爆炸的艺术，你真的了解吗 - 数学建模社区-数学中国

钠是一种常见的金属元素，位于周期表中第3周期、第IA族，是碱金属元素的代表，性质活泼，与水反应可以生成氢氧化钠，释放氢气。钠也正是因为这个性质，经常被扔进水里“观赏”。燃烧爆炸现象确实看得很爽，可是你真的懂这个反应吗？

关于燃烧其实还是很容易解释的，钠本身易燃，加上与水反应提供充足热量，最后开放的环境存在大量氧气支持燃烧。但是为什么会爆炸呢？老师一般会这么解释，因为反应生成氢气，放热引起氢气爆炸。不过这种说法真的正确吗？国外真空环境下让钠与水反应，在保证没有氧气的情况下，钠还能爆炸吗？事实是会，尽管没有产生火花，但钠仍是十足地发生了爆炸。这么看来，钠发生爆炸的机理一下子变得复杂起来。

在15年nature communication上发了一篇关于碱金属与水反应的研究，认为碱金属接触水的同时即释放大量电子，从而引起库仑爆炸，成功给予上述实验合理科学的解释。（doi:10.1038/nchem.2161）众所周知，德国人赫兹于1887年发现光电效应——在高于某特定频率的电磁波照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来。只有当入射光的频率大于被照射物质的截至频率才能发生光电效应。而钠等碱金属截至频率非常小，真空状态受到可见光照射即能释放电子。钠原子失去电子速率过快，确切的说是近乎瞬间。这个速率快于电子还原水电离出的氢离子产生氢气的过程，因此会有过量的电子积累产生溶剂化电子，即水合电子；与此同时，钠原子簇之间距离非常近，他们失去电子会变成钠离子，距离极近的钠离子之间的排斥由于碱金属液滴太小无法束缚液滴内部电荷而发生爆炸。

而不久前哔哩哔哩弹幕网上一个up转载翻译了一个俄罗斯科学家做的有关钠与水反应生成透明“钠珠”的视频（av13125930），引起广泛热议。表面看起来这与平常的钠入水反应差不多，但是原作者在钠水之间垫了一张滤纸，使得钠在爆炸之前在水面上漂浮并变成了一个透明的小球。该反应的机理尚未有确切答案，合理推测该透明物质为熔融氢氧化钠，透明产生的原因可能与Coalescence Cascade（级联合并）有关。屏幕前的你们又有什么想法呢，未知的谜题还等待你们去畅所欲言。