Saf Sodyum ile su temasının neden patlamaya yol açtığını artık biliyoruz!

Herhangi bir kimya öğrencisine sorsanız, laboratuvarlardaki ufak patlamaların eğlenceli olduğunu söyleyecektir. Mesela topaklaşmış bir sodyum ile suyun teması sonrasında meydana gelen patlama. Bu klas..
Görsel Telif:

Herhangi bir kimya öğrencisine sorsanız, laboratuvarlardaki ufak patlamaların eğlenceli olduğunu söyleyecektir. Mesela topaklaşmış bir sodyum ile suyun teması sonrasında meydana gelen patlama. Bu klasik bir kimya sınıfı patlamasıdır. Patlama sonrası bu ufacık topaktan gerçekten güçlü bir gürültü ve etkileyici şekilde çok duman çıkar.

Bu patlama uzunca bir zamandır kimya derslerinde örnek olarak gösterilse de bu zamana kadar detayları konusunda pek bilgi sahibi değildik. Yani açık söylemek gerekirse, sodyum ile su temasının patlamaya yol açtığı bilinse de bunun sebebi tam anlamıyla çözülebilmiş değildi.

Sodyum reaktif olmalarıyla meşhur bir grup olan alkali metallerdendir. Sodyum aşırı reaktif bir element olduğundan, saf formunda nadiren bulunur. Oda sıcaklığında katıdır fakat bir bıçakla kesilebilecek kadar da yumuşaktır. Sodyuma ayrıca sofra tuzundan da alışkınız, fakat stabil halde olan versiyonuna çünkü sofra tuzunda sodyum, klorür ile bağlı.

Saf alkali metaller aslında kendi başlarına bir hikayeyi oluşturuyorlar. Hikaye tam olarak şöyle: Su ile bir araya gelen alkali metaller bir anda cayır cayır yanmaya başlarlar çünkü suyu gören alkali metallerin elektronları telaşlanarak metali terk ederler ve su ile, hidrojen gazı ve diğer alt ürünleri oluşturmak için etkileşime girerler. Bu etkileşimler ısı açığa çıkartırlar ve sodyum erir ayrıca  hidrojen gazı yanıcı olduğundan yanmaya başlar. Ve hikaye böylece devam edip gider.

Saf alkali metallerin su ile reaksiyonu hikayesi size tatmin edici gelmiş olabilir. Fakat Çek Cumhuriyeti’nden bir kimyacı-Pavel Jungwirth- bu hikayenin eksik yanları olduğunu iddia edip yeni bir araştırma başlattı. Kimyacı Pavel Jungwirth’e göre bir patlama oluşturmak için kimyasal maddelerin iyi bir şekilde karıştırması gerekir. Fakat topaklaşmış sodyum ile suyun teması sırasında yalnızca suyun ve sodyumun dış yüzeylerindeki atomlar temas ederler. Dahası, su ile sodyum reaksiyonunda meydana gelen hidrojen gazı çıkışının , sodyum ve su arasında bir katman oluşturması gerekir; bu da bir patlama yerine reaksiyonu yavaşlatarak sadece baloncuklar görmemizi sağlamalıdır.

Pavel Jungwirth ve çalışma grubu bu bilinmez reaksiyonu neyin tetiklediğini bulmak için, yüksek çözünürlüklü slow motion kameralarla- değişik şekillerdeki topaklaşmış sodyumlar değişik patlamalara yol açtığından- sıvı sodyum ve diğer alkali metal karışımının su ile reaksiyonunun oluşum anını milisaniye milisaniye incelediler. Sonuç bir hayli ilginçti; sodyum ile su buluşmasından milisaniyeden bile az bir süre sonra sodyum, deniz kestanesine benzeyen bir şekil alıyor yani buruşuyordu. Sodyumun dışında oluşan diken benzeri yapı suyu ateşliyor ve bu kontrolden çıkmış reaksiyonu başlatıyordu.

Metallerin dışında oluşan yüzlerce dikensi yapı suyu deliyordu çünkü su ile reaksiyona girmek için metalden ayrılan elektronlar kuvvetli pozitif yük oluşturuyordu. Karşılıklı güçlü itme kuvvetlerinin oluşması da metalin parçalanmasına yol açıyordu ve metalin küçük iğneler şeklinde dışa patlamasıyla sonuçlanıyordu. Metalin dışa doğru patlaması ile reaksiyonun gerçekleştiği yüzey alanı artıyor ve kuvvetli reaksiyon bu şekilde gerçekleşiyordu.

Sadece gözümüzün önündekine ve bilindiği sanılana daha dikkatli bakılmasıyla ortaya çıkan bu keşif ile endüstrideki alkali metal kullanımında patlamaların önüne geçilebilir hatta sıvı metal ile soğutulan bazı nükleer reaktörlerde bile bu bilgiler kullanılıp güvenlik önlemleri arttırılabilir.

Merak edenler için araştırmacıların kaydettiği video:

[su_youtube url=”https://www.youtube.com/watch?v=vqdaViE8odM” width=”940″ height=”440″]https://www.youtube.com/watch?v=vqdaViE8odM[/su_youtube]

 

Referans:

Coulomb explosion during the early stages of the reaction of alkali metals with ​water; Philip E. Mason, Frank Uhlig, Václav Vaněk, Tillmann  Buttersack,Sigurd BauereckerPavel Jungwirth,Published online, Nature Chemistry doi:10.1038/nchem.2161

 

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv