8.3.2. Взаимодействие металлов с водой

Окислителем в воде является ион Н⁺. Окислительные свойства системы

2H⁺ + 2e H₂ (pH<7)

или

2H₂O + 2e H₂ + 2OH^– (pH≥7)

зависят в соответствии с уравнением Нернста от рН раствора (для Т=298К и ):

В нейтральной водной среде рН=7 и . Термодинамически возможна реакция воды с металлами, для которых

< ,

т.е. стоящими в ряду стандартных окислительно-восстановительных потенциалов металлов левее Cd. Однако большинство из них покрыты защитными оксидными пленками, нерастворимыми в воде, которые и «пассивируют» металлы. Поэтому активно взаимодействуют с водой только щелочные (IA группа) и щелочно-земельные металлы. Продуктами реакции являются молекулярный водород и растворимые гидроксиды металлов.

2Me + 2nH₂O → 2Me(OH)_n + nH₂

Me: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr (IA – подгруппа)

Ca, Sr, Ba, Ra (IIA – подгруппа)

8.3.3. Взаимодействие металлов с водными растворами щелочей

С водными растворами щелочей взаимодействуют металлы, оксиды и гидроксиды которых растворимы в щелочах, и выполняется условие протекания окислительно-восстановительных реакции

<

К ним относятся «амфотерные» металлы : Be, Al, Ga, Sn, Pb, Zn.

Продуктами реакции являются молекулярный водород и гидроксокомплексы

2Me + 2nH₂O + (8–2n)OH^- → 2[Me(OH)₄]^n-4 + nH₂

Например:

Zn + 2H₂O + 2NaOH → Na₂[Zn(OH)₄] + H₂

8.3.4. Взаимодействие металлов с растворами кислот, окисляющими

ионом Н⁺

К этой группе относятся кислоты, анионы которых не проявляют окислительных свойств. Например, HF, HCl, HBr, HI, H₂CO₃, H₂S, H₃PO₄, H₂SO_4(разб.), RCOOH….

Окислителем в них является ион Н⁺, по отношению к которому термодинамически неустойчивы все металлы, стоящие в ряду стандартных окислительно-восстановительных потенциалов левее водорода

<

Продуктами реакции металлов с растворами кислот, окисляющими ионом Н⁺ являются молекулярный водород и соль металла (в меньшей степени окисления).

2Ме + 2nH⁺ → 2Meⁿ⁺ + nH₂

Например:

2Al + 6HCl → 2AlCl₃+3H₂

₊₂

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

разб.

Большинство металлов покрыто оксидами основного или амфотерного характера, растворимыми в кислотах. Поэтому оксидные пленки не пассивируют металлы в кислой среде, за исключением молибдена, вольфрама…, на поверхности которых оксиды – MoO₃, WO₃ – проявляют кислотные свойства.

Пассивирование металлов в кислой среде возможно, если образующаяся на поверхности металла соль, плохо растворима. Например:

Pb + 2HCl → PbCl₂↓ + H₂

хол. бел.ос.

или Pb + H₂SO₄ → PbSO₄↓ + H₂

разб. бел.ос.