Réaction du sodium avec l'eau

Un article du site scienceamusante.net.

Cette expérience montre que des métaux peuvent réagir très violemment au contact de l'eau, ce qui n'est habituellement pas le cas avec les métaux que l'on rencontre dans la vie de tous les jours.

Certains métaux (lithium, sodium, potassium, calcium...) ne peuvent pas exister à l'état métallique dans la nature à cause de leur grande réactivité à l'humidité ou au dioxygène de l'air. Ils se transforment très rapidement en oxydes métalliques, bien plus inertes.

Sommaire

1 Précautions

Outre les précautions en chimie qui sont d'usage, cette expérience comporte les attentions suivantes :

  • La manipulation du sodium SGH02SGH05 est dangereuse car c'est un métal fortement réactif à l'humidité (de la peau, de l'air...). Aussi il convient d'être très prudent en réalisant cette expérience.
  • Il faut se placer dans une pièce ventilée et munie d'extincteurs.
  • Il existe un risque d'exposion SGH01 : gants, lunettes de protection sont de rigueur, et si possible réaliser l'expérience derrière un écran de protection ou une hotte aspirante. En cas de projection de la solution de soude caustique SGH05, se rincer abondamment à l'eau du robinet pendant 15 minutes.

2 Matériel

3 Protocole expérimental

Explosion du sodium dans l'eau.
  • Remplir le récipient d'eau à moitié et y ajouter quelques gouttes de liquide à vaisselle et éventuellement de phénolphtaléine. Bien mélanger sans faire de bulles.
  • Mettre les gants et les lunettes et, à l'aide du couteau, découper un très petit morceau de sodium métallique SGH02SGH05 (l'équivalent d'un petit pois).
  • Faire reculer tout le monde de 4 mètres et jeter le petit morceau dans le récipient.
  • Le sodium métallique réagit instantanément avec l'eau en produisant une grande quantité de dihydrogène gazeux H2 SGH02 qui peut s'enflammer violemment et aussi exploser SGH01. Le morceau de sodium, sous l'effet de la chaleur, se transforme en petite bille de sodium liquide et, sous l'effet de l'effervescence, se déplace sur toute la surface d'eau de manière aléatoire. Le trajet de la bille est matérialisé des petites bulles. Si de la phénolphtaléine a été ajoutée à l'eau, on observe une couleur rose dans le liquide après le passage de la bille.

4 Explications

  • Si la plupart des métaux que nous connaissons dans la vie quotidienne ne réagissent pas ou peu avec l'eau, certains, tels que le lithium, le sodium, le potassium ou le calcium, réagissent violemment au contact de l'eau.
  • Le sodium SGH02SGH05 décompose les molécules d'eau en dihydrogène gazeux H2 SGH02 et en ions hydroxyde pour former une solution d'hydroxyde de sodium (soude caustique) NaOH SGH05. Cette réaction est exothermique (libération de chaleur).
2 Na(s) + 2H2O → 2 NaOH + H2(g)
  • La couleur rose observée en présence de phénolphtaléine indique que l'eau est devenue basique (pH>7) sur le passage de la bille de sodium. La basicité confirme la création de soude. En effet, l'hydroxyde de sodium est formé dans l'eau et se trouve sous forme ionique :
NaOH LaTeX: \mathop{\longrightarrow}^{eau} Na+(aq) + OH(aq)
  • Le dihydrogène SGH02 libéré en grande quantité peut se recombiner avec le dioxygène SGH03 de l'air, sous l'effet de la chaleur, pour créer une combustion parfois explosive SGH01.
2 H2(g) + O2(g) LaTeX: \mathop{\longrightarrow}^{\Delta} 2 H2O(g)
Dans ce cas, la couleur orange de la flamme est à attribuer au sodium (mauve pour le potassium ; voir l'expérience des flammes colorées).
  • Le liquide vaisselle agit comme tensio-actif et évite que la bille ne se colle sur une paroi du récipient en la faisant rebondir. Les petites bulles de dihydrogène restent visibles grâce à l'ajout du liquide vaisselle.

5 Vidéo

Avec l'aimable autorisation de Michel Bultingaire pour ses vidéos.

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