В прошлом номере журнала описан эксперимент, который наглядно демонстрирует окисление натрия на воздухе ссылка.

Кусочек натрия разрезали скальпелем, в результате обнажилась блестящая поверхность металла, однако буквально на глазах поверхность натрия потускнела - металл очень быстро окислился. Если на матовой поверхности окислившегося натрия сделать царапины, то сначала мы увидим металлический блеск, но буквально через несколько секунд царапина "затянется".

Мы решили проделать аналогичный эксперимент с литием. В отличие от натрия, литий реагирует при комнатной температуре не только с кислородом, но и с азотом. Оксид, гидроксид и карбонат лития имеют белый цвет, нитрид лития согласно справочникам красно-коричневый. Как можно видеть на фотографиях, в нашем случае литий покрыт черным (вернее, темно-серым) налетом. Причины этого назвать мы затрудняемся. Поверх черного налета была белая корка карбоната и гидроксида, которая напоминала поваренную соль.

Натрий - довольно мягкий металл (примерно как воск), который легко режется ножом или даже тупым шпателем. Литий, пожалуй, мягче свинца, но гораздо тверже натрия: о том, чтобы резать литий шпателем (как натрий), не было и речи. Пришлось воспользоваться острым ножом.

Другое важное отличие лития от натрия состоит в том, что литий гораздо легче: его плотность (0.534 г/см³) почти в два раза меньше, чем плотность натрия (0,971 г/см³). В результате натрий в керосине (и других углеводородах) тонет, а литий всплывает.

Итак, мы разрезали кусок металлического лития. На срезе обнажилась блестящая поверхность металла, однако она стала быстро тускнеть и буквально на глазах стала черной (темно-серой). Мы счистили ножом серый налет, но прошло пару десятков секунд, и он восстановился. Опыт повторили несколько раз.

Сделав наблюдения и съемку, мы использовали кусочек лития для другого эксперимента, а на столе остались почти черные частички счищенного налета. За ночь этот налет стал белым - он превратился в гидроксид и карбонат лития.

Когда вместо белого фона мы использовали черный, в процессе окисления лития были заметны "цвета побежалости", которые затем исчезли. Цвета побежалости возникают на гладкой поверхности железа (и других металлов) в результате образования тонкой оксидной пленки, в которой наблюдается интерференция света.

Комментарии читателей

По поводу черноты лития. Далеко не только один литий чернеет. Калий, например, тоже становится темно-фиолетовым. Кальций, стронций и барий сначала приобретает бронзовый оттенок, а потом чернеют. Но со временем, черный налет на воздухе белеет. Темнеют так же и редкоземельные металлы. Например, неодим обычно серебристо-белый, но со временем приобретает латунный оттенок, и в итоге чернеет, а потом начинает превращаться в розовую труху. Самарий ведет себя аналогично - только он более стоек, но при длительном хранении самарий осыпается белым или сероватым порошком.

Узнать что это за чернота можно, если попробовать кинуть чистый кусок лития в сосуд с чистым кислородом, а другой в сосуд с азотом. Там будет видно.

Я лично думаю что чернота связана либо с нитридом, так как чернеют те металлы, что реагируют с азотом, или же это нестехиометрические промежуточные продукты окисления, потому что чернеют еще и те металлы, окислы которых не черного цвета.
Scott

< Окисление лития на воздухе > < Реакция лития с водой > < Литий и концентрированная азотная кислота >
< Литий и концентрированная серная кислота > < Реакция натрия с водой > < Реакция натрия с уксусной кислотой >
< Реакция натрия с раствором медного купороса (сульфата меди) >
< Опыты со щелочными металлами (№6 2011) >
<Щелочные металлы> [Отправить сообщение об ошибке]