水能做爆炸的原理吗

“爆炸就是艺术”——每个喜爱化学的学生都会这么说。所以他们酷爱钠与水这个经典的反应——它产生的灿烂的火焰和剧烈的爆炸给学生们留下了深刻的印象。虽然人们早己明白这个反应中蕴含的基础化学知识，但是它的核心原理仍鲜为人知。最近，科学家们使用高速摄影机来记录了这个反应的起始过程并有了令人意外的新发现。在钠和水接触后不到一毫秒，钠会扭曲成海胆一样的形状，“海胆”的刺向水中发射，进入失控反应的阶段。

钠是一种碱金属——它们是一类化学性质很活泼的金属。正因为钠十分活泼，人们很难得到纯净的钠单质——常温时为固体却可以直接用小刀切割的柔软金属。人们都知道食盐中含有稳定的钠元素，这是因为它与氯牢牢结合在了一起。纯净的碱金属可没有这么温和：一旦接触到水，它们就会爆发剧烈的反应。离开金属的大量电子和水反应生成氢气和其他的产物。这个反应放出的大量的热将低熔点的碱金属融化，也将易燃的氢气点燃——人们大多这么认为。

但是在布拉格，捷克共和国科学院中由Pavel Jungwirth为首的科学家们却不满足于这样的解释。Jungwirth说：“人们在观察这个反应时疏忽了一些细节。”众所周知，只有爆炸反应的反应物均匀得混合好之后才能产生爆炸，否则它们只会飞溅喷出。但是在钠与水的反应中，只有钠块表面的原子在和水反应——显然不是会导致爆炸的均匀体系。而且瞬间产生的大量氢气就像一个保护层，将钠块与水隔开，阻止反应进行。按照这个分析，钠与水的反应应该是慢慢冒泡而不是爆炸一般。

为了仔细分析爆炸式反应的原理，Jungwirth和他的同事们首先得控制这个反应的进程。因为反应的现象会与钠块的大小和形状有关——有时是耀眼的火花而有时仅仅是嘶嘶地冒烟——所以科学家们使用了液态的钾、钠混合物。这样他们就可以使用大小和形状一致的液滴来和水反应。然后，科学家们用每秒能拍摄几千帧的高速摄影机来记录这个反应的现象。最后他们穿好了防护服，严阵以待。

高速摄影机拍下了前所未见的现象。在反应开始不到一毫秒，金属分成了千万根针状物体如同万箭齐发射向水中——研究人员在《自然（化学）》的文章中如此描述。科学家们推测，这些针状物体的出现是因为在金属失去带负电的电子后，金属上的正电荷不断堆积。正电荷的斥力将金属撕碎成为针状的碎片。这样的碎片增大了反应的面积，使反应变得更加剧烈。小规模的电脑模型演示也证实了科学家的推断。