Добавление алюминия в расплавленный NaOH

[Droog_Andrey]

(навеяно соседней темой)

По идее, сначала алюминий должен съесть остатки влаги:
Al + NaOH + H₂O = NaAlO₂ + 1,5H₂

А затем начать восстанавивать натрий:
Al + 2NaOH = NaAlO₂ + Na + H₂

Гидрид натрия валится выше 300 градусов, так что его образование маловероятно. Растворимость алюминия в жидком натрии также невелика, так что выход натрия может быть неплохим.

Крайне необходимо предотвратить доступ воздуха, иначе натрий и водород подорвутся, и всё вокруг будет заляпано расплавленной щёлочью, что не очень приятно. Важно также не допускать плавления алюминия, чтобы натрий не загрязнялся им и не улетал.

Вопрос в том, насколько быстро пойдёт восстановление при умеренных температурах (450-500 градусов)? Пробовать как-то стрёмно...

[ximi]

Рубидий и цезий так точно получают. читал в литературе. При 700-800С реакция идет.

[Droog_Andrey]

При этих температурах рубидий и цезий уже улетают, надо ловушку ставить, чтобы отделить от водорода.

[Andrej77rv]

(навеяно соседней темой)

По идее, сначала алюминий должен съесть остатки влаги:
Al + NaOH + H₂O = NaAlO₂ + 1,5H₂

А затем начать восстанавивать натрий:
Al + 2NaOH = NaAlO₂ + Na + H₂

Гидрид натрия валится выше 300 градусов, так что его образование маловероятно. Растворимость алюминия в жидком натрии также невелика, так что выход натрия может быть неплохим.

Крайне необходимо предотвратить доступ воздуха, иначе натрий и водород подорвутся, и всё вокруг будет заляпано расплавленной щёлочью, что не очень приятно. Важно также не допускать плавления алюминия, чтобы натрий не загрязнялся им и не улетал.

Вопрос в том, насколько быстро пойдёт восстановление при умеренных температурах (450-500 градусов)? Пробовать как-то стрёмно...

Интересно здесь алюминий вытесняет натрий, а в этой реакции наоборот AlCl3(безводн.) + Na = Al + NaCl

[Droog_Andrey]

Это оттого, что хлор алюминию нравится намного меньше, чем кислород, а у натрия наоборот.

Кислороду больше нравятся ковалентные связи (из-за большей поляризуемости аниона), чем ионные, и того же мнения алюминий (из-за сильной поляризующей способности катиона). Хлор же предпочитает ионные связи, на что натрий с радостью соглашается (в отличие от алюминия).

А вообще красивый пример. Школьникам можно давать в качестве повода подумать.

[ximi]

>При этих температурах рубидий и цезий уже улетают, надо ловушку ставить, чтобы отделить от водорода.

Там писали что в кварцевой посуде и вакууме отгоняли рубидий ... отгоняется медленно как ртуть.

[Droog_Andrey]

Ну сама-то щёлочь не в кварцевой посуде, думаю.

[Iskander]

А NaOH с Na как реагирует?

ИМХО, сперва щёлочь превратится в оксид, а потом с расплавленным алюминием будет отгоняться натрий

[Sovetnik]

Вопрос в том, насколько быстро пойдёт восстановление при умеренных температурах (450-500 градусов)? Пробовать как-то стрёмно...

Очень давно пробовали.
Вплоть до температуры плавления алюминия - ничего не происходит.
После расплавления алюминия, можно расплав довести до гомогенной смеси, типа эмульсии, микрокапель металла в щелочи. При застывания смеси образуется сплав, кторый удобно использовать как компактный источник водорода - достаточно бросить его в воду.

[Droog_Andrey]

ИМХО, сперва щёлочь превратится в оксид

Не думаю. Натрию больше нравится с гидроксидами тусить, ибо структура ионней. Да и не шибко сильная кислота OH¯.

Вплоть до температуры плавления алюминия - ничего не происходит.
После расплавления алюминия, можно расплав довести до гомогенной смеси, типа эмульсии, микрокапель металла в щелочи. При застывания смеси образуется сплав, кторый удобно использовать как компактный источник водорода - достаточно бросить его в воду.

Забавно. Твёрдый алюминий, похоже, пассивируется плёнкой алюмината. А от воздуха как защищали?

[stallker]

Давно пробовал магния куски с гидроксидом натрия и калия в колбе 0.5 литра на эл. печке.
С гидроксидом калия реакция шла медленно, а c натрием веселей, наблюдал с расстояния нескольких метров несколько вспышек на высоте 1 - 1.5 метров над колбой, вероятно гидрид натрия.

[Sovetnik]

А от воздуха как защищали?

Перед плавлением, газовая подушка была продута аргоном.

Давно пробовал магния куски с гидроксидом натрия и калия в колбе 0.5 литра на эл. печке.
С гидроксидом калия реакция шла медленно, а c натрием веселей, наблюдал с расстояния нескольких метров несколько вспышек на высоте 1 - 1.5 метров над колбой, вероятно гидрид натрия.

В отличие от алюминия, расплавленный магний (микрочастицы) может и сам воспламениться на воздухе.

[stallker]

расплавленный магний (микрочастицы) может и сам воспламениться на воздухе.

Магния куски были грамм по 3 - 10. Колба выше 350 - 400 С вряд ли разогревалась.
По желтоватому цвету вспышки похоже на гидрид натрия. Опыт повторить не сложно.
Так думаю что сначала получается водород и Na(Mg(OH)2), а далее
когда водорода становится меньше в сторону гидрида и оксида магния.

[Sovetnik]

Магния куски были грамм по 3 - 10. Колба выше 350 - 400 С вряд ли разогревалась.
По желтоватому цвету вспышки похоже на гидрид натрия. Опыт повторить не сложно.
Так думаю что сначала получается водород и Na(Mg(OH)2), а далее
когда водорода становится меньше в сторону гидрида и оксида магния.

У таких больших кусков поверхность контакта с расплавом гидроксида очень мала, поэтому сама реакция маловероятна.

Кроме того, чтобы сместить равновесие в сторону образования гидрида, для прямой реакции между водородом и металлическим натрием необходимо высокое давление водорода.

[ximi]

>вспышек на высоте 1 - 1.5 метров над колбой, вероятно гидрид натрия.

Невероятно.

Натрий реагирует с водородом при 300-350С и давлении водорода около 100Ат

[stallker]

для прямой реакции между водородом и металлическим натрием необходимо высокое давление водорода.

В гидроксиде у натрия есть связь с водородом?
Образующийся гидрид сначала растворяется в гидроксиде до какой то концентрации.
http://onx.distant.ru/elements/11-Na_soed.html
Раствор NaH в NaOH применяют для снятия окалины с тугоплавких металлов и специальных сталей.
Можно попробовать на практике вместо этого рецепта;
viewtopic.php?p=859936#p859936
Для жаростойких сталей и сплавов наиболее стабильные результаты дает способ удаления окалины, основанный на восстановлении оксидов атомарным водородом. При этом исследуемые образцы погружают в ванну с расплавленным металлическим натрием (350—420 °С), через который непрерывно продувают осушенный аммиак, расход которого не превышает 0,5 л/мин на 1 см поверхности образцов. Для хромоникелевых сталей и нихромовых сплавов, не содержащих алюминия, может быть применено катодное травление образцов в расплаве, состоящем из 40% кальцинированной соды и 60% едкого натра, при 450— 500 °С и плотности тока 2,5—3,0 Ка/м .

[stallker]

Натрий реагирует с водородом при 300-350С и давлении водорода около 100Ат

http://chemister.ru/Database/properties ... d=1&id=757
Для синтеза гидрида натрия предлагаемые авторами температуры и давление водорода были самые различные.

[Sovetnik]

В гидроксиде у натрия есть связь с водородом?
Образующийся гидрид сначала растворяется в гидроксиде до какой то концентрации.

Нет.
Гидрид натрия не образуется в этих условиях.

[stallker]

Гидрид натрия не образуется в этих условиях.

Вот к примеру один из способов лабораторного получения:
http://shilin.pro/syntheses/sodium-hydride.htm
Для получения гидрида натрия NaH металлический натрий очищают от окислов, быстро помещают в стальной или в фарфоровой лодочке в трубку из фарфора или тугоплавкого стекла и вытесняют из прибора воздух водородом. Затем трубку в том месте, где помещена лодочка, нагревают до 370° С в токе водорода. Водород предварительно очищают, пропуская через расплавленный натрий. Образующийся гидрид конденсируется в виде белого налета на более холодной части трубки. Когда соберется нужное количество гидрида, трубку охлаждают и токе водорода, лодочку быстро вынимают и трубку запаивают или плотно закрывают пробками, чтобы предупредить разложение гидрида.

Описанный способ очень трудоемкий, так как гидрид получается в сравнительно небольших количествах вследствие небольшой скорости реакции. Значительная часть натрия обычно остается в лодочке. Этот натрий тоже поглощает водород, но количество водорода и нем обычно значительно меньше теоретически рассчитанного.


Условия реакции, наличие компонентов и температура совпадают, лишь с той разницей что натрий и водород
получаются в ходе реакции?

Система гидрид - гидроксид натрия:
http://chem21.info/page/100240178158233 ... 168229150/
Диссоциация гидрида натрия.
http://chem21.info/article/375314/

[Sovetnik]

Условия реакции, наличие компонентов и температура совпадают, лишь с той разницей что натрий и водород
получаются в ходе реакции

Концентрации металлического натрия и водорода - ничтожны, поэтому кинетически гидрид не сможет образоваться,
Кроме того, натрий легче провзаимодействует с кислородом, чем с водородом.