus und vergrößerten so die Kontaktfläche zwischen Wasser und Metalllegierung um ein Vielfaches. Laut den Forschern kann mit dieser Zackenbildung erklärt werden, warum sich um Alkalimetalle bei Wasserkontakt nicht schnell eine schützende, reaktionshemmende Oxidschicht bilde.

Neben der reinen Beobachtung simulierten die Forscher die allerersten Augenblicke einer Natrium-Wasser-Explosion auch mithilfe von Modellen. Dabei zeigte sich, dass die Natriumatome schon nach wenigen Billionstel Sekunden ihr äußerstes Elektron an das Wasser abgaben. Die zurückbleibenden positiv geladenen Natriumionen stießen sich gegenseitig so stark ab, dass es zu einer sogenannten Coulomb-Explosion kam. Diese sehen die Wissenschaftler als Ursache für die beobachtete Zackenbildung. „Wenn wir den Start von Alkalimetall-Explosionen in Wasser genau verstehen, können wir das Explosionsrisiko in der Industrie, etwa bei der Kühlung von Kernreaktoren, verringern“, erläutert Koautor Pavel Jungwirth, ebenfalls von der Tschechischen Akademie der Wissenschaften, die Ergebnisse.

Wissenschaft aktuell gemäß den Bedingungen der Quelle

Quelle: https://www.weltderphysik.de/gebiet/materie/nachrichten/2015/explosiver-natrium-wasser-reaktion/

Originalarbeit: „Coulomb explosion during the early stages of the reaction of alkali metals with water“, Philip E. Mason et al.; Nature Chemistry, 2015

Philip E. Mason, Academy of Sciences of the Czech Republic

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