הכנסה של שבבי אלומיניום לתוך תמיסה של נתר מאכל (NaOH / נתר הידרוכסיד / "סודה קאוסטית") תגרום תוך זמן קצר לביעבוע עז של גז מימן מתוך התמיסה תוך כדי התמוססות האלומיניום בתמיסה. אבל לא הנתר המאכל הוא המגיב עם האלומיניום ליצירת המימן.
מה בעצם קורה, ומה תפקיד הנתר המאכל?
מבחינה אלקטרוכימית, אלומיניום הינה מתכת מאוד פעילה (מאוד נוטה למסור אלטרונים) ותגובת החימצון-חיזור שבה אטום אלומיניום מוסר אלקטרונים למולקולת מים ליצירת גז מימן היא תגובה שאמורה להתרחש באופן ספונטני.
במילים אחרות: כאשר אלומיניום בא במגע עם מים הוא אמור להגיב איתם, להתמוסס תוך יצירת מימן. אבל כולם יודעים מחיי היום-יום שאלומיניום הוא דווקא מתכת יציבה (ישנם סירים ו"חמגשיות" עשויות אלומיניום, רדיד אלומיניום לעטיפת מזון ואפילו מסגרות של חלונות ותריסים, כולם באים במגע עם מים, ולא מתמוססים). לכאורה – יש סתירה בין החישובים התרמודינמים שמנבאים התרחשותה של תגובה, לבין המציאות.
רדיד אלומיניום
הסיבה לכך שאלומיניום כן יציב במגע עם מים היא שברגע שאלומיניום נחשף לאוויר הוא מצטפה בשכבה צפופה של התחמוצת שלו, אלומיניום אוקסיד, Al2O3, שמבצעת חציצה בין אלומיניום מתכתי לבין העולם החיצון, כך שלא מתאפשרת תגובה כימית שצריכה מגע בין אלומיניום למים. (הדבר דומה לברזל שצבוע בצבע נגד חלודה שמגן עליו מפני פגעי האוויר והמים, רק שבאלומיניום ההגנה מתרחשת באופן טבעי ללא צורך בהתערבות, על ידי התחמוצת שלו).
נֵתֶר מֶאַכֶל (NaOH, מכונה גם נתרן הידרוכסיד, או סודה קאוסטית, חומר מסוכן שעלול לגרום לכוויות נוראות במגע איתו) מצליח להמיס תחמוצת אלומיניום לחומר מסיס במים (מסומן ב-(aq) בתגובה הכימית), לפי התגובה הבאה:
(Al2O3(s) +2NaOH(aq) +3H2O(l) -> 2Na+(aq) +2[Al(OH)4]-(aq
לאחר שהומסה התחמוצת – האלומיניום שמתחת התחמוצת פנוי להגיב עם המים ליצירת מימן (H2) גזי, לפי התגובה הבאה, בה המים מתנהגים בדיוק כמו חומצה הממיסה מתכת:
(2Al(s) + 6H2O(l) -> 2Al(OH)3(s) + 3H2(g
משקע האלומיניום הידרוכסיד (Al(OH)3) שנוצר, ובאופן טבעי גם יכול לשמש הגנה לאלומיניום, מתמוסס גם הוא בתמיסת הנתר המאכל, לפי התגובה:
(Al(OH)3(s) + NaOH(aq) -> Na+(aq) + [Al(OH)4]-(aq
גבישי נתר מאכל (התמונות נלקחו מוויקיפדיה)
בסרטון הבא אפשר לראות סרט ביוטיוב שמדגים את התגובה, כולל הוכחה שאכן נפלט מימן על ידי הדלקת הגז שנפלט:
מאת:ד"ר אבי סאייג
המחלקה לנוירוביולוגיה ומכון דוידסון לחינוך מדעי
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
