Alerta de Spoiler: No habrá tsunami. Sin embargo, la reacción será espectacular. ¡Puedes ver un video al final!
Lo que uno debe entender rápidamente es que una tonelada en realidad no es tan grande como parece. ¿Qué tan grande es una tonelada de Na (s)? Asumamos que es una esfera perfecta. ¿Tan grande como una casa? ¿O ser conservador, tan grande como una habitación? ¿Un coche? Si dijiste ‘una casa’ o ‘una habitación’, entonces estás equivocado. Un automóvil es, de hecho, demasiado liberal. Tiene un volumen de aproximadamente 1.033 m [matemática] ^ 3 [/ matemática]. Eso se traduce como un radio de alrededor de 0.627 mo un diámetro de 1.25 m (eso es alrededor de 4 pies 1 pulgada).
Lo que también debemos saber es que la velocidad de una reacción también se rige por el área de la superficie. Dicha esfera tendrá una superficie de 4,94 m [matemática] ^ 2 [/ matemática]. ¡Esto es decepcionantemente pequeño de escuchar! Sin embargo, si de alguna manera divide la esfera en pequeñas bolas con un volumen de 1 mm [matemático] ^ 3 [/ matemático], obtendría un área de superficie total de 4990 m [matemático] ^ 3 [/ matemático]. ¡Esto es un aumento de más de 1000 veces! Esto haría la reacción más rápida.
Sin embargo, estamos más interesados en la reacción en sí. Cuando la esfera toca el agua, flotará (ya que es menos densa que el agua). Entonces, sufriría la siguiente reacción:
- Si las masas de tierra se extendieran de la misma manera que ahora, ¿solo rotarán en un ángulo de 90 grados?
- Si la fricción en la tierra no existiera durante un milisegundo, ¿qué pasaría?
- Si adoptamos sánscrito / hindi en todos los campos de nuestro país, ¿creceremos como China, o realmente no somos nada sin la occidentalización?
- Mecánica clásica: ¿Qué pasaría si la luna de repente se convirtiera en el doble de la masa de la Tierra?
- ¿En un universo paralelo soy un multimillonario?
Na (s) + H [matemática] _2 [/ matemática] O (l) [matemática] \ rightarrow [/ matemática] NaOH (aq) + [matemática] \ frac {1} {2} [/ matemática] H [matemática ] _2 [/ matemáticas] (g)
Deberíamos notar que el NaOH formado es de naturaleza acuosa. Esto significaría que también debemos tener en cuenta la entalpía de la solución en el siguiente cálculo:
ΔH [matemática] _ {\ text {reacción}} [/ matemática] = ∑n [matemática] _ {\ text {p}} [/ matemática] H [matemática] _ {\ text {p}} [/ matemática] – ∑n [matemática] _ {\ text {r}} [/ matemática] H [matemática] _ {\ text {r}} [/ matemática]
ΔH [matemáticas] _ {\ text {reacción}} [/ matemáticas] = (−427 + (-44.5) + [matemáticas] \ frac {1} {2} [/ matemáticas] 0) – (0 + (-285.8 ))
ΔH [matemáticas] _ {\ text {reacción}} [/ matemáticas] = -185.7 kJ mol [matemáticas] ^ {- 1} [/ matemáticas]
De 23.0 g de Na (s) obtenemos 185.7 kJ de energía. Extrapolar los datos significa que una tonelada de Na (s) da 8,07 [matemática] \ veces [/ matemática] 10 [matemática] ^ 6 [/ matemática] kJ de energía. Lo suficientemente justo.
El hidrógeno indudablemente se encenderá aquí. Pongamos este cambio de entalpía también para agregar umph extra. Primero, necesitamos saber el gas de hidrógeno total producido. Largo cálculo corto, obtendremos 5.22 [matemática] \ veces [/ matemática] 10 [matemática] ^ 5 [/ matemática] l de gas hidrógeno producido. Ahora:
H [matemática] _2 [/ matemática] (g) + [matemática] \ frac {1} {2} [/ matemática] O [matemática] _2 [/ matemática] (g) [matemática] \ rightarrow [/ matemática] H [matemática] _2 [/ matemática] O (g) = -285.8 kJ mol [matemática] ^ {- 1} [/ matemática]
Cuando todo ese hidrógeno produce combustiones, obtenemos 6.21 [matemática] \ veces [/ matemática] 10 [matemática] ^ 6 [/ matemática] kJ de energía. Por lo tanto, el cambio total de energía que verá será (6.21 + 8.07) [matemática] \ veces [/ matemática] 10 [matemática] ^ 6 [/ matemática] = 14.3 [matemática] \ veces [/ matemática] 10 [matemática] ^ 6 [/ matemáticas] kJ de energía.
Encontré una fuente en línea (aunque no excelente) que decía que para que ocurriera un terremoto, la magnitud debería ser un mínimo de 6.25 [1]. Seamos muy liberales y hagamos eso 6.0. Un terremoto de magnitud 6.0 tiene la energía equivalente de 6.31 [matemática] \ veces [/ matemática] 10 [matemática] ^ {10} [/ matemática] kJ de energía. Ahora, suponiendo que toda la energía de la reacción se transfiera en forma de ondas, aún necesitaríamos 4410 veces más energía para desencadenar un tsunami.
A nivel local, esa cantidad de energía evaporará una cantidad significativa de agua. Entonces, verías que se produce mucho vapor. ¡Como mucho! Si toda esa energía entrara a hervir el agua (suponiendo que la temperatura inicial del agua sea de 25 ° C), entonces podría hervir aproximadamente 45.6 toneladas de agua. Sin embargo, esa energía realmente vaporizaría el agua en lugar de simplemente hervir. Esa cantidad de energía puede hervir y vaporizar exitosamente 5.68 toneladas de agua. Esa cantidad de vapor ocupa 7.57 [matemática] \ veces [/ matemática] 10 [matemática] ^ 6 [/ matemática] l de volumen en RTP.
Recuerde que lo anterior supone que no se pierde energía en los alrededores. En realidad, parte de la energía se pierde como radiación o en el aire. Parte de esto también aumenta la temperatura del metal.
Por supuesto, la gran pregunta es ” ¿Qué pasará “? El sodio reaccionaría rápidamente con el agua violentamente para generar mucho hidrógeno y vapor. Como su punto de fusión es tan bajo, pronto se convertiría en un globo. Esto aumentaría su área de superficie y aumentaría la velocidad de reacción para hacer que la reacción sea más violenta. Entonces, la reacción será más violenta a medida que pase el tiempo. También escucharía grandes ruidos de explosión (debido a la rápida expansión de los gases). El hidrógeno producido pronto se encendería para crear una bola de fuego. Sin embargo, no habrá nada espectacular como un tsunami. ¡Un tsunami es demasiado poderoso para crearlo!
De hecho, si el video es el verdadero negocio, puede ver la reacción de una tonelada de sodio con agua usted mismo. 😉
Notas al pie
[1] Tsunami: EnchantedLearning.com