Phản ứng giữa ethanol (C2H5OH) và natri (Na) tạo thành natri etylat (C2H5ONa) và khí hydro (H2) là một phản ứng hóa học quan trọng trong hóa hữu cơ. Phương trình phản ứng này thể hiện rõ tính chất hóa học của ancol và kim loại kiềm.
Phương Trình Phản Ứng C2H5OH + Na
Phương trình hóa học cân bằng của phản ứng như sau:
2C2H5OH + 2Na → 2C2H5ONa + H2↑
Phản ứng này thuộc loại phản ứng thế, trong đó nguyên tử hydro của nhóm hydroxyl (-OH) trong ethanol bị thay thế bởi nguyên tử natri. Đồng thời, đây cũng là một phản ứng oxi hóa khử, natri bị oxi hóa (tăng số oxi hóa) và hydro bị khử (giảm số oxi hóa).
Điều kiện phản ứng: Phản ứng xảy ra ở điều kiện thường.
Cách thực hiện: Cho kim loại natri tác dụng trực tiếp với ethanol khan.
Hiện tượng:
- Sủi bọt khí không màu (khí hydro).
- Kim loại natri tan dần trong ethanol.
- Dung dịch thu được có tính bazơ do sự hình thành C2H5ONa.
Phản ứng giữa natri và ethanol diễn ra mạnh mẽ, tạo ra khí hydro và dung dịch natri etylat.
Cơ Chế Phản Ứng C2H5OH + Na
- Ion hóa ethanol: Ethanol phân cực tạo thành ion ethoxit (C2H5O-) và proton (H+).
- Tấn công của natri: Natri (Na) nhường electron cho proton (H+), tạo thành khí hydro (H2).
- Hình thành natri etylat: Ion ethoxit (C2H5O-) kết hợp với ion natri (Na+) tạo thành natri etylat (C2H5ONa).
Ứng Dụng của Phản Ứng C2H5OH + Na
- Điều chế natri etylat (C2H5ONa): Natri etylat là một bazơ mạnh được sử dụng rộng rãi trong các phản ứng hữu cơ, đặc biệt là trong tổng hợp các hợp chất có hoạt tính sinh học và dược phẩm.
- Nhận biết ethanol: Phản ứng với natri là một phương pháp đơn giản để nhận biết ethanol và các ancol khác. Sự xuất hiện của khí hydro chứng tỏ sự có mặt của nhóm -OH.
- Nghiên cứu khoa học: Phản ứng này được sử dụng trong các nghiên cứu về cơ chế phản ứng và tính chất của ancol.
Ví Dụ Minh Họa và Bài Tập
Ví dụ 1: Cho 2,3 gam natri tác dụng hoàn toàn với lượng dư ethanol. Tính thể tích khí hydro thu được ở điều kiện tiêu chuẩn.
Giải:
- Số mol Na: n(Na) = 2.3/23 = 0.1 mol
- Theo phương trình phản ứng: 2Na → H2
- Số mol H2: n(H2) = 1/2 * n(Na) = 0.05 mol
- Thể tích H2 (đktc): V(H2) = 0.05 * 22.4 = 1.12 lít
Ví dụ 2: Cho m gam ethanol tác dụng với natri dư, thu được 3,36 lít khí hydro (đktc). Tính giá trị của m.
Giải:
- Số mol H2: n(H2) = 3.36/22.4 = 0.15 mol
- Theo phương trình phản ứng: 2C2H5OH → H2
- Số mol C2H5OH: n(C2H5OH) = 2 * n(H2) = 0.3 mol
- Khối lượng C2H5OH: m(C2H5OH) = 0.3 * 46 = 13.8 gam
Ví dụ 3: Cho một mẫu natri vào ống nghiệm đựng ethanol khan. Hiện tượng nào sau đây là đúng?
A. Có bọt khí màu nâu thoát ra.
B. Mẫu natri tan dần, không có bọt khí thoát ra.
C. Mẫu natri nằm dưới bề mặt chất lỏng và không tan.
D. Có bọt khí không màu thoát ra và natri tan dần.
Đáp án: D
Phản ứng giữa natri và ethanol trong ống nghiệm tạo ra hiện tượng sủi bọt khí hydro.
Lưu Ý Khi Thực Hiện Phản Ứng C2H5OH + Na
- Sử dụng ethanol khan: Nước có thể phản ứng với natri tạo thành hydro, làm giảm hiệu suất phản ứng tạo C2H5ONa.
- Cẩn thận với natri: Natri là kim loại kiềm, dễ cháy nổ khi tiếp xúc với nước hoặc không khí ẩm. Cần bảo quản và sử dụng cẩn thận.
- Thực hiện trong điều kiện khô ráo: Tránh môi trường ẩm ướt để đảm bảo phản ứng xảy ra theo đúng hướng.
Kết Luận
Phản ứng C2H5OH + Na là một phản ứng quan trọng trong hóa học hữu cơ, có nhiều ứng dụng trong điều chế các hợp chất hữu cơ, nhận biết ethanol và nghiên cứu khoa học. Việc hiểu rõ cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng giúp chúng ta ứng dụng hiệu quả trong thực tế.
