Металл горит в воде
Обновлено: 05.10.2024
Химическим называется самовозгорание, возникающее в результате химического взаимодействия веществ.
К этой группе материалов относятся калий, натрий, рубидий, цезий, карбид кальция и карбиды щелочных металлов, гидриды щелочных и щелочноземельных металлов, фосфиды кальция и натрия, силаны, негашеная известь, гидросулъфид натрия и др.
Щелочные металлы — калий, натрий, рубидий и цезий — взаимодействуют с водой с выделением водорода и значительного количества тепла
Выделяющийся водород самовоспламеняется и горит совместно с металлом только в том случае, если кусок металла по объему больше горошины. Взаимодействие указанных металлов с водой иногда сопровождается взрывом с разбрызгиванием расплавленного металла. Также ведут себя гидриды щелочных и щелочноземельных металлов (КН, NаН, СаН2) при взаимодействии с небольшим количеством воды
При взаимодействии карбида кальция с небольшим количеством воды выделяется столько тепла, что в присутствии воздуха образующийся ацетилен самовозгорается. При большом количестве воды этого не происходит.
Карбиды щелочных металлов (например, Nа2С2, К2С2 при соприкосновении с водой взрываются, причем металлы сгорают, а углерод выделяется в свободном состоянии
Фосфид кальция Са3Р2 при взаимодействии с водой образует фосфористый водород (фосфин)
Фосфин РН3 является горючим газом, но самовозгораться не способен. Совместно с РН3 выделяется некоторое количество жидкого Р2Н4 , который способен самовозгораться на воздухе и может быть причиной воспламенения РН3.
Силаны, т. е. соединения кремния с различными металлами, например Мg2Si, Fе2Si при действии воды выделяют водородистый кремний, самовозгорающийся на воздухе
Вещества, самовозгорающиеся при контакте с окислителями.
Многие вещества, в основном органические, при смешении или прикосновении с окислителями способны самовозгораться. К окислителям, вызывающим самовозгорание таких веществ, относятся сжатый кислород, галогены, азотная кислота, перекись натрия и бария, перманганат калия, хромовый ангидрид, двуокись свинца, селитры, хлораты, перхлораты, хлорная известь и др. Некоторые из смесей окислителей с горючими веществами способны самовозгораться только при воздействии на них серной или азотной кислот или при ударе и слабом нагревании.
Сжатый кислород вызывает самовозгорание веществ (минерального масла), которые не самовозгораются в кислороде при нормальном давлении.
Хлор, бром, фтор и иод чрезвычайно активно соединяются с некоторыми горючими веществами, причем реакция сопровождается выделением большого количества тепла и вещества самовозгораются. Так, ацетилен, водород, метан и этилен в смеси с хлором самовозгораются на свету или от света горящего магния. Если указанные газы присутствуют в момент выделения хлора из любого вещества, самовозгорание их происходит даже в темноте
Нельзя хранить галогены вместе с легко воспламеняющимися жидкостями. Известно, что скипидар, распределенный в каком-либо пористом веществе (в бумаге, ткани, вате), самовозгорается в хлоре. Пары диэтилового эфира могут также самовозгораться в атмосфере хлора
Красный фосфор моментально самовозгорается при соприкосновении с хлором или бромом.
Смесь четыреххлористого углерода СС14 или четырехбромистого углерода со щелочными металлами при нагревании до 70 °С взрывается.
Азотная кислота, разлагаясь, выделяет кислород, поэтому является сильным окислителем, способным вызвать самовозгорание ряда веществ.
При соприкосновении с азотной кислотой самовозгораются скипидар и этиловый спирт.
Растительные материалы (солома, лен, хлопок, древесные опилки и стружки) самовозгораются, если на них попадет концентрированная азотная кислота.
При соприкосновении с перекисью натрия способны самовозгораться следующие горючие и легковоспламеняющиеся жидкости: метиловый, этиловый, пропиловый, бутиловый, изоамиловый и бензиловый спирты, этиленгликоль, диэтиловый эфир, анилин, скипидар и уксусная кислота. Некоторые жидкости самовозгорались с перекисью натрия после введения в них небольшого количества воды. Так ведут себя уксусноэтиловый эфир
(этилацетат), ацетон, глицерин и изобутиловый спирт. Началом реакции служит взаимодействие воды с перекисью натрия и выделение при этом атомарного кислорода и тепла
Атомарный кислород в момент выделения окисляет горючую жидкость, и она самовозгорается. Порошок алюминия, опилки, уголь, сера и другие вещества в смеси с перекисью натрия моментально самовозгораются от попадания на них капли воды.
Сильным окислителем является перманганат калия КМпО4. Его смеси с твердыми горючими веществами крайне опасны. Они самовозгораются от действия концентрированных серной и азотной кислот, а также от удара и трения. Глицерин С3Н5(ОН)3 и этиленгликоль С2Н4(ОН)2 самовозгораются в смеси с перманганатом калия через несколько секунд после смешения.
Сильным окислителем является также хромовый ангидрид. При попадании на хромовый ангидрид самовозгораются следующие жидкости: метиловый, этиловый, бутиловый, изобутиловый и изоамиловый спирты; уксусный, масляный, бензойный, пропионовый альдегиды и паральдегид; диэтиловый эфир, этил ацетат, амилацетат, метилдиоксан, диметилдиоксан; уксусная, пеларгоновая, нитрилакриловая кислоты, ацетон.
Смеси селитр, хлоратов, перхлоратов способны самовозгораться при действии на них серной, а иногда азотной кислоты. Причиной самовозгорания является выделение кислорода под действием кислот.
При действии серной кислоты на бертолетову соль происходит следующая реакция:
Хлорноватая кислота малоустойчива и при образовании распадается с выделением кислорода
Вещества, самовозгорающиеся при контакте с водой
Время работы: с 10:00 до 21:00,
Выходной день: вторник
«Ретро-кафе»: в дни работы Планетария с 10:00 до 20:00.
Элементы: магний – металл, способный гореть в воде
Город Эпсом в Великобритании стал знаменит после того, как в1695 году английский врач Неемия Грю (Nehemiah Grew) выделил из вод минерального источника, расположенного в этом городе, горькую соль (представляющую собой порошок белого цвета), обладающую слабительным действием. Аптекари быстро нашли ей применение, назвав эпсомской солью. Позже, когда это сильное слабительное стало распространяться по аптекам многих стран, его стали называть английской солью. Производство английской соли положило начало открытию элемента магния, растянувшемуся на более чем столетний период, так как в основе этого лекарства лежит минерал эпсомит, содержащий магний с формулой MgSO4 · 7H2O.
Кристаллы эпсомита MgSO4 · 7H2O, 7х4х3 см. Месторождение Тibi-Mina, Испания.
Похожий (только внешне!) светлый порошок получался и при прокаливании минерала, найденного в окрестностях греческого города Магнезия. Позже выяснится, что это оксид магния, минерал периклаз с формулой MgO.
Периклаз MgO, 6х5х3 см, карьер Crestmore, Калифорния (США).
Этот порошок стали называть «белая магнезия». За внешнее сходство эпсомскую (английскую) соль также нарекли «белая магнезия», что приводило к некоторой путанице, так как исходные вещества, хоть и содержат магний, но разные по составу. В 1808 году английский химик Гемфри Дэви с помощью электролиза увлажнённой смеси белой магнезии и оксида ртути получил сплав ртути и тогда ещё неизвестного металла, которому дал латинское название magnesium. Этот термин позже и стал международным символом элемента №12. В России с тех пор утвердилось название «магний». И только в 1829 году французский химик Антуан Бюсси получил чистый магний.
Итак, магний (символ Mg) – легкий металл (в 5 раз легче меди) серебристо-серого цвета. Плавится при температуре 651°C, но в обычных условиях расплавить его трудно, так как нагретый на воздухе до 550°C он вспыхивает и мгновенно сгорает ослепительно ярким пламенем. Способность магния гореть как в воде, так и в атмосфере углекислого газа существенно усложняет тушение пожаров, при которых горят конструкции из магния или его сплавов.
Кристаллы чистого магния
Магний стоит на восьмом месте по распространённости в земной коре. Его среднее содержание (кларк) составляет 19,5 кг/т. Он входит в состав более 100 минералов. Основными рудными минералами являются: брусит Mg(OH)2 (44,12%); магнезит MgCO3 (28,7%); бишофит MgCl2 • 6H2O (11,9%).
Россия и Китай - две страны с самыми большими запасами магниевых руд. По состоянию на 2015 год Россия обладала запасами в размере 650 млн. тонн, а Китай - 500 млн. тонн. Более половины производимого в мире магния используется в сплавах с алюминием, которые ценятся за их прочность и легкость и широко используются в автомобильных деталях. По некоторым оценкам в ближайшие десять лет спрос на магний будет устойчиво расти.
Лед и в пламя: «горящий» в холодной воде металл обогреет Арктику
Российские ученые предложили безопасный и экологичный метод добычи тепла и энергии в условиях Арктики. Физики выяснили, что при окислении порошка магния и алюминия в смеси ледяной воды и особого солевого раствора выделяется водород. Этот элемент можно сжигать, получая огромное количество энергии для обогрева помещений или выработки электричества.
Холодное тепло
Одна из главных проблем арктического региона — тепло- и электроснабжение. Чаще всего для добычи электроэнергии здесь используют дизельное топливо, однако это крайне негативно влияет на экологию региона.
Ученые из Объединенного института высоких температур (ОИВТ) РАН предлагают использовать в качестве арктического топлива химически активные элементы — магний и алюминий. Ранее их реакционные свойства при низких температурах практически не исследовали. Физики впервые изучили возможности окисления данных металлов в водных растворах при низких температурах, которые держатся в Арктической зоне России минимум полгода.
Чтобы вода не замерзала, в нее добавляли различные соли — хлориды натрия, калия, магния, кальция, алюминия и другие. Чем больше концентрация соли, тем меньше температура замерзания водного раствора. При химической реакции окисления магния и алюминия в таком растворе выделяется тепло и образовывается водород. При исследованиях самая низкая полученная температура водного раствора составила минус 40°C. Снижать ее больше не имело смысла, так как дальнейший процесс уменьшил бы скорость реакции окисления. Следовательно, магний стал бы отдавать энергию крайне долго.
— Металлы запасают в себе энергию, по удельным характеристикам сопоставимую с традиционным углеводородным топливом, — пояснил заведующий лабораторией энергоаккумулирующих веществ ОИВТ РАН Михаил Власкин. — Но при сжигании металлов в атмосферу не попадают вредные выбросы и парниковые газы. Ведь продукт окисления — оксид металла, твердое вещество, которое не представляет вреда здоровью человека. Оно может быть возвращено обратно в цикл производства или использовано на месте в качестве строительного материала или в других более высокотехнологичных приложениях.
В ходе экспериментов ученые определили наиболее перспективные с точки зрения энергоэффективности композиции. Оказалось, что быстрее всего порошок магния окисляется в водных солевых растворах магния и алюминия. Ускорить реакцию помогло добавление к магнию таких металлов, как никель и галлий.
Просто добавь воды
Выделяющийся в ходе реакции водород используют для получения тепла или электроэнергии. Причем продукт сжигания водорода — вода без выделения каких-либо газов, то есть вредных выбросов в атмосферу нет.
Таким образом, для создания экологически безопасных систем тепло- и электроснабжения на севере достаточно будет порошка магния или алюминия, солевого раствора и устройства, преобразующего энергию водорода. Доставить эти материалы в отдаленные регионы проще, чем жидкое топливо.
— Это классическая химическая реакция: когда металл растворяется (реагирует с водой), выделяется водород, — напомнил заведующий лабораторией литий-ионных источников тока МФТИ Дмитрий Семененко. — Ее широко используют на практике, например в качестве способа хранения водорода для топливных элементов (устройство, вырабатывающее постоянный ток путем химической реакции, в данном случае с водородом. — «Известия»). Но для выделения водорода обычно используют сложные сплавы — чистые металлы не реагируют с водой, потому что у них есть поверхностный оксидный слой. В данном случае разработчики добились результата довольно простым способом, понизив температуру и добавив в раствор соли особого состава для ускорения реакции. В подобных условиях процесс взаимодействия магния и алюминия с водой проходит эффективно. Это сравнительно простой и дешевый способ получения водорода. Данная технология вполне может стать востребованной в удаленных регионах страны.
По словам эксперта, сейчас в Арктической зоне всё чаще используют cистемы с возобновляемыми источниками энергии. Ведь в условиях сурового севера завозное топливо часто бывает недоступно.
— Думаю, данная разработка позволяет создать недорогой и эффективный способ получения электроэнергии, — подчеркнул Дмитрий Семененко.
По словам доцента кафедры теоретических основ теплотехники им. М.П. Вукаловича НИУ «МЭИ» Кирилла Кузнецова, достоинством метода является то, что он не требует повышенных температур. Его применение может быть актуальным в холодных и труднодоступных районах России. Правда, следует учесть, что получение алюминия и магния тоже требует затрат электроэнергии. В итоге, как подчеркнул эксперт, эти затраты могут перевесить пользу от использования экологически чистого водорода. Однако работа, по его мнению, несомненно вносит вклад в развитие нового направления в энергетике.
В дальнейшем ученые планируют создать двигатель для производства электрической энергии или тяги на основе принципов окисления металла при минусовых температурах.
Калий - металл, который горит и взрывается в воде.
Реакция галлия и алюминия с прекрасной концовкой
Один из сильных окислителей - оксид марганца (VII) вступив в реакцию с горючими материалами, может привести к появлению пожара или взрыва
Был бы у меня такой учитель
Ответ на пост «Да, я был тупой. но секундное просветление уберегло»
Мужчина - случайно выживший мальчик (с)
А меня не уберегло. К химии пришёл через пиротехнику: "Взрывается, горит, ууу, круто!" В универ поступил - очень жалел по первости, что в городской библиотеке не выдают справочники по взрывному делу без справки из деканата (наивный был, молодой). А потом появился интернет и я нашёл в сети способ синтеза дома перекиси ацетона, "кисы".
Тут надо уточнить: эта хрень очень подлая. Во-первых, сварить очень легко, но вне лаборатории и без чёткого контроля условий получения выделяется смесь пероксидов разной структуры, которая особенно нестабильна и может детонировать от косого взгляда, особенно если не пластифицирована и плохо промыта. Во-вторых, взрывается достаточно сильно, чтобы даже в небольшом количестве при удаче оторвать что-нибудь выступающее.
Ну и вот, я сварил порцию, промыл, высушил - пока всё нормально. А потом. не придумал ничего лучше, чем засыпать немного в колпачок от медицинской иголки. А фитиль, прям как автор поста, сделал, забив растолчённые спичечные головки в стержень шариковой ручки. Дальше - больше: я поджигаю эту хреновину и бросаю (точнее, пытаюсь выбросить) в форточку. До сих пор не знаю, чем тогда думал - ведь знал уже, что горит такой "запал" очень быстро, но тут будто помутнение какое нашло.
Бум. Нет, БУУУУУМ. Стою. В ушах звенит, ничего не слышу, левой руке, которой бросал, будто бы немного горячо. Опускаю глаза, а там с подушечек трёх пальцев, большого, указательного и среднего, свисает лоскутами кожа. На пол капает красным, стены, шторы и подоконник тоже слегка обрызганы, прилипли какие-то клочки. В голове одна мысль: - Всё, теперь из комнаты, наверное, выгонят. Кое-как перемотался, пошёл в травму - благо, недалеко было. Врачу сказал, мол, в руке прошлогодняя петарда взорвалась. Пальцы обработали, лоскуты кожи примерно приложили на место и примотали, с тем и ушёл.
В итоге заплатил за важный урок малой кровью. Очень повезло: осколки колпачка только порезали пальцы, но не попали в глаза. Комнату вымыл, хозяйке сказал, что в коридоре краской накапал. На перевязку не пошёл, сам размотал (не делайте так!), но зажило успешно. Опять же, не доходит через голову - дойдёт через жопу: мозги встали на место и больше пиротехникой я не баловался. Спустя 16 лет только на одном пальце видны шрамы. Ну и увлечения с тех пор радикально переосмыслил. А то были прецеденты. Парня со старших курсов отчислили, например, когда он взорвал дома батарею азидом свинца - будто ему оторванного при этом пальца было мало.
Напоминанием осталась небольшая шишечка под кожей: врач не заметил, что кусочек пластика остался в ране, и так он и зарос. Сейчас, если немного надавить, чувствую, как это ядрышко перекатывается под пальцем, но снаружи и не видно. Знакомый говорил, возьми, мол, бритву, да вырежи сам. Ну да его слушать - себе дороже, он себе и больной зуб выдёргивал пассатижами перед зеркалом.
Читайте также: