Действие щелочей на металлы

 

Щелочи действуют только на металлы, образующие амфотерные оксиды и гидроксиды. При этом выделяется водород и образуется соль очень слабой кислоты данного металла. Следует отметить, что образование водорода является результатом взаимодействия атомов металла с ионами водорода воды, а не водорода, входящего в состав щелочи.

Таким образом, реакция идет в две стадии:

 

 

в начало

  

  

Тема 14: ХИМИЯ МЕТАЛЛОВ И ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

Характерным химическим свойством металлов является их восстановительная способность. Они вступают в реакцию как с простыми веществами – неметаллами, так и со сложными веществами – водой, кислотой, щелочами и другими веществами.

Взаимодействие металлов с кислотами

ДЕЙСТВИЕ ХЛОРОВОДОРОДНОЙ КИСЛОТЫ НА МЕТАЛЛЫ

ДЕЙСТВИЕ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ НА МЕТАЛЛЫ

ДЕЙСТВИЕ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ НА МЕТАЛЛЫ

ДЕЙСТВИЕ ЩЕЛОЧЕЙ НА МЕТАЛЛЫ

 

ДЕЙСТВИЕ ХЛОРОВОДОРОДНОЙ КИСЛОТЫ НА МЕТАЛЛЫ

 

Металл взаимодействует с хлороводородной кислотой, если энергия его ионизации меньше энергии ионизации водорода, а таковыми являются активные металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода. При растворении в хлороводородной кислоте активных металлов образуется соль этого металла (хлорид) и выделяется водород. В этом случае в качестве окислителя выступает ион водорода (Н⁺) кислоты, который оттягивает электрон от атома восстановителя (металла).

 

 

         Можно рассчитать ЭДС этой реакции.

 

ЭДС = Е_{окис-ля} – Е_вос-ля = 0 – (-0,76) = 0,76 В.

 

Потенциалы находятся в ряду напряжений металлов.

 

                     

 

в начало

 

Действие серной кислоты на металлы

 

         Разбавленная серная кислота растворяет только активные металлы, т.е. реакции идут аналогично реакциям с хлороводородной кислотой. В результате реакции образуется соль металла (сульфат) и выделяется водород.

 

 

1   2    Fe⁰ - 2ē → Fe⁺²   процесс окисления                       Fe⁰ - восстановитель

1   2  2H⁺ + 2ē → H₂⁰     процесс восстановления    Н⁺ - окислитель

 

Fe + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂                  

 

 

ЭДС = 0 – (-0,44) = 0,44 В

 

Концентрированная серная кислота растворяет металлы, стоящие в ряду напряжений металлов до серебра (включительно). Не растворяется золото и платиновые элементы (Рt, Os, Ru, Ir, Rh, Pd).

 

 

Окислителем в этом случае является сера со степенью окисления +6, которая в зависимости от активности металла и от условий (концентрация кислоты, температура) может восстанавливаться до серы +4, +0, -2. Таким образом, продуктами восстановления серы серной кислоты могут быть 

Например: неактивные и малоактивные металлы (Cu, Ag, Fe, Ni) восстанавливают серу +6 до серы +4 (SO₂). Реакция идет при нагревании.

Как видно из реакций, разбавленная серная кислота окисляет железо до +2, а концентрированная до +3.

Более активные металлы восстанавливают серу +6 до свободной серы (S⁰) и сероводородной кислоты (H₂S), где сера имеет степень окисления -2.

 

 

в начало

 

Действие азотной кислоты на металлы

Азотная кислота, являясь сильным окислителем, действует почти на все металлы (кроме Au, Pt, Ru, Rh, Ir, Os, Ta), превращая их в нитраты, а некоторые – в оксиды (пассивирование металлов).

Особенность действия азотной кислоты на металлы заключается в том, что она окисляет металлы без выделения водорода даже из разбавленного раствора кислоты, в отличие от серной. Глубина восстановления азота из азотной кислоты зависит от концентрации последней и от активности взаимодействующего с ней металла. Чем больше разбавлена кислота и чем активнее металл, тем глубже идет восстановление. Азот кислоты восстанавливается

 

ÜРазберем некоторые примеры взаимодействия азотной кислоты с металлами.

При взаимодействии концентрированной азотной кислоты с неактивными металлами выделяется NO₂:

Разбавленная азотная кислота с малоактивными и неактивными металлами (Pb, Cu, Ni, Ag, Fe) образует NO:

 

Очень разбавленная азотная кислота восстанавливается до аммиака (NH₃) при взаимодействии с очень активным металлом, образующим в кислой среде ион аммония NH₄⁺:

 

Концентрированная кислота пассивирует некоторые металлы (Al, Cr, Fe), что выражается в покрытии металлов тонкой оксидной пленкой:

 

 

Поэтому концентрированную азотную кислоту перевозят в алюминиевых цистернах, а разбавленную – в цистернах из кислотоупорной стали.

Металлы способны вытеснять друг друга из растворов солей. Возможность прохождения таких реакций определяется положением металлов в ряду напряжений: более активные металлы вытесняют из растворов их солей менее активные.

Например:

 

Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu.

 

в начало