Do niedawna odpowiedź była nieznana, ale niedawno odkryto, że reakcja jest w rzeczywistości eksplozją kulombicką. Szybka wymiana elektronów między sodem i wodą powoduje, że powierzchnia kropelek sodu staje się dodatnio naładowana, a jony odpychają się nawzajem. Zachowuje się to bardzo jak ujemne napięcie powierzchniowe, a powierzchnia kropli gwałtownie zwiększa swoją powierzchnię, tworząc kolczasty, podobny do jeżozwierza kształt, gdy palce stopionego metalu są wrzucane do cieczy z zadziwiającą prędkością. Im większa powierzchnia, tym szybciej zachodzi reakcja, co prowadzi do niekontrolowanego efektu. Badanie zostało opublikowane w Nature Chem. (Ref.1).

Źródła:

1. Philip E. Mason, Frank Uhlig, Václav Vaněk, Tillmann Buttersack, Sigurd Bauerecker, Pavel Jungwirth, „Eksplozja kulombowa podczas wczesnych etapów reakcji metali alkalicznych z wodą”, Nature Chemistry 2015 , 7 , 250–254 ( https://doi.org/10.1038/nchem.2161).

EDYCJA / Wycofanie: ta odpowiedź została napisana przed publikacją badań opisanych w zaakceptowanej odpowiedzi i obecnie wiadomo, że jest niepoprawna. Nauka !”

Zakładam, że jest to spowodowane wadami mezoskopowymi - jeśli myślisz o kawałku metalu w skali molekularnej, nie będzie przedstawiał całkowicie płaskiej warstwy atomów na swojej powierzchni. Gazowy wodór powstający w pęknięciach w metalu może zmusić te pęknięcia do szerszego otwarcia, co z kolei wystawia większą powierzchnię do reakcji i powoduje więcej pęknięć.

Ten proces spowoduje, że siła wytworzonego wodoru rozerwie metal w masie, jeśli nastąpi to wystarczająco szybko. Jeśli ciepło powstające w wyniku reakcji zacznie również wrzeć wodę w tych samych pęknięciach i defektach, to tylko zwiększy efekt.

Nie sądzę, aby trzeba było przywoływać sprytne efekty, aby wyjaśnić to zjawisko. Wystarczy prosty fakt, że ciepło reakcji jest zawsze wystarczające do stopienia bąbli metalu. Gdy masz już ruchomą, stopioną kroplę metalu (która często płonie), do spowodowania rozerwania kropli potrzeba bardzo mało energii, więc gwałtowność ciągłej reakcji jest często wystarczająca, aby spowodować pęknięcie i rozproszenie kropli.

Możesz łatwo sprawdzić, czy krople cieczy nie potrzebują dużo energii, aby spowodować ich rozproszenie, a jeśli nadal możesz bawić się rtęcią, możesz również udowodnić, że dotyczy to ciekłych metali . Krople rtęci łatwo rozpadną się na mniejsze krople, gdy zostaną dodane niewielkie ilości energii (np. Upuszczenie kropli na niewielką odległość na powierzchnię). Te mniejsze krople są dużo trudniejsze do powstrzymania niż ich rodzic (co jest jednym z powodów, dla których zanieczyszczenie rtęcią jest tak powszechne i trudne do usunięcia w starych laboratoriach).

Krótko mówiąc, reakcja egzotermiczna + ciekły metal = łatwo rozproszone krople płonącego metalu.

PS Chociaż to, co mówię w tej odpowiedzi, jest zasadniczo poprawne, ostatnie badania (patrz zaakceptowana odpowiedź) dodaj dodatkową moc wyjaśniającą do szczegółów reakcji. Reakcja jest bardziej gwałtowna, niż wyjaśniłby mój prosty mechanizm, a nagrania z szybkiej kamery pokazują, że w działaniu było więcej czynników, niż się spodziewała większość ludzi.

W wyniku reakcji między metalami alkalicznymi i wodą powstaje wodór, który unosi się i miesza z tlenem znajdującym się w powietrzu. Jeśli reakcja wytwarza wystarczającą ilość ciepła, może zapalić tę mieszaninę - wodór i tlen wybuchną po zmieszaniu w odpowiednim stosunku. Ta eksplozja albo bezpośrednio rozpyli metal (który do tego czasu będzie prawdopodobnie stopiony), albo wrzuci go do wody, gdzie wytworzy jeszcze więcej wodoru i pary, wypychając go z powrotem w górę i na zewnątrz.