Jedinjenja metala sa vodom. Metali: opšte karakteristike metala i legura. IV. Izmjenjivanje aktivnijim metalima manje aktivnih metala iz otopina njihovih soli

Pod metalima se podrazumijeva grupa elemenata, koja je predstavljena u obliku najjednostavnijih supstanci. Imaju karakteristična svojstva, a to su visoka električna i toplotna provodljivost, pozitivni temperaturni koeficijent otpornosti, visoka duktilnost i metalni sjaj.

Imajte na umu da od 118 hemijskih elemenata koji su do sada otkriveni, metali treba da uključuju:

• u grupi zemnoalkalnih metala 6 elemenata;
• među alkalnim metalima 6 elemenata;
• među prelaznim metalima 38;
• u grupi lakih metala 11;
• među polumetalima 7 elemenata,
• 14 među lantanidima i lantanom,
• 14 u grupi aktinida i aktinijuma,
• Izvan definicije su berilijum i magnezijum.

Na osnovu toga, 96 elemenata pripada metalima. Pogledajmo pobliže s čime metali reagiraju. Budući da većina metala ima mali broj elektrona od 1 do 3 na vanjskom elektronskom nivou, oni mogu djelovati kao redukcioni agensi u većini svojih reakcija (to jest, doniraju svoje elektrone drugim elementima).

Reakcije sa najjednostavnijim elementima

• Osim zlata i platine, apsolutno svi metali reagiraju s kisikom. Imajte na umu da se reakcija odvija sa srebrom na visokim temperaturama, ali srebro(II) oksid se ne formira na normalnim temperaturama. Ovisno o svojstvima metala, kao rezultat reakcije s kisikom nastaju oksidi, superoksidi i peroksidi.

Evo primjera svake od hemijskih formacija:

1. litijum oksid - 4Li + O 2 \u003d 2Li 2 O;
2. kalijev superoksid - K + O 2 \u003d KO 2;
3. natrijum peroksid - 2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2.

Da bi se dobio oksid iz peroksida, potrebno ga je reducirati istim metalom. Na primjer, Na 2 O 2 + 2Na \u003d 2Na 2 O. S nisko aktivnim i srednjim metalima slična reakcija će se dogoditi samo kada se zagrije, na primjer: 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4.

• Metali mogu reagirati s dušikom samo s aktivnim metalima, međutim, samo litijum može reagirati na sobnoj temperaturi, formirajući nitride - 6Li + N 2 = 2Li 3 N, međutim, kada se zagrije, dolazi do takve kemijske reakcije 2Al + N 2 = 2AlN , 3Ca + N 2 = Ca 3 N 2 .
• Apsolutno svi metali reaguju sa sumporom, kao i sa kiseonikom, osim zlata i platine. Imajte na umu da željezo može komunicirati samo kada se zagrije sa sumporom, formirajući sulfid: Fe+S=FeS
• Samo aktivni metali mogu reagirati s vodonikom. To uključuje metale grupa IA i IIA, osim berilija. Takve reakcije se mogu izvesti samo kada se zagriju, formirajući hidride.

  Budući da se oksidacijsko stanje vodika uzima u obzir? 1, tada metali u ovom slučaju djeluju kao redukcioni agensi: 2Na + H 2 \u003d 2NaH.

• Najaktivniji metali također reagiraju s ugljikom. Kao rezultat ove reakcije nastaju acetilenidi ili metanidi.

Razmotrite koji metali reagiraju s vodom i što daju kao rezultat te reakcije? Acetileni će u interakciji s vodom dati acetilen, a metan će se dobiti kao rezultat reakcije vode s metanidima. Evo primjera ovih reakcija:

1. Acetilen - 2Na + 2C \u003d Na 2 C 2;
2. Metan - Na 2 C 2 + 2H 2 O \u003d 2NaOH + C 2 H 2.

Reakcija kiselina sa metalima

Metali sa kiselinama takođe mogu različito reagovati. Sa svim kiselinama reaguju samo oni metali koji su u nizu elektrohemijske aktivnosti metala na vodonik.

Navedimo primjer supstitucijske reakcije, koja pokazuje s čime metali reagiraju. Na drugi način, takva reakcija se naziva redoks reakcija: Mg + 2HCl \u003d MgCl 2 + H 2 ^.

Neke kiseline također mogu komunicirati s metalima koji su nakon vodonika: Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 ^ + 2H 2 O.

Imajte na umu da takva razrijeđena kiselina može reagirati s metalom prema sljedećoj klasičnoj shemi: Mg + H 2 SO 4 \u003d MgSO 4 + H 2 ^.

Hemijska svojstva metala: interakcija sa kiseonikom, halogenima, sumporom i odnos prema vodi, kiselinama, solima.

Hemijska svojstva metala su posljedica sposobnosti njihovih atoma da lako odustanu od elektrona sa vanjskog energetskog nivoa, pretvarajući se u pozitivno nabijene ione. Dakle, u hemijskim reakcijama metali deluju kao energetski redukcioni agensi. Ovo je njihovo glavno zajedničko hemijsko svojstvo.

Sposobnost doniranja elektrona u atomima pojedinih metalnih elemenata je različita. Što se metal lakše odriče svojih elektrona, to je aktivniji i snažnije reagira s drugim supstancama. Na osnovu istraživanja, svi metali su raspoređeni u nizu prema njihovoj opadajućoj aktivnosti. Ovu seriju je prvi predložio istaknuti naučnik N. N. Beketov. Takav niz aktivnosti metala naziva se i niz pomaka metala ili elektrohemijski niz napona metala. izgleda ovako:

Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H2, Cu, Hg, Ag, Rt, Au

Koristeći ovu seriju, možete saznati koji metal je aktivan od drugog. Ova serija sadrži vodonik, koji nije metal. Njegova vidljiva svojstva uzimaju se za poređenje kao neka vrsta nule.

Imajući svojstva redukcionih sredstava, metali reaguju sa raznim oksidantima, prvenstveno sa nemetalima. Metali reagiraju s kisikom u normalnim uvjetima ili kada se zagrijavaju da tvore okside, na primjer:

2Mg0 + O02 = 2Mg+2O-2

U ovoj reakciji, atomi magnezija se oksidiraju, a atomi kisika reduciraju. Plemeniti metali na kraju reda reaguju sa kiseonikom. Aktivno se javljaju reakcije s halogenima, na primjer, sagorijevanje bakra u kloru:

Cu0 + Cl02 = Cu+2Cl-2

Reakcije sa sumporom najčešće se javljaju pri zagrijavanju, na primjer:

Fe0 + S0 = Fe+2S-2

Aktivni metali u nizu aktivnosti metala u Mg reagiraju s vodom i formiraju alkalije i vodik:

2Na0 + 2H+2O → 2Na+OH + H02

Metali srednje aktivnosti od Al do H2 reaguju sa vodom u težim uslovima i formiraju okside i vodonik:

Pb0 + H+2O Hemijska svojstva metala: interakcija sa kiseonikom Pb+2O + H02.

Sposobnost metala da reaguje sa kiselinama i solima u rastvoru takođe zavisi od njegovog položaja u nizu pomeranja metala. Metali lijevo od vodonika u nizu pomaka metala obično istiskuju (reduciraju) vodonik iz razrijeđenih kiselina, a metali desno od vodonika ga ne istiskuju. Dakle, cink i magnezijum reaguju sa rastvorima kiselina, oslobađajući vodonik i formirajući soli, dok bakar ne reaguje.

Mg0 + 2H+Cl → Mg+2Cl2 + H02

Zn0 + H+2SO4 → Zn+2SO4 + H02.

Atomi metala u ovim reakcijama su redukcioni agensi, a vodikovi ioni su oksidanti.

Metali reaguju sa solima u vodenim rastvorima. Aktivni metali istiskuju manje aktivne metale iz sastava soli. To se može odrediti iz serije aktivnosti metala. Produkti reakcije su nova sol i novi metal. Dakle, ako je željezna ploča uronjena u otopinu bakrovog (II) sulfata, nakon nekog vremena bakar će se na njoj isticati u obliku crvenog premaza:

Fe0 + Cu+2SO4 → Fe+2SO4 + Cu0 .

Ali ako se srebrna ploča uroni u otopinu bakar (II) sulfata, tada neće doći do reakcije:

Ag + CuSO4 ≠ .

Za izvođenje takvih reakcija ne treba uzimati previše aktivne metale (od litijuma do natrijuma), koji su sposobni reagirati s vodom.

Stoga metali mogu reagirati s nemetalima, vodom, kiselinama i solima. U svim ovim slučajevima metali su oksidirani i redukcijski su agensi. Da bi se predvidio tok hemijskih reakcija koje uključuju metale, treba koristiti niz pomeranja metala.

Postoje tehnološka, ​​fizička, mehanička i hemijska svojstva metala. U fizičke spadaju boja, električna provodljivost. Karakteristike ove grupe takođe uključuju toplotnu provodljivost, topljivost i gustinu metala.

Mehaničke karakteristike uključuju plastičnost, elastičnost, tvrdoću, čvrstoću, viskoznost.

Hemijska svojstva metala uključuju otpornost na koroziju, rastvorljivost i oksidabilnost.

Karakteristike kao što su "fluidnost", kaljivost, zavarljivost, duktilnost su tehnološke.

Physical Properties

1. Boja. Metali ne propuštaju svjetlost kroz sebe, odnosno neprozirni su. U reflektiranom svjetlu, svaki element ima svoju nijansu - boju. Od tehničkih metala samo bakar i legure sa njim imaju boju. Preostale elemente karakterizira nijansa od srebrno-bijele do sivo-čelične.
2. Fusibility. Ova karakteristika ukazuje na sposobnost elementa da pod uticajem temperature pređe u tečno stanje iz čvrste materije. Topljivost se smatra najvažnijim svojstvom metala. U procesu zagrijavanja svi metali iz čvrstog stanja prelaze u tekuće stanje. Kada se rastopljena tvar ohladi, dolazi do obrnutog prijelaza - iz tekućeg u čvrsto stanje.
3. Električna provodljivost. Ova karakteristika ukazuje na sposobnost prenosa električne energije slobodnim elektronima. Električna provodljivost metalnih tijela je hiljadama puta veća od one nemetalnih. Kako temperatura raste, provodljivost elektriciteta se smanjuje, a kako se temperatura smanjuje, shodno tome se povećava. Treba napomenuti da će električna provodljivost legura uvijek biti niža od one bilo kojeg metala koji čini leguru.
4. Magnetna svojstva. Jasno magnetni (feromagnetni) elementi uključuju samo kobalt, nikal, željezo, kao i niz njihovih legura. Međutim, u procesu zagrijavanja do određene temperature, ove tvari gube svoj magnetizam. Pojedinačne legure željeza na sobnoj temperaturi nisu feromagnetne.
5. Toplotna provodljivost. Ova karakteristika ukazuje na sposobnost prenošenja toplote na manje zagrejano telo sa više zagrejanog tela bez vidljivog pomeranja njegovih sastavnih čestica. Visok nivo toplotne provodljivosti omogućava ravnomerno i brzo zagrevanje i hlađenje metala. Među tehničkim elementima, bakar ima najveći pokazatelj.

Metali zauzimaju posebno mjesto u hemiji. Prisutnost odgovarajućih karakteristika omogućava upotrebu određene tvari u određenom području.

Hemijska svojstva metala

1. Otpornost na koroziju. Korozija je uništavanje supstance kao rezultat elektrohemijskog ili hemijskog odnosa sa okolinom. Najčešći primjer je rđanje željeza. Otpornost na koroziju jedna je od najvažnijih prirodnih karakteristika brojnih metala. U tom smislu, supstance kao što su srebro, zlato, platina nazivaju se plemenitim. Ima visoku otpornost na koroziju Nikl i drugi obojeni metali su podložni uništavanju brže i jače od obojenih metala.
2. Oksidabilnost. Ova karakteristika ukazuje na sposobnost elementa da reaguje sa O2 pod uticajem oksidacionih sredstava.
3. Rastvorljivost. Metali koji imaju neograničenu rastvorljivost u tečnom stanju mogu formirati čvrste rastvore kada se očvrsnu. U ovim rješenjima, atomi iz jedne komponente su ugrađeni u drugu komponentu samo u određenim granicama.

Treba napomenuti da su fizička i hemijska svojstva metala jedna od glavnih karakteristika ovih elemenata.

Interakcija metala sa jednostavnim oksidantima. Odnos metala i vode, vodenih rastvora kiselina, lužina i soli. Uloga oksidnog filma i oksidacijskih proizvoda. Interakcija metala s dušičnom i koncentriranom sumpornom kiselinom.

Metali uključuju sve s-, d-, f-elemente, kao i p-elemente koji se nalaze u donjem dijelu periodnog sistema od dijagonale povučene od bora do astatina. U jednostavnim supstancama ovih elemenata ostvaruje se metalna veza. Atomi metala imaju malo elektrona u vanjskoj elektronskoj ljusci, u količini od 1, 2 ili 3. Metali pokazuju elektropozitivna svojstva i imaju nisku elektronegativnost, manju od dvije.

Metali imaju karakteristične karakteristike. To su čvrste tvari, teže od vode, s metalnim sjajem. Metali imaju visoku toplotnu i električnu provodljivost. Karakteriše ih emisija elektrona pod uticajem različitih spoljašnjih uticaja: zračenje svetlošću, pri zagrevanju, prilikom rupture (egzoelektronska emisija).

Glavna karakteristika metala je njihova sposobnost da doniraju elektrone atomima i ionima drugih supstanci. Metali su redukcioni agensi u velikoj većini slučajeva. I to je njihovo karakteristično hemijsko svojstvo. Razmotrite omjer metala prema tipičnim oksidantima, koji uključuju jednostavne tvari - nemetale, vodu, kiseline. Tabela 1 daje informacije o odnosu metala prema jednostavnim oksidantima.

Tabela 1

Odnos metala prema jednostavnim oksidantima

Svi metali reaguju sa fluorom. Izuzetak su aluminijum, gvožđe, nikl, bakar, cink u nedostatku vlage. Ovi elementi, kada reaguju sa fluorom, u početku formiraju fluoridne filmove koji štite metale od dalje reakcije.

Pod istim uslovima i razlozima, gvožđe se pasivira u reakciji sa hlorom. U odnosu na kisik, ne svi, već samo određeni metali formiraju guste zaštitne filmove oksida. Prilikom prelaska sa fluora na dušik (tabela 1), oksidacijska aktivnost se smanjuje i stoga se sve veći broj metala ne oksidira. Na primjer, samo litijum i zemnoalkalni metali reaguju sa dušikom.

Odnos metala prema vodi i vodenim rastvorima oksidacionih sredstava.

U vodenim rastvorima, redukcionu aktivnost metala karakteriše vrednost njegovog standardnog redoks potencijala. Iz cjelokupnog raspona standardnih redoks potencijala izdvaja se niz metalnih napona, što je prikazano u tabeli 2.

tabela 2

Metali za naprezanje u redovima

Oksidator	Jednačina procesa elektrode	Standardni potencijal elektrode φ 0, V	Redukciono sredstvo	Uslovna aktivnost redukcionih agenasa
Li +	Li + + e - = Li	-3,045	Li	Aktivan
Rb+	Rb + + e - = Rb	-2,925	Rb	Aktivan
K+	K + + e - = K	-2,925	K	Aktivan
Cs +	Cs + + e - = Cs	-2,923	Cs	Aktivan
Ca2+	Ca 2+ + 2e - = Ca	-2,866	Ca	Aktivan
Na+	Na + + e - = Na	-2,714	N / A	Aktivan
Mg2+	Mg 2+ +2 e - \u003d Mg	-2,363	mg	Aktivan
Al 3+	Al 3+ + 3e - = Al	-1,662	Al	Aktivan
Ti 2+	Ti 2+ + 2e - = Ti	-1,628	Ti	sri aktivnost
Mn2+	Mn 2+ + 2e - = Mn	-1,180	Mn	sri aktivnost
Cr2+	Cr 2+ + 2e - = Cr	-0,913	Cr	sri aktivnost
H2O	2H 2 O+ 2e - \u003d H 2 + 2OH -	-0,826	H 2 , pH=14	sri aktivnost
Zn2+	Zn 2+ + 2e - = Zn	-0,763	Zn	sri aktivnost
Cr3+	Cr 3+ +3e - = Cr	-0,744	Cr	sri aktivnost
Fe2+	Fe 2+ + e - \u003d Fe	-0,440	Fe	sri aktivnost
H2O	2H 2 O + e - \u003d H 2 + 2OH -	-0,413	H 2 , pH=7	sri aktivnost
CD 2+	Cd 2+ + 2e - = Cd	-0,403	CD	sri aktivnost
Co2+	Co 2+ +2 e - \u003d Co	-0,227	co	sri aktivnost
Ni2+	Ni 2+ + 2e - = Ni	-0,225	Ni	sri aktivnost
sn 2+	Sn 2+ + 2e - = Sn	-0,136	lok	sri aktivnost
Pb 2+	Pb 2+ + 2e - = Pb	-0,126	Pb	sri aktivnost
Fe3+	Fe 3+ + 3e - \u003d Fe	-0,036	Fe	sri aktivnost
H+	2H + + 2e - =H 2		H 2 , pH=0	sri aktivnost
Bi 3+	Bi 3+ + 3e - = Bi	0,215	Bi	Mala aktivna
Cu2+	Cu 2+ + 2e - = Cu	0,337	Cu	Mala aktivna
Cu+	Cu + + e - = Cu	0,521	Cu	Mala aktivna
Hg 2 2+	Hg 2 2+ + 2e - = Hg	0,788	Hg 2	Mala aktivna
Ag+	Ag + + e - = Ag	0,799	Ag	Mala aktivna
Hg2+	Hg 2+ + 2e - \u003d Hg	0,854	hg	Mala aktivna
Pt 2+	Pt 2+ + 2e - = Pt	1,2	Pt	Mala aktivna
Au 3+	Au 3+ + 3e - = Au	1,498	Au	Mala aktivna
Au +	Au++e-=Au	1,691	Au	Mala aktivna

U ovoj seriji napona date su i vrijednosti elektrodnih potencijala vodonične elektrode u kiselim (rN=0), neutralnim (rN=7), alkalnim (rN=14) medijima. Položaj određenog metala u nizu napona karakteriše njegovu sposobnost redoks interakcija u vodenim rastvorima pod standardnim uslovima. Metalni joni su oksidanti, a metali redukcioni agensi. Što se metal dalje nalazi u nizu napona, to su njegovi ioni jači oksidaciono sredstvo u vodenom rastvoru. Što je metal bliži početku reda, to je jači reduktor.

Metali su u stanju da istiskuju jedni druge iz rastvora soli. Smjer reakcije je u ovom slučaju određen njihovim međusobnim položajem u nizu napona. Treba imati na umu da aktivni metali istiskuju vodonik ne samo iz vode, već i iz bilo koje vodene otopine. Stoga se međusobno istiskivanje metala iz rastvora njihovih soli dešava samo u slučaju metala koji se nalaze u nizu napona posle magnezijuma.

Svi metali su podeljeni u tri uslovne grupe, što je prikazano u sledećoj tabeli.

Tabela 3

Uslovna podjela metala

Interakcija sa vodom. Oksidacijsko sredstvo u vodi je vodikov jon. Dakle, samo oni metali mogu biti oksidirani vodom, čiji su standardni elektrodni potencijali niži od potencijala vodikovih jona u vodi. Zavisi od pH medijuma i jeste

φ \u003d -0,059 pH.

U neutralnom okruženju (rN=7) φ = -0,41 V. Priroda interakcije metala sa vodom prikazana je u tabeli 4.

Metali s početka serije, koji imaju potencijal mnogo negativniji od -0,41 V, istiskuju vodonik iz vode. Ali već magnezijum istiskuje vodonik samo iz tople vode. Normalno, metali koji se nalaze između magnezijuma i olova ne istiskuju vodonik iz vode. Na površini ovih metala formiraju se oksidni filmovi koji imaju zaštitni učinak.

Tabela 4

Interakcija metala sa vodom u neutralnom mediju

Interakcija metala sa hlorovodoničnom kiselinom.

Oksidacijsko sredstvo u hlorovodoničnoj kiselini je vodikov jon. Standardni elektrodni potencijal vodonikovog jona je nula. Stoga svi aktivni metali i metali srednjeg djelovanja moraju reagirati s kiselinom. Samo olovo pokazuje pasivizaciju.

Tabela 5

Interakcija metala sa hlorovodoničnom kiselinom

Bakar se može otopiti u vrlo koncentriranoj hlorovodoničnoj kiselini, uprkos činjenici da pripada niskoaktivnim metalima.

Interakcija metala sa sumpornom kiselinom odvija se različito i zavisi od njene koncentracije.

Reakcija metala sa razblaženom sumpornom kiselinom. Interakcija s razrijeđenom sumpornom kiselinom odvija se na isti način kao i sa hlorovodoničnom kiselinom.

Tabela 6

Reakcija metala sa razblaženom sumpornom kiselinom

Razrijeđena sumporna kiselina oksidira svojim vodikovim jonom. On stupa u interakciju s onim metalima čiji su elektrodni potencijali niži od vodonika. Olovo se ne otapa u sumpornoj kiselini pri koncentraciji ispod 80%, budući da je sol PbSO 4 nastala interakcijom olova sa sumpornom kiselinom nerastvorljiva i stvara zaštitni film na površini metala.

Interakcija metala sa koncentriranom sumpornom kiselinom.

U koncentrovanoj sumpornoj kiselini, sumpor u oksidacionom stanju +6 deluje kao oksidaciono sredstvo. On je dio sulfatnog jona SO 4 2-. Stoga, koncentrirana kiselina oksidira sve metale čiji je standardni elektrodni potencijal manji od potencijala oksidirajućeg agensa. Najveća vrijednost elektrodnog potencijala u elektrodnim procesima koji uključuju sulfatni ion kao oksidacijsko sredstvo je 0,36 V. Kao rezultat, neki niskoaktivni metali također reagiraju s koncentriranom sumpornom kiselinom.

Za metale srednje aktivnosti (Al, Fe) dolazi do pasivizacije zbog stvaranja gustih oksidnih filmova. Kositar se oksidira u tetravalentno stanje sa stvaranjem kalaj (IV) sulfata:

Sn + 4 H 2 SO 4 (konc.) \u003d Sn (SO 4) 2 + 2SO 2 + 2H 2 O.

Tabela 7

Interakcija metala sa koncentriranom sumpornom kiselinom

Olovo oksidira u dvovalentno stanje sa stvaranjem rastvorljivog hidrosulfata olova. Živa se rastvara u vrućoj koncentrovanoj sumpornoj kiselini da bi se formirala živa (I) i živina (II) sulfata. Čak se i srebro rastvara u kipućoj koncentrovanoj sumpornoj kiselini.

Treba imati na umu da što je metal aktivniji, to je dublji stepen redukcije sumporne kiseline. Kod aktivnih metala kiselina se redukuje uglavnom u sumporovodik, iako su prisutni i drugi proizvodi. Na primjer

Zn + 2H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;

3Zn + 4H 2 SO 4 = 3ZnSO 4 + S↓ + 4H 2 O;

4Zn + 5H 2 SO 4 = 4ZnSO 4 \u003d 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O.

Interakcija metala s razrijeđenom dušičnom kiselinom.

U dušičnoj kiselini dušik u oksidacijskom stanju +5 djeluje kao oksidacijsko sredstvo. Maksimalna vrijednost elektrodnog potencijala za nitratni jon razrijeđene kiseline kao oksidacijskog sredstva je 0,96 V. Zbog tako velike vrijednosti dušična kiselina je jači oksidant od sumporne kiseline. To je vidljivo iz činjenice da dušična kiselina oksidira srebro. Kiselina se smanjuje što je dublje, što je metal aktivniji i što je kiselina razrijeđena.

Tabela 8

Reakcija metala s razrijeđenom dušičnom kiselinom

Interakcija metala s koncentriranom dušičnom kiselinom.

Koncentrirana dušična kiselina se obično reducira u dušikov dioksid. Interakcija koncentrovane azotne kiseline sa metalima prikazana je u tabeli 9.

Prilikom upotrebe kiseline u nedostatku i bez miješanja, aktivni metali je reduciraju u dušik, a metali srednje aktivnosti u ugljični monoksid.

Tabela 9

Interakcija koncentrirane dušične kiseline s metalima

Interakcija metala sa alkalnim rastvorima.

Metali se ne mogu oksidirati alkalijama. To je zbog činjenice da su alkalni metali jaka redukcijska sredstva. Stoga su njihovi ioni najslabiji oksidacijski agensi i ne pokazuju oksidirajuća svojstva u vodenim otopinama. Međutim, u prisustvu alkalija, oksidacijski učinak vode se manifestira u većoj mjeri nego u njihovom odsustvu. Zbog toga se u alkalnim otopinama metali oksidiraju vodom da nastaju hidroksidi i vodik. Ako su oksid i hidroksid amfoterna jedinjenja, tada će se rastvoriti u alkalnoj otopini. Kao rezultat toga, metali koji su pasivni u čistoj vodi snažno stupaju u interakciju sa alkalnim rastvorima.

Tabela 10

Interakcija metala sa alkalnim rastvorima

Proces rastvaranja je predstavljen u obliku dva stupnja: oksidacija metala vodom i otapanje hidroksida:

Zn + 2HOH \u003d Zn (OH) 2 ↓ + H 2;

Zn (OH) 2 ↓ + 2NaOH \u003d Na 2.

Metali se jako razlikuju po svojoj hemijskoj aktivnosti. Hemijska aktivnost metala može se grubo suditi po njegovom položaju u njemu.

Najaktivniji metali nalaze se na početku ovog reda (lijevo), najneaktivniji - na kraju (desno).
Reakcije sa jednostavnim supstancama. Metali reaguju sa nemetalima i formiraju binarna jedinjenja. Reakcioni uvjeti, a ponekad i njihovi proizvodi, uvelike se razlikuju za različite metale.
Na primjer, alkalni metali aktivno reagiraju s kisikom (uključujući i zrak) na sobnoj temperaturi stvarajući okside i perokside.

4Li + O 2 = 2Li 2 O;
2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

Metali srednje aktivnosti reagiraju s kisikom kada se zagrijavaju. U tom slučaju nastaju oksidi:

2Mg + O 2 \u003d t 2MgO.

Neaktivni metali (na primjer, zlato, platina) ne reagiraju s kisikom i stoga praktički ne mijenjaju svoj sjaj u zraku.
Većina metala, kada se zagrije sa sumpornim prahom, formira odgovarajuće sulfide:

Reakcije sa složenim supstancama. Jedinjenja svih klasa reagiraju s metalima - oksidima (uključujući vodu), kiselinama, bazama i solima.
Aktivni metali burno reagiraju s vodom na sobnoj temperaturi:

2Li + 2H 2 O \u003d 2LiOH + H 2;
Ba + 2H 2 O \u003d Ba (OH) 2 + H 2.

Površina metala kao što su magnezij i aluminij, na primjer, zaštićena je gustim filmom odgovarajućeg oksida. Ovo sprečava reakciju sa vodom. Međutim, ako se ovaj film ukloni ili se naruši njegov integritet, tada ovi metali također aktivno reagiraju. Na primjer, magnezijum u prahu reagira s vrućom vodom:

Mg + 2H 2 O \u003d 100 ° C Mg (OH) 2 + H 2.

Na povišenim temperaturama sa vodom reaguju i manje aktivni metali: Zn, Fe, Mil itd. U tom slučaju nastaju odgovarajući oksidi. Na primjer, kada se vodena para prođe preko vrućih gvozdenih strugotina, javlja se sljedeća reakcija:

3Fe + 4H 2 O \u003d t Fe 3 O 4 + 4H 2.

Metali u nizu aktivnosti do vodonika reaguju sa kiselinama (osim HNO 3) da bi formirali soli i vodonik. Aktivni metali (K, Na, Ca, Mg) reagiraju s kiselim otopinama vrlo burno (velikom brzinom):

Ca + 2HCl \u003d CaCl 2 + H 2;
2Al + 3H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2.

Neaktivni metali su često praktično netopivi u kiselinama. To je zbog stvaranja nerastvornog solnog filma na njihovoj površini. Na primjer, olovo, koje je u nizu aktivnosti do vodika, praktički se ne otapa u razrijeđenim sumpornim i klorovodičnim kiselinama zbog stvaranja filma nerastvorljivih soli (PbSO 4 i PbCl 2) na njegovoj površini.

Morate omogućiti JavaScript da biste glasali