金属ナトリウムはなぜ灯油中に保存するのか？

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質問者：mryosuke
質問日時：2008/10/14 01:30
回答数：5件

タイトル通りです。

忠実に明確に知りたいです。

お願いします。

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回答 (5件)

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No.5ベストアンサー

回答者： km1939
回答日時：2008/10/21 09:21

金属Naの性質

　(1)．常温で水と激しく反応して水素を発生し、水溶液はアルカリ
　　　性になる。　２Na＋2H2O→　2NaOH(Na^+ +OH^-) + H2↑

　(2)．空気中に放置すると短時間で表面の光沢を失い、白色の酸化物
　　　M2Oになる。
　　
　　　以上のことから、通常石油中に保存します。（水分がないこと
　　　および石油中に沈んで空気接触を防ぐことが出来る）

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No.4

回答者： doc_sunday
回答日時：2008/10/14 08:51

＃３様、他人の補足訂正するのに自分で間違ってはいけません。

>水酸化ナトリウムは、空気中の酸素で容易に酸化されます…
水酸化ナトリウムが酸化されるはずはありません。金属ナトリウムです。

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No.3

回答者： ORUKA1951
回答日時：2008/10/14 03:10

人の回答の訂正はほとんどしないのですが、いくらなんでもなので

>要は酸化作用が激しいのです。
　金属は一般に還元作用が大きいものです。特にアルカリ金属は還元作用が強く、水(酸化水素)を還元して水素を発生させます。（自らは酸化される）
>そこで酸化されない灯油に浸けていると思います
　主語が不明ですが・・・。すこし意味合いが違います。
　単に水（水分）や空気に触れさせないために、ナトリウムと反応しない（で還元されにくい）有機溶媒につけるだけ。
　ただし、比重が小さいこと(灯油は0.8程度)、なぜならナトリウムは密度が小さいので比重の大きな液体だと浮かぶ。もっと軽いカリウムは灯油に浮かぶ。そして安価なこと。流動パラフィン(灯油も同じパラフィンですが)のほうが吸水性が少ないので良いのでしょうが価格がね。

　水酸化ナトリウムは、空気中の酸素で容易に酸化されます。また空気中の水蒸気で簡単に水酸化ナトリウムに変わります。
　そのため空気に触れさせないため灯油につけておく。

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No.2

回答者： Tacosan
回答日時：2008/10/14 01:50

どちらかといえば「還元」だと思います＞#1.

ま, よ～するに「反応しやすい」ということなんですが.

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No.1

回答者： jf2kgu
回答日時：2008/10/14 01:35

水に落としたら大変です

要は酸化作用が激しいのです
そこで酸化されない灯油に浸けていると思います
≪答えになったかな？≫

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下図のように描いたと思います；

Ｅ
↑　　　　　 ─σ*　　　　←軌道の重なりで生じた反結合性軌道
｜　　　／　　＼　　
｜1s─　　　　　　 ─1s　←軌道が重なる前のエネルギー準位
｜　　　＼　　／
｜　　　　　 ─σ　　　　　←軌道の重なりで生じた結合性軌道
｜
｜　Ｈa　　　　　　Ｈb
　(Ｈa、Ｈbはそれぞれ水素原子)

π電子共役系でもこれと同様に考えると、感覚的に理解できるかもしれません。
まず、その共役系の4つの原子の、π結合にあずかる4つのp軌道について、
それぞれ2個同士で軌道の重なりを考えます；

Ｅ
↑　　　　　　　　─　πab*　　　　　　　　　　─　πcd*
｜　　　　　　／　　＼　　　　　　　　　　　／　　＼　　
｜　　　　／　　　　　＼　　　　　　　　／　　　　　＼　　
┼　2p─　　　　　　　　　 ─2p　2p─　　　　　　　　　 ─2p
｜　　　　＼　　　　　／　　　　　　　　＼　　　　　／
｜　　　　　　＼　　／　　　　　　　　　　　＼　　／
｜　　　　　　　 ─　πab　　　　　　　　　　　─　πcd

　　　Ｃa　　　　　　　　　Ｃb　　　　Ｃc　　　　　　　　　Ｃd
　(Ｃa～Ｃdはそれぞれ炭素原子、πab・πab*はそれぞれＣa・Ｃbのp軌道の
　　重なりで生じた結合性軌道・反結合性軌道。πcd・πcd*も同様)

次に、このπab・πab*とπcd・πcd*との間の軌道の重なりを考えます。
このとき、先程のp軌道同士の場合に比べると、軌道の重なりは小さいため、
エネルギー準位の分裂幅も小さくなります(因みに、重なり0→分裂幅0)；

　　　　　　　　　　　　　　　　＿π4
Ｅ　　　　　　　　　　　／　　　　　　　＼
↑　　πab*　─　　　　　　　　　　　　　　　─　πcd*
｜　　　　　　　　　　　＼　　　　　　　／
｜　　　　　　　　　　　　　　　￣π3
┼
｜　　　　　　　　　　　　　　　＿π2
｜　　　　　　　　　　　／　　　　　　　＼
｜　　　πab　─　　　　　　　　　　　　　　　─　πcd
｜　　　　　　　　　　　＼　　　　　　　／
　　　　　　　　　　　　　　　　￣π1
　　　Ｃa　　　　　　　　　Ｃb　　　　Ｃc　　　　　　　　　Ｃd

　(元のp軌道は省略、そのエネルギー準位は左端の『┼』で表示)

この結果、Ｃa～Ｃdの炭素上にπ1～π4の４つの軌道ができます。
元のp軌道よりエネルギー準位の低いπ1・π2が結合性軌道(π2がHOMO)、
高いπ3・π4が反結合性軌道(π3がLUMO)になります。
(軌道が重なると、「重なる前より安定な軌道」と「重なる前より不安定な軌道」が
　生じますが、このように、必ずしもそれが「結合性軌道と反結合性軌道となる」
　とは限りません；その前に大きな安定化を受けていれば、多少不安定化しても
　結合性軌道のまま、と)

このように考えれば、それぞれのHOMOとLUMOのエネルギー差は、ＣaとＣbの2つの
π電子系で生じた時に比べ、Ｃa～Ｃdの4つのπ電子系の方が小さくなることが
理解していただけるのではないかと思います。

<余談>
このようにして共役系が延長していくと、軌道の重なりによる安定化幅はさらに小さく
なっていくため、「軌道」というよりは「電子帯(バンド)」というべきものになります。
また、HOMO-LUMO間のエネルギー差も縮小し、常温で励起が起こるようになります。
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イオン化傾向がナトリウムより一段階小さいマグネシウムは
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と一般的にはなっているようです。
しかし、今日、学校の実験で、
水道水にマグネシウムリボンを入れてみたら
じわじわマグネシウムに気泡がつき、（水素と思われる）
BTB液を加えると水溶液は青色に変色しました。
水酸化マグネシウムが生成されたようですが、
これは、マグネシウムは常温水と反応する
とみなしてよいものでしょうか。

Aベストアンサー

＃９に対する補足です。

前の職場に行っていくつか確かめてきました。
（１）教材用に使っているマグネシウムリボンの純度について
　　　＃９に写真の載っているＵＲＬを引用しておきました。
　　　純度は９９．９％で幅３．２ｍｍ，厚さ０．２ｍｍのリボンです。箱にはｍａｄｅ　ｉｎ　Ｅｎｇｌａｎｄ　と書いてありますが会社名はありません。保存中のものはたいてい表面が黒くなっています。この黒い物質は酸に溶けます。多分表面に針状に結晶が成長しているのだと思います。

（２）水との反応
　マグネシウムリボンを薄めた塩酸の中に入れ表面を解かしてきれいにします。２本の試験管に精製水を入れフェノールフタレイン溶液を加えます。片方にきれいにしたマグネシウム、他方にそのままのマグネシウムを入れて静置しておきます。入れてすぐにリボンの表面に沿って赤い色が広がるのが両方の試験管で見られます。コレはすぐに分かります。でもゆっくりしか反応しません。試験管全体に広がるのには時間がかかります。泡もかすかに分かる程度です。かき混ぜがありませんので溶液全体が赤くなるというところまでは行きません。半時間ほどして試験管を振って見るとリボンそのままの方は炭酸水素ナトリウムぐらいの発色でした。きれいにしたリボンの方はもう少し赤い色でした。

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室温の水とゆっくり反応すると考えていいと思います。
でもＣａやＮａに比べると「極端に遅い」と言っていいほどです。フェノールフタレインの発色はすぐに分かるのですから生徒実験で充分確認できるレベルです。

ｋｕｕｙａ様の質問の通りだと思います。

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　　　　　　ＮＨ_3 + Ｈ_2Ｏ⇔ＮＨ＾4+　+　ＯＨ＾-
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Ｃｕ(ＯＨ)_２＋４ＮＨ_３→［Ｃｕ(ＮＨ_３)_４］_２＋＋２ＯＨ^-
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