11.5 Ряд стандартных потенциалов металлических электродов (ряд напряжений)

Располагая металлы в порядке возрастания алгебраической величины их стандартных электродных потенциалов (Е°), получают ряд стандартных потенциалов металлических электродов (табл. 1), которая является одновременно и рядом стандартных электродных потенциалов.

Таблица 1

Стандартные потенциалы металлических

электродов при 298 К

Электродная реакция	Е°, в	Электродная реакция	Е°, в
Li+ + `e Û Li	- 3,045	Cd2+ + 2`e Û Cd	- 0,403
K+ + `e Û K	- 2,924	Co2+ + 2`e Û Co	- 0,277
Rb+ + `e Û Rb	- 2,925	Ni2+ + 2`e Û Ni	- 0,250
Cs+ + `e Û Cs	- 2,928	Sn2+ + 2`e Û Sn	-0,136
Ca2+ + 2`e Û Ca	- 2,866	Pb2+ + 2`e Û Pb	- 0,126
Na+ + `e Û Na	- 2,714	2H+ + 2`e Û H2	0,000
Mg2+ + 2`e Û Mg	- 2,363	Cu2+ + 2`e Û Cu	+0,337
Al3+ + 3`e Û Al	- 1,662	Hg2+ + 2`e Û Hg	+ 0,788
Mn2+ + 2`e Û Mn	- 1,179	Ag+ + `e Û Ag	+ 0,799
Zn2+ + 2`e Û Zn	- 0,763	Pd2+ + 2`e Û Pd	+ 0,990
Cr3+ + 3`e Û Cr	- 0,744	Pt2+ + 2`e Û Pt	+ 1,190
Fe2+ + 2`e Û Fe	- 0,440	Au3+ + 3`e Û Au	+ 1,498

Ряд стандартных потенциалов металлических электродов позволяет сделать следующие выводы относительно химических свойств металлов:

1. Чем меньше алгебраическая величина стандартного потенциала, тем выше восстановительная способность этого металла и тем ниже окислительная способность его ионов. Как следует из ряда стандартных потенциалов, металлический литий – самый сильный восстановитель, а золото –самый слабый. И, наоборот, ион золота Au³⁺ - самый сильный окислитель, а ион лития Li⁺ - самый слабый (табл. 1).

2. Каждый металл в ряду стандартных потенциалов способен вытеснять все следующие за ним металлы из растворов их солей. Однако это не означает, что такое вытеснение будет происходить во всех случаях. Так, алюминий вытесняет медь из раствора хлорида меди (II), но не вытесняет её из раствора сульфата меди (II). Это происходит потому, что хлорид – ион способен разрушать поверхностную оксидную пленку алюминия, а сульфат – ион этого сделать не может.

3. Все металлы с отрицательными значениями стандартных потенциалв, т.е. расположенные в ряду стандартных потенциалов до водорода, вытесняют водород из разбавленных кислот, анионы которых не проявляют окислительных свойств. При этом образуется соль соответствующего металла и кислоты и выделяется водород. Однако свинец в серной кислоте практически не растворяется, так как на поверхности образуется защитный слой из малорастворимой соли PbSO₄, и реакция приостанавливается (при концентрациях серной кислоты > 80 % свинец растворяется в H₂SO_4, так как при этом образуется растворимая кислая соль Pb(HSO₄)₂).

4. Чем дальше отстаят друг от друга металлы в ряду стандартных потенциалов, тем больше ЭДС гальванического элемента, построенного из этих металлов.

Однако, пользуясь рядом стандартных потенциалов металлических электродов, следует иметь в виду, что этот ряд применим только к водным растворам и характеризует восстановительную активность металлов лишь в окислительно-восстановительных реакциях, протекающих в водных растворах.