Условие задачи

Щелочные и щёлочноземельные металлы хранят под слоем керосина для предотвращения контакта с воздухом, так как они интенсивно взаимодействуют с составными частями воздуха. Напишите уравнения возможных реакций сопровождающих коррозию этих металлов.

Решение

Дисциплина задачи – неорганическая химия. Рассмотрим, какие реакции могут происходить у щёлочных (например, натрий) и щёлочноземельных (например, кальций) металлов при контакте с компонентами воздуха (кислород, водяной пар, углекислый газ).

Ниже приведены подробные варианты уравнений реакций:

1. Для щёлочных металлов (на примере натрия, Na):

а) Окисление кислородом с образованием оксида:
4 Na + O₂ → 2 Na₂O

б) Реакция с влагой (водяным паром) – образование гидроксида с выделением водорода:
2 Na + 2 H₂O → 2 NaOH + H₂↑

в) Взаимодействие образованного гидроксида с углекислым газом – получение карбоната:
2 NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O

Заметим, что в условиях атмосферного окисления натрий может давать не только оксид, но и пероксид или супероксид (например, Na₂O₂ или NaO₂), однако приведённое уравнение является классическим.

2. Для щёлочноземельных металлов (на примере кальция, Ca):

а) Окисление кислородом с образованием оксида:
2 Ca + O₂ → 2 CaO

б) Реакция с влагой – образование гидроксида с выделением водорода:
Ca + 2 H₂O → Ca(OH)₂ + H₂↑

в) Взаимодействие полученного гидроксида с углекислым газом – образование карбоната:
Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

Эти реакции иллюстрируют, почему для защиты от коррозии щёлочные и щёлочноземельные металлы хранят под керосином – данный слой предотвращает контакт металлов с кислородом, влагой и углекислым газом воздуха, что существенно замедляет их окисление и гидролиз.

Таким образом, решение задачи опирается на основные принципы неорганической химии, а именно реакции металлов с компонентами воздуха, приводящие к образованию оксидов, гидроксидов и карбонатов.