Thí nghiệm Na tác dụng với C₂H₅OH

Thả một mẩu natri (sodium) vào ethylic alcohol (ethanol) tuyệt đối thấy mẩu natri chìm xuống đáy ống, tan dần và sủi bọt khí không màu là hydrogen. Nguyên tử H trong nhóm –OH của ethanol bị natri thay thế: 2C₂H₅OH + 2Na → 2C₂H₅ONa + H₂.

Mô phỏng thí nghiệm

Chuẩn bị

• Hoá chất: ethylic alcohol tuyệt đối, kim loại natri.
• Dụng cụ: ống nghiệm, panh.

Cách tiến hành

1. Cho khoảng 5 mL ethylic alcohol tuyệt đối vào ống nghiệm.
2. Làm sạch mẩu natri trước khi cho phản ứng: gắp mẩu natri ra khỏi lọ dầu, thấm khô dầu bằng khăn giấy.
3. Dùng panh kẹp một mẩu natri bằng hạt ngô đưa vào ống nghiệm; không cầm natri bằng tay.

Hiện tượng và giải thích

• Mẩu natri chìm xuống đáy ống nghiệm.
• Mẩu natri tan dần, sủi bọt khí không màu; chất lỏng trong ống vẫn không màu.

• Nguyên tử hydrogen trong nhóm –OH của ethanol bị nguyên tử natri thay thế, tạo sodium ethoxide (C₂H₅ONa) và giải phóng khí hydrogen. Đây là phản ứng thế; chính nhóm –OH gây nên tính chất này của ethanol.
• Natri có khối lượng riêng 0,9688 g/cm³ (ở 20 °C), lớn hơn của ethanol (0,789 g/cm³ ở 20 °C), nên mẩu natri chìm xuống đáy.

So với natri trong nước

Thả natri vào nước, mẩu natri nổi trên mặt nước vì nhẹ hơn nước, phản ứng toả nhiều nhiệt: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂. Xem phản ứng của natri với nước.

Trong ethanol, natri cũng giải phóng hydrogen nhưng phản ứng êm hơn: mẩu natri chìm và tan dần, bọt khí thoát ra đều.

Sản phẩm sau phản ứng

Cô cạn cẩn thận chất lỏng thu được thì còn lại chất rắn màu trắng là sodium ethoxide (C₂H₅ONa). Hoà chất này vào nước được dung dịch có tính kiềm mạnh, vì C₂H₅ONa tác dụng với nước tạo NaOH.

Chất trong phản ứng

Lưu ý an toàn

• Natri gặp nước giải phóng khí dễ cháy (H260), gây bỏng da và tổn thương mắt nghiêm trọng (H314). Gắp natri bằng panh, giữ natri tránh xa nước. Riêng natri chưa dùng đến thì cho lại vào lọ dầu, không bỏ vào nước.
• Ethanol là chất lỏng dễ cháy (H225), gây kích ứng mắt (H319); khí hydrogen sinh ra rất dễ cháy (H220). Làm thí nghiệm xa ngọn lửa.
• Không lấy hoá chất bằng tay; rót, nhỏ cẩn thận để hoá chất không dính vào người, không tràn ra ngoài.
• Rót từ lọ thì hướng nhãn lên trên để hoá chất không chảy dính vào nhãn; hoá chất còn thừa không đổ trở lại lọ.

Các bước trên trang để học cách làm, không phải hướng dẫn tự làm ở nhà. Thí nghiệm với hoá chất thật chỉ làm trong phòng thí nghiệm, có đồ bảo hộ.

Tài liệu tham khảo

1. SGK Khoa học tự nhiên 9 (Kết nối tri thức với cuộc sống), Bài 26. Ethylic alcohol, mục III.2 "Phản ứng với natri", tr.120, Hình 26.4 — hoá chất và dụng cụ; khoảng 5 mL ethylic alcohol tuyệt đối, mẩu natri bằng hạt ngô kẹp bằng panh, làm sạch natri trước khi phản ứng; mẩu natri chìm, nằm ở đáy ống, có khí hydrogen tạo thành; H của nhóm –OH bị natri thay thế.
2. SGK Khoa học tự nhiên 9 (Kết nối tri thức với cuộc sống), Bài 26. Ethylic alcohol, tr.119 và tr.122 — nhóm –OH gây nên tính chất đặc trưng; khối lượng riêng 0,789 g/mL ở 20 °C; độ cồn là phần trăm thể tích ethylic alcohol trong hỗn hợp với nước; ethylic alcohol dễ cháy; phương trình 2C₂H₅OH + 2Na → 2C₂H₅ONa + H₂.
3. SGK Khoa học tự nhiên 9 (Kết nối tri thức với cuộc sống), Bài 18. Tính chất chung của kim loại, mục "Tác dụng với nước", tr.90, Hình 18.5 — natri tác dụng với nước ở nhiệt độ thường, toả nhiều nhiệt; 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂; natri nổi trên mặt nước.
4. Jim Clark, Chemguide, "The reaction between alcohols and sodium" (chemguide.co.uk) — bọt khí hydrogen thoát ra đều, chất lỏng thu được không màu; phản ứng êm hơn natri với nước; cô cạn còn chất rắn trắng sodium ethoxide; hoà vào nước cho dung dịch kiềm mạnh.
5. Wikipedia (tiếng Anh), "Sodium", hộp thông tin: Density 0.9688 g/cm³ (at 20 °C); mục Commercial production (bảo quản trong dầu khoáng) — khối lượng riêng của natri 0,9688 g/cm³ ở 20 °C (nhẹ hơn nước, nặng hơn ethanol); natri cất trong dầu.
6. Wikipedia (tiếng Anh), "Sodium ethoxide": hộp thông tin, mục Preparation — sodium ethoxide là chất rắn màu trắng, điều chế từ natri và ethanol tuyệt đối, thuỷ phân thành NaOH khi gặp nước.
7. ECHA, C&L Inventory: sodium, chỉ số 011-001-00-0 — phân loại hài hoà (CLP Annex VI) Water-react. 1, Skin Corr. 1B — natri gặp nước giải phóng khí dễ cháy (H260), gây bỏng da và tổn thương mắt (H314).
8. ECHA, C&L Inventory: ethanol, chỉ số 603-002-00-5 — phân loại hài hoà Flam. Liq. 2 (H225); Eye Irrit. 2 (H319) theo thông báo của nhà sản xuất — ethanol dễ cháy (H225), gây kích ứng mắt (H319).
9. ECHA, C&L Inventory: hydrogen, chỉ số 001-001-00-9 — phân loại hài hoà Flam. Gas 1 — khí hydrogen rất dễ cháy (H220).
10. Kyle Kiwi, "Sodium", Chemistry LibreTexts, mục Chemical Safety – Reagent Specific Hazards (chem.libretexts.org) — lấy natri ra khỏi dầu, thấm khô dầu bằng khăn giấy; natri chưa dùng đến cho lại vào dầu; không huỷ natri bằng nước.
11. SGK Khoa học tự nhiên 8 (Kết nối tri thức với cuộc sống), Bài 1. Sử dụng một số hoá chất, thiết bị cơ bản trong phòng thí nghiệm, mục I.2, tr.6–7 — quy tắc sử dụng hoá chất an toàn; lấy lượng nhỏ dung dịch bằng ống hút nhỏ giọt.

Thí nghiệm liên quan

• Thí nghiệm CuSO₄ tác dụng với NaOHMuối tác dụng với base: kết tủa xanh lam Cu(OH)₂.
• Thí nghiệm BaCl₂ tác dụng với H₂SO₄Muối tác dụng với acid: kết tủa trắng BaSO₄.
• Thí nghiệm BaCl₂ tác dụng với Na₂SO₄Muối tác dụng với muối: kết tủa trắng BaSO₄.