Մետաղների միացություններ ջրի հետ. Մետաղներ. մետաղների և համաձուլվածքների ընդհանուր բնութագրերը. IV. Ավելի քիչ ակտիվ մետաղների ավելի ակտիվ մետաղների տեղաշարժը դրանց աղերի լուծույթներից

Մետաղներ ասելով հասկանում են տարրերի խումբ, որը ներկայացված է ամենապարզ նյութերի տեսքով։ Նրանք ունեն բնորոշ հատկություններ՝ բարձր էլեկտրական և ջերմային հաղորդունակություն, դիմադրության դրական ջերմաստիճանի գործակից, բարձր ճկունություն և մետաղական փայլ։

Նշենք, որ մինչ այժմ հայտնաբերված 118 քիմիական տարրերից մետաղները պետք է ներառեն.

• հողալկալիական մետաղների խմբի մեջ 6 տարր;
• ալկալային մետաղների շարքում 6 տարր;
• անցումային մետաղների շարքում 38;
• թեթեւ մետաղների խմբում 11;
• կիսամետաղների մեջ 7 տարր,
• 14 լանտանիդների և լանթանի մեջ,
• 14 ակտինիդների և ակտինիումների խմբում,
• Սահմանումից դուրս են բերիլիումը և մագնեզիումը:

Դրա հիման վրա 96 տարր պատկանում է մետաղներին։ Եկեք մանրամասն նայենք, թե ինչի հետ են արձագանքում մետաղները: Քանի որ մետաղներից շատերը արտաքին էլեկտրոնային մակարդակում ունեն փոքր թվով էլեկտրոններ՝ 1-ից 3-ը, նրանք կարող են իրենց ռեակցիաների մեծ մասում գործել որպես վերականգնող նյութեր (այսինքն՝ նրանք իրենց էլեկտրոնները նվիրաբերում են այլ տարրերին):

Ռեակցիաներ ամենապարզ տարրերով

• Բացի ոսկուց և պլատինից, բացարձակապես բոլոր մետաղները արձագանքում են թթվածնի հետ: Նշենք նաև, որ ռեակցիան տեղի է ունենում արծաթի հետ բարձր ջերմաստիճաններում, սակայն արծաթի (II) օքսիդը չի ձևավորվում նորմալ ջերմաստիճանում: Կախված մետաղի հատկություններից, թթվածնի հետ ռեակցիայի արդյունքում առաջանում են օքսիդներ, սուպերօքսիդներ և պերօքսիդներ։

Ահա քիմիական կազմավորումներից յուրաքանչյուրի օրինակներ.

1. լիթիումի օքսիդ - 4Li + O 2 \u003d 2Li 2 O;
2. կալիումի սուպերօքսիդ - K + O 2 \u003d KO 2;
3. նատրիումի պերօքսիդ - 2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2:

Պերօքսիդից օքսիդ ստանալու համար այն պետք է կրճատվի նույն մետաղով։ Օրինակ՝ Na 2 O 2 + 2Na \u003d 2Na 2 O: Ցածր ակտիվ և միջին մետաղների դեպքում նմանատիպ ռեակցիա տեղի կունենա միայն տաքացնելիս, օրինակ՝ 3Fe + 2O 2 \u003d Fe 3 O 4:

• Մետաղները ազոտի հետ կարող են փոխազդել միայն ակտիվ մետաղների հետ, սակայն միայն լիթիումը կարող է փոխազդել սենյակային ջերմաստիճանում՝ ձևավորելով նիտրիդներ՝ 6Li + N 2 \u003d 2Li 3 N, սակայն, երբ տաքացվում է, նման քիմիական ռեակցիա տեղի է ունենում 2Al + N 2 \u003d 2AlN: , 3Ca + N 2 = Ca 3 N 2:
• Բացարձակապես բոլոր մետաղները արձագանքում են ծծմբի, ինչպես նաև թթվածնի հետ, բացառությամբ ոսկու և պլատինի: Նկատի ունեցեք, որ երկաթը կարող է փոխազդել միայն ծծմբի հետ տաքացնելիս՝ առաջացնելով սուլֆիդ՝ Fe+S=FeS։
• Միայն ակտիվ մետաղները կարող են արձագանքել ջրածնի հետ: Դրանք ներառում են IA և IIA խմբերի մետաղներ, բացառությամբ բերիլիումի: Նման ռեակցիաները կարող են իրականացվել միայն տաքացնելիս՝ առաջացնելով հիդրիդներ։

  Քանի որ ջրածնի օքսիդացման աստիճանը համարվում է 1, ապա մետաղներն այս դեպքում գործում են որպես վերականգնող նյութեր՝ 2Na + H 2 \u003d 2NaH:

• Առավել ակտիվ մետաղները նույնպես արձագանքում են ածխածնի հետ։ Այս ռեակցիայի արդյունքում առաջանում են ացետիլենիդներ կամ մեթանիդներ։

Դիտարկենք, թե որ մետաղներն են արձագանքում ջրի հետ և ի՞նչ են տալիս այս ռեակցիայի արդյունքում։ Ացետիլենները ջրի հետ փոխազդելիս կտան ացետիլեն, իսկ մեթան կստացվի ջրի մեթանիդների հետ փոխազդեցության արդյունքում։ Ահա այս ռեակցիաների օրինակները.

1. Ացետիլեն - 2Na + 2C \u003d Na 2 C 2;
2. Մեթան - Na 2 C 2 + 2H 2 O \u003d 2NaOH + C 2 H 2:

Թթուների արձագանքը մետաղների հետ

Թթուներով մետաղները նույնպես կարող են տարբեր կերպ արձագանքել: Բոլոր թթուների հետ արձագանքում են միայն այն մետաղները, որոնք գտնվում են մետաղների էլեկտրաքիմիական ակտիվության շարքում ջրածնի նկատմամբ:

Բերենք փոխարինման ռեակցիայի օրինակ, որը ցույց է տալիս, թե ինչ մետաղների հետ են արձագանքում։ Մեկ այլ կերպ, նման ռեակցիան կոչվում է ռեդոքսային ռեակցիա՝ Mg + 2HCl \u003d MgCl 2 + H 2 ^:

Որոշ թթուներ կարող են նաև փոխազդել մետաղների հետ, որոնք գտնվում են ջրածնի հետևից՝ Cu + 2H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 ^ + 2H 2 O:

Նկատի ունեցեք, որ նման նոսր թթուն կարող է արձագանքել մետաղի հետ հետևյալ դասական սխեմայի համաձայն՝ Mg + H 2 SO 4 \u003d MgSO 4 + H 2 ^:

Մետաղների քիմիական հատկությունները. փոխազդեցությունը թթվածնի, հալոգենների, ծծմբի հետ և կապը ջրի, թթուների, աղերի հետ:

Մետաղների քիմիական հատկությունները պայմանավորված են նրանց ատոմների ունակությամբ՝ հեշտությամբ հրաժարվելով էլեկտրոններից արտաքին էներգիայի մակարդակից՝ վերածվելով դրական լիցքավորված իոնների։ Այսպիսով, քիմիական ռեակցիաներում մետաղները հանդես են գալիս որպես էներգետիկ վերականգնող նյութեր։ Սա նրանց հիմնական ընդհանուր քիմիական հատկությունն է:

Առանձին մետաղական տարրերի ատոմներում էլեկտրոններ նվիրելու ունակությունը տարբեր է: Որքան հեշտ է մետաղը զիջում իր էլեկտրոնները, այնքան ավելի ակտիվ է այն, և այնքան ավելի ակտիվ է փոխազդում այլ նյութերի հետ։ Հետազոտության հիման վրա բոլոր մետաղները դասավորվել են անընդմեջ՝ ըստ իրենց նվազման ակտիվության։ Այս շարքը առաջին անգամ առաջարկվել է ականավոր գիտնական Ն.Ն.Բեկետովի կողմից: Մետաղների գործունեության նման շարքը կոչվում է նաև մետաղների տեղաշարժի շարք կամ մետաղական լարումների էլեկտրաքիմիական շարք։ Այն կարծես այսպիսին է.

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

Օգտագործելով այս շարքը, կարող եք պարզել, թե որ մետաղն է մյուսի ակտիվը: Այս շարքը պարունակում է ջրածին, որը մետաղ չէ։ Նրա տեսանելի հատկությունները համեմատության համար վերցված են որպես մի տեսակ զրոյի:

Մետաղները, ունենալով վերականգնող նյութերի հատկություններ, փոխազդում են տարբեր օքսիդացնող նյութերի, հիմնականում ոչ մետաղների հետ։ Մետաղները նորմալ պայմաններում կամ տաքացնելիս փոխազդում են թթվածնի հետ՝ առաջացնելով օքսիդներ, օրինակ.

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

Այս ռեակցիայի ժամանակ մագնեզիումի ատոմները օքսիդանում են, իսկ թթվածնի ատոմները կրճատվում են։ Շարքի վերջում գտնվող ազնիվ մետաղները արձագանքում են թթվածնի հետ։ Հալոգենների հետ ռեակցիաները ակտիվորեն տեղի են ունենում, օրինակ, քլորի մեջ պղնձի այրումը.

Cu0 + Cl02 = Cu+2Cl-2

Ծծմբի հետ ռեակցիաները առավել հաճախ տեղի են ունենում տաքացման ժամանակ, օրինակ.

Fe0 + S0 = Fe + 2S-2

Mg-ով մետաղների ակտիվության շարքի ակտիվ մետաղները փոխազդում են ջրի հետ՝ առաջացնելով ալկալիներ և ջրածին.

2Na0 + 2H+2O → 2Na+OH + H02

Al-ից մինչև H2 միջին ակտիվության մետաղները ավելի ծանր պայմաններում փոխազդում են ջրի հետ և ձևավորում օքսիդներ և ջրածին.

Pb0 + H+2O Մետաղների քիմիական հատկությունները՝ փոխազդեցությունը թթվածնի հետ Pb+2O + H02.

Մետաղի՝ լուծույթում պարունակվող թթուների և աղերի հետ արձագանքելու ունակությունը կախված է նաև մետաղների տեղաշարժի շարքում նրա դիրքից։ Մետաղների տեղաշարժի շարքում ջրածնից ձախ կողմում գտնվող մետաղները սովորաբար տեղահանում են (նվազեցնում) ջրածինը նոսր թթուներից, իսկ ջրածնից աջ կողմում գտնվող մետաղները չեն տեղաշարժում այն։ Այսպիսով, ցինկը և մագնեզիումը փոխազդում են թթվային լուծույթների հետ՝ ազատելով ջրածինը և առաջացնելով աղեր, մինչդեռ պղինձը չի արձագանքում։

Mg0 + 2H+Cl → Mg+2Cl2 + H02

Zn0 + H+2SO4 → Zn+2SO4 + H02.

Այս ռեակցիաներում մետաղների ատոմները վերականգնող նյութեր են, իսկ ջրածնի իոնները՝ օքսիդացնող նյութեր։

Մետաղները փոխազդում են ջրային լուծույթների աղերի հետ։ Ակտիվ մետաղները հեռացնում են ավելի քիչ ակտիվ մետաղները աղերի բաղադրությունից: Սա կարելի է որոշել մետաղների ակտիվության շարքից։ Ռեակցիայի արտադրանքը նոր աղ և նոր մետաղ է: Այսպիսով, եթե երկաթե ափսեը ընկղմվում է պղնձի (II) սուլֆատի լուծույթի մեջ, որոշ ժամանակ անց դրա վրա պղինձը կկանգնի կարմիր ծածկույթի տեսքով.

Fe0 + Cu+2SO4 → Fe+2SO4 + Cu0:

Բայց եթե արծաթե ափսեը ընկղմվի պղնձի (II) սուլֆատի լուծույթի մեջ, ապա ոչ մի ռեակցիա չի առաջանա.

Ag + CuSO4 ≠.

Նման ռեակցիաներ իրականացնելու համար չի կարելի չափազանց ակտիվ մետաղներ ընդունել (լիթիումից մինչև նատրիում), որոնք ընդունակ են արձագանքել ջրի հետ։

Այսպիսով, մետաղները ունակ են արձագանքել ոչ մետաղների, ջրի, թթուների և աղերի հետ: Այս բոլոր դեպքերում մետաղները օքսիդացված են և վերականգնող նյութեր են։ Մետաղների հետ կապված քիմիական ռեակցիաների ընթացքը կանխատեսելու համար պետք է օգտագործվի մետաղների տեղաշարժի շարք:

Տարբերում են մետաղների տեխնոլոգիական, ֆիզիկական, մեխանիկական և քիմիական հատկությունները։ Ֆիզիկականները ներառում են գույնը, էլեկտրական հաղորդունակությունը։ Այս խմբի բնութագրերը ներառում են նաև մետաղի ջերմային հաղորդունակությունը, հալածությունը և խտությունը:

Մեխանիկական բնութագրերը ներառում են պլաստիկություն, առաձգականություն, կարծրություն, ամրություն, մածուցիկություն:

Մետաղների քիմիական հատկությունները ներառում են կոռոզիոն դիմադրություն, լուծելիություն և օքսիդացում:

Բնութագրերը, ինչպիսիք են «հեղուկությունը», կարծրությունը, եռակցվածությունը, ճկունությունը, տեխնոլոգիական են:

Ֆիզիկական հատկություններ

1. Գույն. Մետաղներն իրենց միջոցով լույս չեն փոխանցում, այսինքն՝ անթափանց են։ Արտացոլված լույսի ներքո յուրաքանչյուր տարր ունի իր երանգը` գույնը: Տեխնիկական մետաղներից գույն ունեն միայն պղինձը և դրա հետ համաձուլվածքները։ Մնացած տարրերը բնութագրվում են արծաթափայլից մինչև մոխրագույն պողպատե երանգով:
2. Ձուլունակություն. Այս բնութագիրը ցույց է տալիս ջերմաստիճանի ազդեցության տակ գտնվող տարրի կարողությունը պինդ մարմնից հեղուկ վիճակի անցնելու: Հալածությունը համարվում է մետաղների ամենակարեւոր հատկությունը։ Ջեռուցման գործընթացում պինդ վիճակից բոլոր մետաղները անցնում են հեղուկ վիճակի։ Երբ հալած նյութը սառչում է, տեղի է ունենում հակառակ անցում` հեղուկից պինդ վիճակի:
3. Էլեկտրական հաղորդունակություն. Այս բնութագիրը ցույց է տալիս ազատ էլեկտրոններով էլեկտրաէներգիա փոխանցելու ունակությունը: Մետաղական մարմինների էլեկտրական հաղորդունակությունը հազարավոր անգամ ավելի մեծ է, քան ոչ մետաղականներինը։ Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ էլեկտրաէներգիայի հաղորդունակությունը նվազում է, իսկ ջերմաստիճանի նվազման հետ համապատասխանաբար այն մեծանում է։ Հարկ է նշել, որ համաձուլվածքների էլեկտրական հաղորդունակությունը միշտ ավելի ցածր կլինի, քան համաձուլվածքը կազմող ցանկացած մետաղի:
4. Մագնիսական հատկություններ. Հստակ մագնիսական (ֆերոմագնիսական) տարրերը ներառում են միայն կոբալտը, նիկելը, երկաթը, ինչպես նաև դրանց մի շարք համաձուլվածքներ: Սակայն որոշակի ջերմաստիճանի տաքացման գործընթացում այդ նյութերը կորցնում են իրենց մագնիսականությունը։ Առանձին երկաթի համաձուլվածքներ սենյակային ջերմաստիճանում ֆերոմագնիսական չեն:
5. Ջերմային ջերմահաղորդություն. Այս հատկանիշը ցույց է տալիս ավելի տաքացած մարմնից ավելի քիչ տաքացած մարմնին ջերմություն փոխանցելու ունակությունը՝ առանց դրա բաղկացուցիչ մասնիկների տեսանելի շարժման: Ջերմահաղորդականության բարձր մակարդակը թույլ է տալիս մետաղների համաչափ և արագ տաքացում և սառեցում: Տեխնիկական տարրերից ամենաբարձր ցուցանիշն ունի պղինձը։

Քիմիայի մեջ առանձին տեղ են զբաղեցնում մետաղները։ Համապատասխան բնութագրերի առկայությունը թույլ է տալիս որոշակի նյութ օգտագործել որոշակի տարածքում:

Մետաղների քիմիական հատկությունները

1. Կոռոզիոն դիմադրություն. Կոռոզիան նյութի ոչնչացումն է շրջակա միջավայրի հետ էլեկտրաքիմիական կամ քիմիական հարաբերությունների արդյունքում: Ամենատարածված օրինակը երկաթի ժանգոտումն է։ Կոռոզիոն դիմադրությունը մի շարք մետաղների ամենակարևոր բնական բնութագրիչներից է: Այս առումով այնպիսի նյութեր, ինչպիսիք են արծաթը, ոսկին, պլատինը, կոչվում են ազնիվ: Ունի բարձր կոռոզիոն դիմադրություն Նիկելը և այլ գունավոր մետաղները ենթակա են ոչնչացման ավելի արագ և ուժեղ, քան գունավոր մետաղները:
2. Օքսիդայնություն. Այս բնութագիրը ցույց է տալիս տարրի կարողությունը O2-ի հետ օքսիդացնող նյութերի ազդեցության տակ արձագանքելու:
3. Լուծելիություն. Հեղուկ վիճակում անսահմանափակ լուծելիություն ունեցող մետաղները պնդանալիս կարող են պինդ լուծույթներ առաջացնել։ Այս լուծույթներում մի բաղադրիչի ատոմները տեղադրվում են մեկ այլ բաղադրիչի մեջ միայն որոշակի սահմաններում:

Հարկ է նշել, որ մետաղների ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները այդ տարրերի հիմնական բնութագրիչներից են։

Մետաղների փոխազդեցությունը պարզ օքսիդացնող նյութերի հետ: Մետաղների և ջրի, թթուների, ալկալիների և աղերի ջրային լուծույթների հարաբերակցությունը: Օքսիդային ֆիլմի և օքսիդացման արտադրանքի դերը: Մետաղների փոխազդեցությունը ազոտական ​​և խտացված ծծմբաթթուների հետ:

Մետաղները ներառում են բոլոր s-, d-, f-տարրերը, ինչպես նաև p-տարրերը, որոնք գտնվում են պարբերական աղյուսակի ստորին մասում՝ բորից մինչև ասատին գծված անկյունագծից։ Այս տարրերի պարզ նյութերում իրականացվում է մետաղական կապ։ Մետաղների ատոմները արտաքին էլեկտրոնային թաղանթում քիչ էլեկտրոններ ունեն՝ 1, 2 կամ 3: Մետաղներն ունեն էլեկտրադրական հատկություններ և ունեն ցածր էլեկտրաբացասականություն՝ երկուսից պակաս:

Մետաղներն ունեն բնորոշ հատկանիշներ. Սրանք պինդ մարմիններ են, ավելի ծանր, քան ջուրը, մետաղական փայլով: Մետաղներն ունեն բարձր ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակություն։ Դրանք բնութագրվում են էլեկտրոնների արտանետմամբ տարբեր արտաքին ազդեցությունների ազդեցությամբ՝ ճառագայթում լույսով, տաքացման ժամանակ, խզման ժամանակ (էկզէլեկտրոնային արտանետում)։

Մետաղների հիմնական առանձնահատկությունը էլեկտրոններ նվիրաբերելու ունակությունն է այլ նյութերի ատոմներին և իոններին։ Դեպքերի ճնշող մեծամասնությունում մետաղները նվազեցնող նյութեր են: Եվ սա նրանց բնորոշ քիմիական հատկությունն է։ Դիտարկենք մետաղների հարաբերակցությունը բնորոշ օքսիդացնող նյութերին, որոնք ներառում են պարզ նյութեր՝ ոչ մետաղներ, ջուր, թթուներ։ Աղյուսակ 1-ը տեղեկատվություն է տալիս մետաղների և պարզ օքսիդացնող նյութերի հարաբերակցության մասին:

Աղյուսակ 1

Մետաղների և պարզ օքսիդացնող նյութերի հարաբերակցությունը

Բոլոր մետաղները փոխազդում են ֆտորի հետ։ Բացառություն են կազմում ալյումինը, երկաթը, նիկելը, պղինձը, ցինկը՝ խոնավության բացակայության դեպքում։ Այս տարրերը, երբ փոխազդում են ֆտորի հետ, սկզբում ձևավորում են ֆտորային թաղանթներ, որոնք պաշտպանում են մետաղները հետագա ռեակցիաներից։

Նույն պայմաններում և պատճառներով երկաթը պասիվացվում է քլորի հետ հակազդեցությամբ։ Թթվածնի հետ կապված ոչ բոլորը, այլ միայն մի շարք մետաղներ են կազմում օքսիդների խիտ պաշտպանիչ թաղանթները։ Ֆտորից ազոտի անցնելիս (աղյուսակ 1) օքսիդացնող ակտիվությունը նվազում է, և, հետևաբար, մետաղների աճող թիվը չի օքսիդանում: Օրինակ, միայն լիթիումը և հողալկալիական մետաղները փոխազդում են ազոտի հետ։

Մետաղների և ջրի և օքսիդացնող նյութերի ջրային լուծույթների հարաբերակցությունը:

Ջրային լուծույթներում մետաղի վերականգնող ակտիվությունը բնութագրվում է նրա ստանդարտ ռեդոքս ներուժի արժեքով։ Ստանդարտ ռեդոքսային պոտենցիալների ամբողջ շարքից առանձնանում է մետաղական լարումների մի շարք, որը նշված է աղյուսակ 2-ում:

աղյուսակ 2

Շարքի լարվածության մետաղներ

Օքսիդացնող նյութ	Էլեկտրոդի գործընթացի հավասարումը	Ստանդարտ էլեկտրոդի պոտենցիալ φ 0, Վ	Կրճատող միջոց	Նվազեցնող նյութերի պայմանական գործունեությունը
Լի +	Li + + e - = Li	-3,045	Լի	Ակտիվ
Rb+	Rb + + e - = Rb	-2,925	Ռբ	Ակտիվ
K+	K + + e - = Կ	-2,925	Կ	Ակտիվ
Cs +	Cs + + e - = Cs	-2,923	Cs	Ակտիվ
Ca2+	Ca 2+ + 2e - = Ca	-2,866	Ք.ա	Ակտիվ
Na+	Na + + e - = Na	-2,714	Նա	Ակտիվ
Mg2+	Mg 2+ +2 e - \u003d Mg	-2,363	մգ	Ակտիվ
Ալ 3+	Al 3+ + 3e - = Ալ	-1,662	Ալ	Ակտիվ
Ti 2+	Ti 2+ + 2e - = Ti	-1,628	Թի	ամուսնացնել գործունեություն
Mn2+	Mn 2+ + 2e - = Mn	-1,180	Մն	ամուսնացնել գործունեություն
Cr2+	Cr 2+ + 2e - = Cr	-0,913	Քր	ամուսնացնել գործունեություն
H2O	2H 2 O+ 2e - \u003d H 2 + 2OH -	-0,826	H 2, pH=14	ամուսնացնել գործունեություն
Zn2+	Zn 2+ + 2e - = Zn	-0,763	Zn	ամուսնացնել գործունեություն
Cr3+	Cr 3+ +3e - = Cr	-0,744	Քր	ամուսնացնել գործունեություն
Fe2+	Fe 2+ + e - \u003d Fe	-0,440	Ֆե	ամուսնացնել գործունեություն
H2O	2H 2 O + e - \u003d H 2 + 2OH -	-0,413	H 2, pH=7	ամուսնացնել գործունեություն
CD 2+	Cd 2+ + 2e - = Cd	-0,403	CD	ամուսնացնել գործունեություն
Co2+	Co 2+ +2 e - \u003d Co	-0,227	ընկ	ամուսնացնել գործունեություն
Ni2+	Ni 2+ + 2e - = Ni	-0,225	Նի	ամուսնացնել գործունեություն
sn 2+	Sn 2+ + 2e - = Sn	-0,136	sn	ամուսնացնել գործունեություն
Pb 2+	Pb 2+ + 2e - = Pb	-0,126	Pb	ամուսնացնել գործունեություն
Fe3+	Fe 3+ + 3e - \u003d Fe	-0,036	Ֆե	ամուսնացնել գործունեություն
H+	2H + + 2e - =H 2		H 2, pH=0	ամուսնացնել գործունեություն
Bi 3+	Bi 3+ + 3e - = Bi	0,215	Բի	Փոքր ակտիվ
Cu2+	Cu 2+ + 2e - = Cu	0,337	Cu	Փոքր ակտիվ
Cu+	Cu + + e - = Cu	0,521	Cu	Փոքր ակտիվ
Hg 2 2+	Hg 2 2+ + 2e - = Hg	0,788	Hg 2	Փոքր ակտիվ
Ag+	Ag + + e - = Ag	0,799	Ագ	Փոքր ակտիվ
Hg2+	Hg 2+ + 2e - \u003d Hg	0,854	հգ	Փոքր ակտիվ
Pt 2+	Pt 2+ + 2e - = Pt	1,2	Պտ	Փոքր ակտիվ
Au 3+	Au 3+ + 3e - = Au	1,498	Ավ	Փոքր ակտիվ
Au +	Au++e-=Au	1,691	Ավ	Փոքր ակտիվ

Լարումների այս շարքում տրված են նաև ջրածնի էլեկտրոդի էլեկտրոդային պոտենցիալների արժեքները թթվային (рН=0), չեզոք (рН=7), ալկալային (рН=14) միջավայրերում։ Կոնկրետ մետաղի դիրքը մի շարք լարումների մեջ բնութագրում է նրա կարողությունը ջրային լուծույթներում փոխազդեցությունները օքսիդացնել ստանդարտ պայմաններում: Մետաղական իոնները օքսիդացնող նյութեր են, իսկ մետաղները՝ վերականգնող նյութեր։ Որքան հեռու է մետաղը գտնվում լարումների շարքում, այնքան ավելի ուժեղ են օքսիդացնող նյութը ջրային լուծույթում նրա իոնները: Որքան մոտ է մետաղը շարքի սկզբին, այնքան ավելի ուժեղ է այն նվազեցնող նյութը:

Մետաղները կարողանում են միմյանց տեղահանել աղի լուծույթներից։ Ռեակցիայի ուղղությունը որոշվում է այս դեպքում լարումների շարքում նրանց փոխադարձ դիրքով։ Պետք է նկատի ունենալ, որ ակտիվ մետաղները ջրածինը տեղահանում են ոչ միայն ջրից, այլև ցանկացած ջրային լուծույթից։ Ուստի մետաղների փոխադարձ տեղաշարժը դրանց աղերի լուծույթներից տեղի է ունենում միայն մագնեզիումից հետո լարումների շարքում գտնվող մետաղների դեպքում։

Բոլոր մետաղները բաժանված են երեք պայմանական խմբերի, որոնք արտացոլված են հետևյալ աղյուսակում.

Աղյուսակ 3

Մետաղների պայմանական բաժանում

Փոխազդեցություն ջրի հետ.Ջրում օքսիդացնող նյութը ջրածնի իոնն է։ Ուստի ջրով կարող են օքսիդանալ միայն այն մետաղները, որոնց ստանդարտ էլեկտրոդային պոտենցիալները ցածր են ջրածնի իոնների պոտենցիալից ջրում։ Դա կախված է միջավայրի pH-ից և է

φ \u003d -0,059 pH:

Չեզոք միջավայրում (рН=7) φ = -0,41 V. Ջրի հետ մետաղների փոխազդեցության բնույթը ներկայացված է Աղյուսակ 4-ում:

Մետաղները շարքի սկզբից, ունենալով -0,41 Վ-ից շատ ավելի բացասական պոտենցիալ, ջրածինը տեղահանում են ջրից: Բայց արդեն մագնեզիումը ջրածինը տեղահանում է միայն տաք ջրից։ Սովորաբար, մագնեզիումի և կապարի միջև տեղակայված մետաղները ջրածինը չեն տեղափոխում ջրից: Այս մետաղների մակերեսին առաջանում են օքսիդային թաղանթներ, որոնք պաշտպանիչ ազդեցություն ունեն։

Աղյուսակ 4

Մետաղների փոխազդեցությունը ջրի հետ չեզոք միջավայրում

Մետաղների փոխազդեցությունը աղաթթվի հետ.

Աղաթթվի մեջ օքսիդացնող նյութը ջրածնի իոնն է: Ջրածնի իոնի ստանդարտ էլեկտրոդի պոտենցիալը զրո է: Հետևաբար, բոլոր ակտիվ մետաղները և միջանկյալ ակտիվության մետաղները պետք է արձագանքեն թթվի հետ: Պասիվացում է դրսևորում միայն կապարը:

Աղյուսակ 5

Մետաղների փոխազդեցությունը աղաթթվի հետ

Պղինձը կարող է լուծվել շատ խտացված աղաթթվի մեջ, չնայած այն հանգամանքին, որ այն պատկանում է ցածր ակտիվ մետաղներին։

Մետաղների փոխազդեցությունը ծծմբաթթվի հետ տեղի է ունենում տարբեր կերպ և կախված է դրա կոնցենտրացիայից:

Մետաղների արձագանքը նոսր ծծմբաթթվի հետ:Նոսրած ծծմբաթթվի հետ փոխազդեցությունն իրականացվում է այնպես, ինչպես աղաթթվի հետ։

Աղյուսակ 6

Մետաղների արձագանքը նոսր ծծմբաթթվի հետ

Նոսրած ծծմբաթթուն օքսիդանում է իր ջրածնի իոնով: Այն փոխազդում է այն մետաղների հետ, որոնց էլեկտրոդների պոտենցիալները ավելի ցածր են, քան ջրածինը: Կապարը ծծմբաթթվի մեջ չի լուծվում 80%-ից ցածր կոնցենտրացիայի դեպքում, քանի որ կապարի և ծծմբաթթվի փոխազդեցության ժամանակ առաջացած PbSO 4 աղը անլուծելի է և մետաղի մակերեսի վրա պաշտպանիչ թաղանթ է ստեղծում:

Մետաղների փոխազդեցությունը խտացված ծծմբաթթվի հետ:

Խիտ ծծմբական թթուում +6 օքսիդացման վիճակում գտնվող ծծումբը հանդես է գալիս որպես օքսիդացնող նյութ։ Այն մաս է կազմում սուլֆատ իոնի SO 4 2-: Հետևաբար, խտացված թթուն օքսիդացնում է բոլոր մետաղները, որոնց ստանդարտ էլեկտրոդի պոտենցիալը փոքր է, քան օքսիդացնող նյութը: Սուլֆատ իոնը որպես օքսիդացնող նյութ ներգրավող էլեկտրոդային պրոցեսներում էլեկտրոդային ներուժի ամենաբարձր արժեքը 0,36 Վ է: Արդյունքում որոշ ցածր ակտիվ մետաղներ արձագանքում են նաև խտացված ծծմբաթթվի հետ:

Միջին ակտիվության մետաղների համար (Al, Fe) տեղի է ունենում պասիվացում՝ խիտ օքսիդ թաղանթների առաջացման պատճառով։ Անագը օքսիդացվում է մինչև քառավալենտ վիճակ՝ անագի (IV) սուլֆատի ձևավորմամբ.

Sn + 4 H 2 SO 4 (կոնկրետ) \u003d Sn (SO 4) 2 + 2SO 2 + 2H 2 O:

Աղյուսակ 7

Մետաղների փոխազդեցությունը խտացված ծծմբաթթվի հետ

Կապարը օքսիդանում է երկվալենտ վիճակի` առաջացնելով լուծվող կապարի հիդրոսուլֆատ: Սնդիկը լուծվում է տաք խտացված ծծմբաթթվի մեջ՝ առաջացնելով սնդիկի (I) և սնդիկի (II) սուլֆատներ։ Նույնիսկ արծաթը լուծվում է եռացող խտացված ծծմբաթթվի մեջ։

Պետք է նկատի ունենալ, որ որքան ակտիվ է մետաղը, այնքան խորն է ծծմբաթթվի նվազման աստիճանը։ Ակտիվ մետաղների դեպքում թթուն վերածվում է հիմնականում ջրածնի սուլֆիդի, թեև առկա են նաև այլ արտադրանքներ: օրինակ

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 \u003d 4ZnSO 4 \u003d 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O:

Մետաղների փոխազդեցությունը նոսր ազոտաթթվի հետ.

Ազոտական ​​թթուում +5 օքսիդացման վիճակում գտնվող ազոտը հանդես է գալիս որպես օքսիդացնող նյութ։ Էլեկտրոդային ներուժի առավելագույն արժեքը նոսր թթվի նիտրատ իոնի համար որպես օքսիդացնող նյութ 0,96 Վ է: Նման մեծ արժեքի շնորհիվ ազոտաթթուն ավելի ուժեղ օքսիդացնող նյութ է, քան ծծմբաթթուն: Սա ակնհայտ է նրանից, որ ազոտաթթուն օքսիդացնում է արծաթը։ Թթուն կրճատվում է այնքան խորը, այնքան ավելի ակտիվ է մետաղը և այնքան նոսրացած է թթուն:

Աղյուսակ 8

Մետաղների արձագանքը նոսր ազոտաթթվի հետ

Մետաղների փոխազդեցությունը կենտրոնացված ազոտական ​​թթվի հետ:

Խտացված ազոտական ​​թթուն սովորաբար վերածվում է ազոտի երկօքսիդի: Խտացված ազոտական ​​թթվի փոխազդեցությունը մետաղների հետ ներկայացված է աղյուսակ 9-ում:

Թթվային անբավարարությամբ և առանց խառնելու օգտագործելիս ակտիվ մետաղները այն վերածում են ազոտի, իսկ միջին ակտիվության մետաղները՝ ածխածնի օքսիդի։

Աղյուսակ 9

Խտացված ազոտական ​​թթվի փոխազդեցությունը մետաղների հետ

Մետաղների փոխազդեցությունը ալկալային լուծույթների հետ.

Մետաղները չեն կարող օքսիդացվել ալկալիներով: Դա պայմանավորված է նրանով, որ ալկալային մետաղները ուժեղ վերականգնող նյութեր են: Հետևաբար, նրանց իոնները ամենաթույլ օքսիդացնող նյութերն են և ջրային լուծույթներում օքսիդացնող հատկություն չեն ցուցաբերում։ Սակայն ալկալիների առկայության դեպքում ջրի օքսիդացնող ազդեցությունը դրսևորվում է ավելի մեծ չափով, քան դրանց բացակայության դեպքում։ Դրա շնորհիվ ալկալային լուծույթներում մետաղները ջրով օքսիդանում են՝ առաջացնելով հիդրօքսիդներ և ջրածին։ Եթե ​​օքսիդը և հիդրօքսիդը ամֆոտերային միացություններ են, ապա դրանք կլուծվեն ալկալային լուծույթում։ Արդյունքում, մետաղները, որոնք պասիվ են մաքուր ջրի մեջ, ակտիվորեն փոխազդում են ալկալային լուծույթների հետ։

Աղյուսակ 10

Մետաղների փոխազդեցությունը ալկալային լուծույթների հետ

Լուծման գործընթացը ներկայացված է երկու փուլով` մետաղի ջրով օքսիդացում և հիդրօքսիդի տարրալուծում.

Zn + 2HOH \u003d Zn (OH) 2 ↓ + H 2;

Zn (OH) 2 ↓ + 2NaOH \u003d Na 2:

Մետաղները մեծապես տարբերվում են իրենց քիմիական ակտիվությամբ։ Մետաղի քիմիական ակտիվությունը կարելի է մոտավորապես դատել՝ ըստ նրա դիրքի։

Առավել ակտիվ մետաղները գտնվում են այս շարքի սկզբում (ձախ կողմում), ամենաանգործունը՝ վերջում (աջ կողմում):
Ռեակցիաներ պարզ նյութերի հետ. Մետաղները փոխազդում են ոչ մետաղների հետ՝ առաջացնելով երկուական միացություններ։ Ռեակցիայի պայմանները և երբեմն դրանց արտադրանքը մեծապես տարբերվում են տարբեր մետաղների համար:
Այսպիսով, օրինակ, ալկալիական մետաղները ակտիվորեն արձագանքում են թթվածնի հետ (ներառյալ օդի բաղադրության մեջ) սենյակային ջերմաստիճանում օքսիդների և պերօքսիդների ձևավորմամբ:

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

Միջանկյալ ակտիվության մետաղները տաքացնելիս արձագանքում են թթվածնի հետ: Այս դեպքում առաջանում են օքսիդներ.

2Mg + O 2 \u003d t 2MgO:

Ոչ ակտիվ մետաղները (օրինակ՝ ոսկին, պլատինը) չեն արձագանքում թթվածնի հետ և, հետևաբար, գործնականում չեն փոխում իրենց փայլը օդում։
Մետաղների մեծ մասը ծծմբի փոշու հետ տաքացնելիս կազմում են համապատասխան սուլֆիդներ.

Բարդ նյութերի հետ ռեակցիաներ. Բոլոր դասերի միացությունները փոխազդում են մետաղների՝ օքսիդների (այդ թվում՝ ջրի), թթուների, հիմքերի և աղերի հետ։
Ակտիվ մետաղները դաժանորեն արձագանքում են ջրի հետ սենյակային ջերմաստիճանում.

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

Մետաղների մակերեսը, ինչպիսիք են մագնեզիումը և ալյումինը, օրինակ, պաշտպանված է համապատասխան օքսիդի խիտ թաղանթով: Սա կանխում է ջրի հետ ռեակցիան: Այնուամենայնիվ, եթե այս թաղանթը հեռացվի կամ խախտվի դրա ամբողջականությունը, ապա այդ մետաղները նույնպես ակտիվորեն արձագանքում են: Օրինակ, փոշիացված մագնեզիումը արձագանքում է տաք ջրի հետ.

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

Բարձր ջերմաստիճաններում ջրի հետ փոխազդում են նաև պակաս ակտիվ մետաղները՝ Zn, Fe, Mil և այլն։ Այս դեպքում առաջանում են համապատասխան օքսիդներ։ Օրինակ, երբ ջրի գոլորշին անցնում է տաք երկաթի բեկորների վրայով, տեղի է ունենում հետևյալ ռեակցիան.

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

Մինչև ջրածնի ակտիվության շարքի մետաղները փոխազդում են թթուների հետ (բացի HNO 3-ից)՝ առաջացնելով աղեր և ջրածին։ Ակտիվ մետաղները (K, Na, Ca, Mg) շատ բուռն արձագանքում են թթվային լուծույթների հետ (բարձր արագությամբ).

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

Ոչ ակտիվ մետաղները հաճախ գործնականում չեն լուծվում թթուներում: Դա պայմանավորված է դրանց մակերեսի վրա չլուծվող աղի թաղանթի ձևավորմամբ: Օրինակ՝ կապարը, որը գտնվում է մինչև ջրածնի ակտիվության շարքում, գործնականում չի լուծվում նոսր ծծմբային և աղաթթուներում՝ իր մակերեսին չլուծվող աղերի թաղանթի (PbSO 4 և PbCl 2) ձևավորման պատճառով։

Քվեարկելու համար պետք է միացված լինի JavaScript-ը