Miért robbannak fel egyes fémek a vízben?

Egyes fémek elég furán tudnak viselkedni, most az is kiderül, miért.

Ott van például a cézium, ami a rák kezelésére alkalmas sugárkészülékekben megmutatja hasznos, vízbe kerülve pedig látványosabb oldalát. Az 55-ös rendszámú cézium az alkálifémek csoportjába tartozik, ahová például a szintén nagyon reaktív nátrium is. Vízben klasszul robban – ennek a jelenségnek járt utána a sciencenewsforstudents.org, és igyekezett tovább boncolgatni mindazt, amire kémiaóráról emlékszünk ebből az egészből. 

Ez egy klasszikus kémiai kísérlet: egy tanár egy kis fémet dob a vízbe, és bumm! az apró darabka erős villanás kíséretében felrobban. A kísérlet csak alkálifémekkel működik, amelyek egyébként a periódusos rendszer első oszlopában jelennek meg. A természetben ezek a közönséges fémek jellemzően más elemekkel kombinálva fordulnak elő, ami szerencse, mert önmagukban nagyon reaktívak. 

A tankönyvek általában egyszerű kifejezéssel magyarázzák a fém-víz reakciót: amikor a víz eléri a fémet, a fém elektronokat bocsát ki. Ezek a negatív töltésű részecskék hőt termelnek, amikor távoznak a fémből, és útközben a vízmolekulákat is szétbontják. Ez a reakció hidrogénatomokat szabadít fel, amelyek különösen robbanékony elemek, és amikor a hidrogén találkozik a hővel, akkor történik meg a minirobbanás, a cézium esetében például így:

De nem ez a teljes történet, figyelmeztet Pavel Jungwirth prágai vegyész, aki egy viszonylag új tanulmányt készített a témában:

A kirakós játéknak van még egy alapvető fontosságú lépcsőfoka, amely megelőzi a robbanást.

Hogy megtalálják a hiányzó puzzle-darabot, a vegyészcsapat videókat kezdett nézni ezekről a nagy sebességű eseményekről. Lelassították a felvételeket, és kockánként vizsgálták meg az akciót, így kiderült: a robbanás előtti másodperc törtrésze alatt kis tüskék nőnek a fém sima felületéről. Ezek a tüskék láncreakciót indítanak be, és ez vezet végül a robbanáshoz.

Ez a felfedezés azért fontos, mert korábban nehezen volt érthető a jelenség, hiszen az elektronokból származó hőnek el kell párologtatnia a vizet, gőzt létrehozva, ami takaróként viselkedne és megakadályozná a hidrogén robbanását – ám mégsem ez történik. És itt jönnek a képbe a kis tüskék, amik közvetlenül a robbanás előtt keletkeznek.  

Valójában ugyanis az történik, hogy amikor a víz eléri a fémet, elektronokat szabadít fel. Utánuk pozitív töltésű atomok maradnak, ezek eltolódnak egymástól, így létrehozva a tüskéket és végül a láncreakciót, melynek során egyre több tüske képződik, és ez végül elegendő hőt épít fel a hidrogén meggyulladásához, mielőtt a gőz elfojtaná a robbanást.

Kémia a lakásban: így működnek a fertőtlenítőszerek
Kémia a lakásban: így működnek a fertőtlenítőszerek

A klórgáz gyorsabban öl, mint a koronavírus.

Tovább »
Mustra

Kérjük, támogasd munkánkat te is azzal, hogy engedélyezed a hirdetések megjelenítését az oldalon. Lapunk bevételi forrását ezek a hirdetések jelentik, így elengedhetetlenek ahhoz, hogy cikkeinket ingyenesen olvashassátok.

A hirdetések megjelenését engedélyezheted külön a Dívány.hu oldalra is, vagy a kiegészítő program teljes kikapcsolásával az összes általad látogatott site-ra.