39. Термодинамика и кинетика взаимодействия металлов с хлором

Из-за низкой энергии диссоциации молекул Сl₂ на атомы и высокого сродства атома хлора к электрону химически хлор высоко активен. Он вступает в непосредственное взаимодействие почти со всеми металлами.(в том числе, например, с золотом) и многими неметаллами. Т.е. с хлором реагируют все металлы, только железо в отсутствии влаги, в первый момент образует плотную пленку хлоридов, защищающую металлы от дальнейшего окисления. Так, без нагревания хлор реагирует с щелочными и щелочноземельными металлами, с сурьмой:

2Sb + 3Cl₂ = 2SbCl₃

При нагревании хлор реагирует с алюминием:

3Сl₂ + 2Аl = 2А1Сl₃

и железом:

2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃.

40. Термодинамика и кинетика взаимодействия металлов с водой.

Окислителем в воде формально является ион водорода. Поэтому принципиально окисляться водой могут те металлы, стандартные электродные потенциалы которых ниже потенциала ионов водорода в воде. Последний зависит от pH среды: φ=-0,059*pH. В нейтральной среде (pH=7)

Φ=-0,41 В.

H2O(окислитель H+)
Актив	Сред. Акт.	Малоак.
Реаг.	Р.иПас.al,ti,cr,fe,ni	Не реаг.

Металлы начала ряда, имеющие потенциал, значительно более отрицательный, чем -0,41 В, вытесняют водород из воды. Магний вытесняет водород только из горячей воды. Металлы, распооженные между магнием и свинцом, обычно не вытесняют водород из воды. На поверхности этих металлов образуются оксидные пленки, обладающие защитным действием.

41. Термодинамика и кинетика взаимодействия металлов с соляной кислотой.

HCl(окислитель H+)
Акт.	Средн. Акт.	Малоак.
Реаг.	Реаг, реаг и пассив.-Pb	Не реаг.

Окислителем в соляной кислоте, так же как и в воде, является ион водорода. Стандартный электродный потенциал водородного электрода приравнен к нулю. Поэтому принципиально все активные металлы и металлы средней активности должны реагировать с кислотой. Так оно и есть, однако проявляется пассивация свинца:

Пассивация свинца(2) возникает из-за того, что образующийся в начале реакции хлорид свинца трудно растворим в воде и , оставаясь на поверхности металла, защищает его от доступа новых порций кислорода. В результате реакция останавливается. Железо окисляется до двухвалентного состояния. При этом на поверхности некоторых металлов также образуются защитные пленки, тормозящие реакцию. Медь может быть растворена в очень концентр. соляной кислоте, не смотря на то, что относится к малоактивным металлам. Взаимодействие серной кислоты с металлами протекает различно в зависимости от ее концентрации.

42. Термодинамика и кинетика взаимодействия металлов с серной кислотой.

Взаимодействие металлов с разбавленной серной кислотой осуществляется так же, как и с соляной кислотой:

H2SO4(окислитель H+)
Актив.	Средн. Акт.	Малоак.
Реаг.	Реаг, реаг и пассив.-Pb	Не реаг.

Разбавленная серная кислота окисляет своим ионом водорода. Поэтому она взаимодействует только с теми металлами, электродные потенциалы которых ниже, чем у водорода. Свинец не растворяется в серной кислоте при ее концентрации ниже 80%, так как образующаяся при взаимодействии свинца с серной кислотой соль PbSO₄ нерастворима и создает на поверхности металла защитную пленку.

В концентрированной серной кислоте в роли окислителя формально выступает сера в степени окисления +6, входящая в состав сульфат-иона SO₄^2-. Поэтому концентрированной кислотой окисляются все металлы, стандартный электродный потенциал которых меньше, чем электродный потенциал окислителя. Максимальное значение электродного потенциала в электродных процессах с участием сульфат-иона в качестве окислителя равно 0,36 В. Поэтому с концентрированной серной кислотой реагируют и некоторые малоактивные металлы:

H2SO4(окислитель S+6)
Актив.	Средн. Акт.	Малоак.
Реаг.	Реаг, реаг и пассив.-al,fe	Нереаг.ag,au,os,ru	Реаг Cu,Hg
Кислота восстан. В основном до след продк.
H2S	S	SO2	----

Во всех случаях приближенно справедливо правило, что чем активнее металл, тем глубже степень восстановления серной кислоты. С активными металлами кислота восстан., до сероводорода, хотя присутствуют и другие продукты.