ナトリウムの水との反応について

化学の問題で、「ナトリウムと水の反応で、試験管の水に入れても発火しないのに、湿ったろ紙の上にのせると発火するのはなぜか」というものが出されました。
どこを調べても答えが書いておらず、困っています。
教えてください！お願いします。

No.4 回答者： htms42 回答日時： 2008/06/17 14:17

どちらも何回かやりました。

湿ったろ紙の上にナトリウムを置いた場合は発火するまでの変化を注意深く観察するとどういう仕組みで発火するかを知る手がかりが得られます。
ろ紙の上に置いたナトリウム片は表面に白い皮がついています。切り出したばかりだと角ばっています。
ろ紙に含まれている水分と反応して小刻みな動きが始まります。角が取れて丸くなってきます。あるところでこの白い皮が破れて黒っぽい金属光沢の球状になります。この直後発火します。（私がやった大きさは１辺が５ｍｍほどの立方体でした。）
金属ナトリウムが融解して液体になったのです。これでナトリウムの蒸気の発生も急に増えます。発火はこの蒸気の反応によるものだと思います。ここまでかなりの時間がかかります。ナトリウムが溶けるまで熱が供給される必要があります。
この実験をやる時には水が多すぎても少なすぎてもうまくいきません。ビーカーの底にろ紙を敷いて水道水を入れます。その後ビーカーを逆さまにして水を捨てます。このときろ紙に残る程度の水の量です。
です。ビーカーの底が割れるのもこれで防いでいます。
水が多いと熱が逃げますからナトリウムが融けるというところまで行きません。発生した水素が燃えるということは起こりますが過酸化ナトリウムの白煙を上げて燃えるというところまでは行かない可能性があります。

試験管に入れる場合は１辺が２ｍｍほどの立方体です。
水面をクルクルと回りながら反応します。発火しないのは水が多くてナトリウムが小さいのでナトリウムの温度が上がらないからでしょう。時々試験管の管壁にくっついてしまうことがあります。このときはその場所で発火することがあります。小さいのでパチンと音がして火花が出ます。試験管にひびが入ることもあります。時々試験管が割れるということも起こります。試験管立てに立ててやるほうがいいです。
試験管でなくて水を入れたビーカーでやるほうがいいでしょう。あらかじめフェノールフタレイン溶液を加えておくとナトリウムの動いた所から色が変わっていくということが見えて反応が分かりやすいです。

洗面器に水を入れ、角砂糖ぐらいのナトリウムを入れると爆発が起こります。中の水も全部飛び散ってしまいます。天井まで届くような爆発ですから室内では出来ません。ガラス器具は破裂して飛び散リますので使うことは出来ません。
この場合は初め水素の燃焼が起こります。その後爆発します。

No.3 回答者： w-palace 回答日時： 2008/06/08 19:52

何をもって発火と呼ぶかによって答は違うと思います。

また、現実にナトリウムを試験管に入れた場合に、極めて少量でない限りはただではすまないと思います。ナトリウムは水よりも密度が低く、融点も低い物質ですので、水上を激しく動き回り、温度上昇とともに融けてしまいます。当然、水素が発生しますので、発火、あるいは爆発の可能性もあるでしょう。
ただし、量が非常に少なくて、そこまでいかなければ発火することはないということでしょう。

ろ紙上であれば、発熱によってろ紙が燃える可能性があるということでしょうかね。

まあ、そこまで都合良く事が進むとは限らないと思いますが。

No.2 回答者： jo-zen 回答日時： 2008/06/08 18:43

以下のURLを参考にしてみてください。

　http://web.kyoto-inet.or.jp/people/sugicom/kazuo …

反応の際に発生する熱が、試験管内では多めの水で分散し、湿らせたろ紙では分散しないのが理由になるかと思います。

No.1 回答者： fifaile 回答日時： 2008/06/08 18:28

大気中の酸素に触れるからだと思いますけど。