化学実験～ナトリウムの反応～

今週の化学で２年生がナトリウムの実験をしています。化学定番の実験で、数ミリほどのナトリウム片をビーカーの底に置いた湿らせたろ紙の上に落とし、水との反応を観察します。小さなナトリウム片を用いるのは、ナトリウムの反応は激しく、大きなものでは危険なためです。

上の写真のとおり、数ミリほどの小さな欠片でも激しく炎を上げて反応しています。
　いつも実験を記事する際は、教科書やネット上の最新のデータなどを確認して記事を書くようにしてますが、今回のナトリウムと水の反応についても調べてみると、新たな発見がありました。従来ナトリウムがこのような発火反応を示すしくみは、水と反応することで発生した水素が反応で同時に生じた熱によって発火するというのが定説でした。しかし、それでは発生した水素がナトリウム表面を覆い、次第に水と反応できなくなるはずですが、実際は反応が続きます。その理由を３年ほど前にチェコの研究チームが解明し発表していますのでご紹介します。「ナトリウム片を構成するナトリウム原子が水と接触すると数ピコ秒というほんの一瞬の間に電子を１個放出、ナトリウム片の中でそれが同時多発的に起こることで、結果的にナトリウムは電子を大量に失い、逆に陽イオンばかりが取り残され、その残された陽イオン同士が静電力によって反発・解離することで爆発が起き、その爆発によって生じた針状の金属スパイクなるのもが反応を促進させる」ということでした。つまり、ナトリウムの反応が続く理由はその金属スパイクが原因だと、ナトリウムの反応における新たな理由の一つとして追加されました。この研究はハイスピードカメラによって証明することができたようです。時代とともに色々なものがハイテク化され、今まではわからなかったものが新たにわかる時代になっています。