Alkali Metals - 20 Reactions of the alkali metals with water

Summary

En este experimento, se muestra la reacción de diferentes metales alíjenos con el agua. Comenzando con el litio, se procede a añadir 10 ml de agua a cada metal bajo argón para evitar reacciones con el aire. El litio produce burbujas de gas hidrógeno, seguido del sodio, que reacciona con más vigor e incluso enciende fuego, emitiendo un color amarillo característico. El potasio y el rubidio también reaccionan vigorosamente, con el último mostrando un hermoso color azul. El césio, el metal más reactivo, se sumerge y reacciona rápidamente con el agua. Aunque no se muestra francio debido a su escasez, el sodio se destaca como la reacción favorita del experimentador por su intensidad y colorido espectáculo.

Takeaways

• 🔬 Los metales reactivantes pueden reaccionar no solo con el aire sino también con el agua.
• 💧 Se muestra una demostración donde el agua se añade al metal en lugar de sumergir el metal en el agua para evitar problemas como la grasa o el envase en ampola de vidrio.
• 📝 Se utiliza la misma cantidad de átomos de metal en cada demostración para comparar la reactividad de manera controlada.
• 🧪 Se añade 10 ml de agua a cada muestra de metal para mantener la consistencia en las pruebas.
• 🌌 El argón se utiliza para proteger el metal de la reacción con el aire hasta que entra en contacto con el agua.
• 💭 El litio produce burbujas al reaccionar con el agua, formando hidróxido de metal y liberando gas hidrógeno.
• 🔥 El sodio reacciona con mayor vigor que el litio, llegando incluso a encenderse, con un color amarillo característico de los átomos de sodio excitados.
• ⚠️ El potasio es aún más reactivo y se toma la precaución de usar protección adicional durante la demostración.
• 🔵 El rubidio produce un hermoso color azul en la llama, que es característico de este elemento.
• 🌊 Tanto el rubidio como el cesio son más densos que el agua y se hundirán en ella, lo que aumenta la rapidez de la reacción.
• 🏺 El cesio es el metal más reactivo de todos y reacciona muy rápidamente con el agua.
• 🤔 El experimentador prefiere la reacción del sodio con el agua debido a la acumulación de tensión y el aumento de temperatura, lo que hace el proceso más interesante.

Q & A

¿Qué reacción se produce cuando un metal reacciona con el agua?

Cuando un metal reacciona con el agua, se forma el hidróxido metálico y se libera gas hidrógeno.

¿Por qué se utilizan argón y recipientes de vidrio para almacenar metales muy reactivantes?

El argón se utiliza para proteger el metal de la reacción con el aire, ya que es más pesado que este. Los recipientes de vidrio se emplean para evitar que los metales muy reactivantes entren en contacto no deseado con el aire o sustancias contaminantes como el aceite.

¿Cómo se aseguran de tener la misma cantidad de átomos de metal en cada experimento?

Marc ha contado cuidadosamente el número de átomos de metal para asegurarse de que se utilice la misma cantidad en cada experimento.

¿Cuál fue la reacción de sodio con el agua en el experimento?

La reacción del sodio con el agua fue más violenta que la del litio, llegando incluso a encenderse. El color amarillo característico de los átomos de sodio excitados se observó durante la reacción.

¿Por qué el potasio y el rubidio se vuelven más reactivantes que el litio y el sodio?

El potasio y el rubidio son metales más reactivantes que el litio y el sodio debido a su posición en la tabla periódica; están ubicados más abajo y a la izquierda, lo que indica una mayor tendencia a donar electrones y reaccionar.

¿Por qué el césio y el rubidio se sumergen en el fondo del agua?

El césio y el rubidio son más pesados que el agua, lo que los hace hundirse al fondo y entrar en contacto más rápido con el agua, lo que aumenta la velocidad de la reacción.

¿Cuál es el color característico de la llama de rubidio?

El color característico de la llama de rubidio es azul.

¿Por qué se prefiere la reacción de sodio con agua sobre las demás reacciones de metal con agua?

La reacción de sodio con agua es preferida porque el sodio tiene más tiempo para acumular la tensión y calentarse, lo que hace que la reacción sea más interesante y espectacular.

¿Por qué no se muestran experimentos con francio en el script?

No se muestran experimentos con francio debido a su escasez; la cantidad disponible es muy limitada, y su coste es muy elevado.

¿Por qué se toman medidas de seguridad adicionales al realizar la reacción con potasio?

Se toman medidas de seguridad adicionales, como usar un equipo de protección, debido a la intensidad y la violencia de la reacción del potasio con el agua, que puede generar fuego y humo.

¿Cómo se describe la reacción del césio con el agua en el experimento?

La reacción del césio con el agua se describe como la más reactivante de todos los metales, reaccionando muy rápidamente y generando una gran cantidad de energía.

¿Por qué se utiliza la misma cantidad de agua en cada reacción en el experimento?

Se utiliza la misma cantidad de agua en cada reacción para mantener las condiciones de experimento controladas y así poder comparar adecuadamente la reactividad de los diferentes metales.

Outlines

00:00

🔬 Reacciones de metales con agua

En este primer párrafo, se describe una serie de experimentos donde diferentes metales reaccionan con agua. Se destaca la importancia de mantener la cantidad de átomos de metal constante para comparar sus reactividades. Se muestra la reacción de litio, sodio, potasio y rubidio con 10 ml de agua, observando cómo la intensidad de las reacciones y los colores característicos de los metales varían. Además, se menciona la necesidad de seguridad y la protección del metal con argón para evitar reacciones indeseadas con el aire.

05:02

💥 Reacción de césio y la reacción favorita: sodio y agua

Este segundo párrafo se enfoca en la reacción del césio con agua, destacando su alta reactividad y el hecho de que es más denso que el agua, lo que hace que se sumerge rápidamente. Se menciona el costo elevado del césio y la cautela requerida en el manejo del experimento. Además, se comparte la preferencia del narrador por la reacción de sodio con agua, considerándola más interesante debido a la acumulación de tensión y calor. Finalmente, se describe un experimento a mayor escala con sodio en un tanque, destacando la intensidad de la reacción y la importancia de la seguridad en el proceso.

Keywords

💡reacción química

Una reacción química es un proceso en el que las sustancias interactúan entre sí para formar nuevas sustancias. En el video, se muestra cómo diferentes metales reaccionan con el agua, lo que es un tema central del experimento.

💡hidróxido metálico

El hidróxido metálico es un compuesto formado por un metal y un hidrógeno en su estado de oxidación más alto. En el experimento, cada metal reacciona con el agua para formar su respectivo hidróxido metálico y liberar gas hidrógeno.

💡gas hidrógeno

El gas hidrógeno es un elemento químico que se forma a partir del hidrógeno en su estado gaseoso. En el video, se menciona que la reacción de los metales con el agua libera gas hidrógeno, lo cual es un producto de la reacción química.

💡litio

El litio es un metal alcalino de la tabla periódica y se utiliza en el video como el primer metal en reaccionar con el agua. La reacción del litio con el agua es un ejemplo de la reacción de un metal con el agua en el experimento.

💡sodio

El sodio es otro metal alcalino que reacciona vigorosamente con el agua, lo que se muestra en el video cuando se añade al agua y comienza a arder, mostrando una reacción más intensa que la del litio.

💡potasio

El potasio es un metal de la misma familia que el sodio y el litio y se menciona en el video como otro metal que reacciona con el agua, pero aún más vigorosamente, lo que indica la creciente reactiviy de los metales alcalinos.

💡rubidio

El rubidio es un metal alcalino terroso que se destaca en el video por su color azul característico cuando se quema, lo que se debe a la emisión de luz por los átomos de rubidio excitados durante la reacción con el agua.

💡cesium

El cesium es un metal altamente reactivo que pertenece al mismo grupo químico que el sodio y el potasio. En el video, se muestra cómo el cesium reacciona rápidamente con el agua, y su reacción es considerada la más rápida de todas.

💡francio

El francio es un metal alcalino extremadamente raro y radioactivo que se menciona en el video como un metal que no se incluirá en la demostración debido a su escasez y peligrosidad.

💡argón

El argón es un gas inerte que se utiliza en el video para proteger los metales altamente reactivos de reaccionar con el aire. El argón es más denso que el aire, lo que permite que actúe como una barrera de protección.

💡reactiviy

La reactiviy se refiere a la tendencia de un elemento químico a reaccionar con otros elementos. En el video, se explora cómo la reactiviy varía entre diferentes metales al comparar sus reacciones con el agua.

💡flame test

El flame test es una prueba química que se utiliza para identificar metales basándose en el color que emiten cuando están ionizados y calentados. En el video, los colores característicos de los metales como el sodio (amarillo) y el rubidio (azul) se mencionan en relación con sus reacciones con el agua.

Highlights

The experiment demonstrates the reactivity of different metals with water by adding a controlled amount of water to each metal.

Lithium reacts with water to form lithium hydroxide and release hydrogen gas, with visible bubbling.

The chemical equation for the reaction between metal and water is the same for all the elements tested.

Sodium reacts more vigorously with water than lithium, producing a yellow flame characteristic of excited sodium atoms.

Potassium's reaction with water is even more vigorous than sodium's, necessitating safety precautions.

Rubidium produces a beautiful blue flame when reacting with water, which is the color of rubidium's flame.

Caesium is the most reactive metal tested, reacting very quickly with water even in a small quantity.

Both rubidium and caesium are denser than water, causing them to sink to the bottom and react rapidly.

The experiment uses a controlled amount of the same number of atoms for each metal to compare reactivity.

The metals are stored under argon to prevent reactions with air before the experiment.

The experiment avoids common issues of previous demonstrations by adding water to the metal instead of the other way around.

The experiment shows the different colors produced by the excited atoms of each metal during the reaction.

The experiment is conducted on a larger scale with sodium in a tank for a more dramatic demonstration.

Francium is not tested due to its scarcity and the decreasing amount available.

The experiment provides a visual comparison of the reactivity of alkali metals with water, with caesium being the most reactive.

The experiment demonstrates the release of hydrogen gas during the reaction between metal and water.

The experiment highlights the importance of safety precautions when working with highly reactive metals.

The experiment visually demonstrates the principles of the reactivity series of metals.

Transcripts

But of course it's not just the air that they could react with, there are other things as well.

It could also react with the water and this is what we're going to show now.

The way you may have seen this in previous demonstrations, they normally throw the

metal into some water,

but there's all sorts of problems with this because the metal may have grease on it,

it may be contained in glass ampuole if it's a really reactive metal like

caesium or rubidium.

So we're going to do this rather differently, we're going to add the water

to the metal. We're going to use the same quantity

of metal every time and not the same mass

but the same number of atoms so Marc has very carefully counted out

the number of atoms and he's got the same amount each time

so we're going to start off with lithium and I'm going to add the same quantity of water

every time as well, we're going to add 10 ml of water

to our metal. I'm going to take the top off, at the moment they're under argon

so there's no reaction of metal with the air,

argon is heavier than air and it's just sitting in the tube protecting the metal

from the air and we're just going to add some water. So this is lithium, you can see

that it's bubbling rather nicely,

it's forming hydrogen gas and in fact we can see the chemical equation for

the reaction, it's the same chemical equation for all of the elements, we have the metal

reacting with water to form the metal hydroxide

and releasing hydrogen, hydrogen gas, so every time it's the same equation.

But what we're trying to do now is see if we can tell the difference

between the reactivities of the different metals. So out with the lithium,

in with the sodium. Now again,

it's the same quantity of metal,

but does it react anymore vigorously?

I'm going to add the same quantity of water.

Right, so the sodium certainly a lot more violent than the lithium.

In fact it caught fire. Notice the yellow colour, this is the colour

characteristic of excited sodium atoms so the sodium was clearly having a good time there.

Right, potassium.

Again, the same quantity, the same number of atoms. We're trying to keep everything

as controlled as possible.

The same quantity of water and just as an added safety precaution I think I'll put this on.

So potassium now, and water.

Getting more vigorous.

Okay, maybe we can, yes that's a good idea.

We'll just remove some of the smoke so you can see the next one more clearly.

Now some rubidium. We had an extra blanket I think

Here's the rubidium in the tube here, we can see the rubidium metal

under a blanket of argon.

Again, it's exactly the same quantity, every time we're using the same quantity.

It's now rubidium, same quantity of water.

Beautiful blue colour.

That's the colour of the rubidium flame remember. We need to wait for that to go.

Okay we just wait for this to clear because this is a one-off experiment here.

The amount of caesium that we're using is five grams

and it cost several hundred pounds so here is our caesium

and again if we just show this on the camera there.

So there's quite a bit of the metal down in the bottom of the tube and again

it's under a blanket of argon so it will not react with argon gas.

When I take the stopper off it will not be reacting with the air because the

argon is heavier than air and so that will protect it until

it comes into contact with the water and we've used the same quantity

of every metal here. The same number of atoms.

Here is our water

and there we go. Not bad.

I'm pleased that one's over.

So actually caesium though

it is the most reactive, there's no doubt it's the most reactive

of all of the metals and reacts very, very quickly.

It's also heavier than water.

Both rubidium and caesium sink to the bottom of water.

So that's one of the reasons it reacts very quickly, but I always think that the best reaction

actually is with sodium and water, this is my favorite,

because I think the sodium has more of a chance to sort of

build up the tension and heat up,

it's much more interesting. So we're going to try some more sodium now on a slightly larger scale

in the tank here.

Notice the amount of francium left, it's still decreasing, there's not a lot left now,

so that's why we're not going to be looking at any francium.

Here is our sodium, going to drop this into the tank

and run away.

Can't see where it is, oh, there we go.