สารประกอบของโลหะกับน้ำ โลหะ: ลักษณะทั่วไปของโลหะและโลหะผสม IV. การแทนที่โดยโลหะออกฤทธิ์มากขึ้นของโลหะที่ออกฤทธิ์น้อยกว่าจากสารละลายของเกลือ

โดยโลหะหมายถึงกลุ่มของธาตุซึ่งนำเสนอในรูปแบบของสารที่ง่ายที่สุด มีคุณสมบัติเฉพาะ ได้แก่ การนำไฟฟ้าและความร้อนสูง ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานอุณหภูมิที่เป็นบวก ความเหนียวสูง และความมันวาวของโลหะ

โปรดทราบว่าจากองค์ประกอบทางเคมี 118 ชนิดที่ค้นพบจนถึงขณะนี้ โลหะควรรวมถึง:

• ในหมู่โลหะอัลคาไลน์เอิร์ ธ 6 ธาตุ;
• ท่ามกลางโลหะอัลคาไล 6 ธาตุ;
• ท่ามกลางโลหะทรานซิชัน 38;
• ในกลุ่มโลหะเบา 11;
• ท่ามกลางธาตุ 7 ธาตุ
• 14 ในหมู่แลนทาไนด์และแลนทานัม
• 14 ในกลุ่มแอกทิไนด์และแอกทิเนียม
• นอกคำจำกัดความคือเบริลเลียมและแมกนีเซียม

จากสิ่งนี้ 96 องค์ประกอบเป็นของโลหะ มาดูกันดีกว่าว่าโลหะทำปฏิกิริยากับอะไร เนื่องจากโลหะส่วนใหญ่มีอิเล็กตรอนจำนวนน้อยตั้งแต่ 1 ถึง 3 ในระดับอิเล็กทรอนิกส์ภายนอก จึงสามารถทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์ในปฏิกิริยาส่วนใหญ่ได้ (นั่นคือ พวกมันบริจาคอิเล็กตรอนให้กับองค์ประกอบอื่นๆ)

ปฏิกิริยากับองค์ประกอบที่ง่ายที่สุด

• นอกจากทองคำและแพลตตินั่มแล้ว โลหะทั้งหมดทำปฏิกิริยากับออกซิเจนอย่างแน่นอน โปรดทราบว่าปฏิกิริยาเกิดขึ้นกับเงินที่อุณหภูมิสูง แต่ซิลเวอร์ (II) ออกไซด์จะไม่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิปกติ ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของโลหะอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยากับออกซิเจน, ออกไซด์, ซูเปอร์ออกไซด์และเปอร์ออกไซด์

ต่อไปนี้คือตัวอย่างของการก่อตัวทางเคมีแต่ละแบบ:

1. ลิเธียมออกไซด์ - 4Li + O 2 \u003d 2Li 2 O;
2. โพแทสเซียมซูเปอร์ออกไซด์ - K + O 2 \u003d KO 2;
3. โซเดียมเปอร์ออกไซด์ - 2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

จะต้องลดปริมาณออกไซด์ด้วยโลหะชนิดเดียวกันเพื่อให้ได้ออกไซด์จากเปอร์ออกไซด์ ตัวอย่างเช่น Na 2 O 2 + 2Na \u003d 2Na 2 O ด้วยโลหะที่มีปฏิกิริยาต่ำและปานกลาง ปฏิกิริยาที่คล้ายกันจะเกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อนเท่านั้นเช่น: 3Fe + 2O 2 \u003d Fe 3 O 4

• โลหะสามารถทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนได้เฉพาะกับโลหะที่ออกฤทธิ์ อย่างไรก็ตาม ลิเธียมเท่านั้นที่สามารถโต้ตอบได้ที่อุณหภูมิห้อง ทำให้เกิดไนไตรด์ - 6Li + N 2 \u003d 2Li 3 N อย่างไรก็ตาม เมื่อถูกความร้อน ปฏิกิริยาเคมีดังกล่าวจะเกิดขึ้น 2Al + N 2 \u003d 2AlN , 3Ca + N 2 = Ca 3 N 2 .
• โลหะทุกชนิดทำปฏิกิริยากับกำมะถัน เช่นเดียวกับออกซิเจน ยกเว้นทองคำและแพลตตินั่ม โปรดทราบว่าเหล็กสามารถโต้ตอบได้เมื่อถูกความร้อนด้วยกำมะถันเท่านั้น ทำให้เกิดซัลไฟด์: Fe+S=FeS
• เฉพาะโลหะที่ออกฤทธิ์สามารถทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนได้ ซึ่งรวมถึงโลหะของกลุ่ม IA และ IIA ยกเว้นเบริลเลียม ปฏิกิริยาดังกล่าวสามารถทำได้เฉพาะเมื่อถูกความร้อน ก่อตัวเป็นไฮไดรด์

  เนื่องจากพิจารณาสถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจน 1 แล้วโลหะในกรณีนี้ทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์: 2Na + H 2 \u003d 2NaH

• โลหะที่มีปฏิกิริยามากที่สุดยังทำปฏิกิริยากับคาร์บอนด้วย อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยานี้ เกิดอะเซทิลีไนด์หรือเมทาไนด์

พิจารณาว่าโลหะใดทำปฏิกิริยากับน้ำและให้อะไรจากปฏิกิริยานี้ อะเซทิลีนเมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำจะให้อะเซทิลีนและมีเทนจากปฏิกิริยาของน้ำกับเมทาไนด์ นี่คือตัวอย่างปฏิกิริยาเหล่านี้:

1. อะเซทิลีน - 2Na + 2C \u003d Na 2 C 2;
2. มีเทน - นา 2 C 2 + 2H 2 O \u003d 2NaOH + C 2 H 2

ปฏิกิริยาของกรดกับโลหะ

โลหะที่มีกรดสามารถทำปฏิกิริยาได้ต่างกัน สำหรับกรดทั้งหมด เฉพาะโลหะเหล่านั้นที่ทำปฏิกิริยาซึ่งอยู่ในชุดของกิจกรรมทางเคมีไฟฟ้าของโลหะต่อไฮโดรเจน

มายกตัวอย่างของปฏิกิริยาการแทนที่ ซึ่งแสดงว่าโลหะทำปฏิกิริยากับอะไร ในอีกทางหนึ่ง ปฏิกิริยาดังกล่าวเรียกว่าปฏิกิริยารีดอกซ์: Mg + 2HCl \u003d MgCl 2 + H 2 ^

กรดบางชนิดสามารถโต้ตอบกับโลหะที่อยู่หลังไฮโดรเจนได้: Cu + 2H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 ^ + 2H 2 O

โปรดทราบว่ากรดเจือจางดังกล่าวสามารถทำปฏิกิริยากับโลหะได้ตามรูปแบบคลาสสิกต่อไปนี้: Mg + H 2 SO 4 \u003d MgSO 4 + H 2 ^

คุณสมบัติทางเคมีของโลหะ: ปฏิกิริยากับออกซิเจน ฮาโลเจน กำมะถัน และความสัมพันธ์กับน้ำ กรด เกลือ

คุณสมบัติทางเคมีของโลหะเกิดจากความสามารถของอะตอมในการบริจาคอิเล็กตรอนจากระดับพลังงานภายนอกอย่างง่ายดาย และกลายเป็นไอออนที่มีประจุบวก ดังนั้น ในปฏิกิริยาเคมี โลหะทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์ที่มีพลัง นี่คือคุณสมบัติทางเคมีทั่วไปของพวกมัน

ความสามารถในการบริจาคอิเล็กตรอนในอะตอมของธาตุโลหะแต่ละธาตุนั้นแตกต่างกัน ยิ่งโลหะปล่อยอิเลคตรอนได้ง่ายกว่า ก็ยิ่งมีแอกทีฟมากขึ้นเท่านั้น และยิ่งทำปฏิกิริยากับสารอื่นๆ ได้แรงขึ้น จากการวิจัยพบว่าโลหะทั้งหมดถูกจัดเรียงเป็นแถวตามกิจกรรมที่ลดลง ชุดนี้เสนอครั้งแรกโดยนักวิทยาศาสตร์ดีเด่น N. N. Beketov ชุดกิจกรรมของโลหะดังกล่าวเรียกอีกอย่างว่าชุดการกระจัดของโลหะหรือชุดไฟฟ้าเคมีของแรงดันไฟฟ้าโลหะ ดูเหมือนว่านี้:

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

เมื่อใช้ซีรีส์นี้ คุณจะค้นหาได้ว่าโลหะใดมีสถานะเป็นโลหะอื่น ชุดนี้ประกอบด้วยไฮโดรเจนซึ่งไม่ใช่โลหะ คุณสมบัติที่มองเห็นได้นั้นถูกนำมาเปรียบเทียบเป็นศูนย์

มีคุณสมบัติของตัวรีดิวซ์ โลหะทำปฏิกิริยากับตัวออกซิไดซ์ต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับอโลหะ โลหะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนภายใต้สภาวะปกติหรือเมื่อถูกความร้อนจนเกิดออกไซด์ ตัวอย่างเช่น

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

ในปฏิกิริยานี้ อะตอมของแมกนีเซียมจะถูกออกซิไดซ์และอะตอมของออกซิเจนจะลดลง โลหะมีตระกูลที่ปลายแถวทำปฏิกิริยากับออกซิเจน ปฏิกิริยากับฮาโลเจนเกิดขึ้นอย่างแข็งขัน ตัวอย่างเช่น การเผาไหม้ของทองแดงในคลอรีน:

Cu0 + Cl02 = Cu+2Cl-2

ปฏิกิริยากับกำมะถันมักเกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อน ตัวอย่างเช่น

Fe0 + S0 = Fe+2S-2

โลหะออกฤทธิ์ในชุดกิจกรรมของโลหะในหน่วย Mg ทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อสร้างด่างและไฮโดรเจน:

2Na0 + 2H+2O → 2Na+OH + H02

โลหะที่มีฤทธิ์ปานกลางจาก Al ถึง H2 ทำปฏิกิริยากับน้ำภายใต้สภาวะที่รุนแรงกว่าและเกิดออกไซด์และไฮโดรเจน:

Pb0 + H+2O คุณสมบัติทางเคมีของโลหะ: อันตรกิริยากับออกซิเจน Pb+2O + H02

ความสามารถของโลหะในการทำปฏิกิริยากับกรดและเกลือในสารละลายยังขึ้นอยู่กับตำแหน่งของโลหะในชุดการกระจัดของโลหะด้วย โลหะทางด้านซ้ายของไฮโดรเจนในชุดการกระจัดของโลหะมักจะแทนที่ (ลด) ไฮโดรเจนจากกรดเจือจาง และโลหะทางด้านขวาของไฮโดรเจนจะไม่แทนที่ ดังนั้นสังกะสีและแมกนีเซียมทำปฏิกิริยากับสารละลายกรด ปล่อยไฮโดรเจนและเกิดเกลือขึ้น ในขณะที่ทองแดงไม่ทำปฏิกิริยา

Mg0 + 2H+Cl → Mg+2Cl2 + H02

Zn0 + H+2SO4 → Zn+2SO4 + H02

อะตอมของโลหะในปฏิกิริยาเหล่านี้คือตัวรีดิวซ์ และไฮโดรเจนไอออนเป็นตัวออกซิไดซ์

โลหะทำปฏิกิริยากับเกลือในสารละลายที่เป็นน้ำ โลหะแอคทีฟจะแทนที่โลหะที่มีปฏิกิริยาน้อยกว่าจากองค์ประกอบของเกลือ สามารถกำหนดได้จากชุดกิจกรรมของโลหะ ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาคือเกลือใหม่และโลหะใหม่ ดังนั้นหากแผ่นเหล็กจุ่มลงในสารละลายของคอปเปอร์ (II) ซัลเฟต หลังจากนั้นครู่หนึ่ง ทองแดงจะโดดเด่นกว่ามันในรูปของสารเคลือบสีแดง:

Fe0 + Cu+2SO4 → Fe+2SO4 + Cu0 .

แต่ถ้าแผ่นเงินจุ่มลงในสารละลายของคอปเปอร์ (II) ซัลเฟตจะไม่มีปฏิกิริยาเกิดขึ้น:

Ag + CuSO4 ≠ .

ในการทำปฏิกิริยาดังกล่าว ไม่ควรใช้โลหะที่มีฤทธิ์มากเกินไป (จากลิเธียมถึงโซเดียม) ซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับน้ำได้

ดังนั้นโลหะสามารถทำปฏิกิริยากับอโลหะ น้ำ กรดและเกลือได้ ในกรณีเหล่านี้ โลหะจะถูกออกซิไดซ์และเป็นตัวรีดิวซ์ ในการทำนายเส้นทางของปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับโลหะ ควรใช้ชุดการกระจัดของโลหะ

มีคุณสมบัติทางเทคโนโลยี ทางกายภาพ ทางกล และทางเคมีของโลหะ ลักษณะทางกายภาพ ได้แก่ สี การนำไฟฟ้า ลักษณะเฉพาะของกลุ่มนี้ยังรวมถึงค่าการนำความร้อน การหลอมละลาย และความหนาแน่นของโลหะ

ลักษณะทางกล ได้แก่ ความเป็นพลาสติก ความยืดหยุ่น ความแข็ง ความแข็งแรง ความหนืด

คุณสมบัติทางเคมีของโลหะได้แก่ ความต้านทานการกัดกร่อน ความสามารถในการละลาย และความสามารถในการออกซิไดซ์

ลักษณะเช่น "ความลื่นไหล" ความสามารถในการชุบแข็ง ความสามารถในการเชื่อม ความเหนียว เป็นเทคโนโลยี

คุณสมบัติทางกายภาพ

1. สี. โลหะไม่ส่งแสงผ่านตัวเองนั่นคือทึบแสง ในแสงสะท้อน แต่ละองค์ประกอบจะมีสีเป็นของตัวเอง ในบรรดาโลหะทางเทคนิค มีเพียงทองแดงและโลหะผสมเท่านั้นที่มีสี องค์ประกอบที่เหลือมีลักษณะเป็นเงาตั้งแต่สีเงินขาวไปจนถึงเหล็กสีเทา
2. หลอมละลายได้ ลักษณะนี้บ่งบอกถึงความสามารถขององค์ประกอบภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิที่จะผ่านเข้าสู่สถานะของเหลวจากของแข็ง การหลอมเหลวถือเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของโลหะ ในกระบวนการให้ความร้อน โลหะทั้งหมดจากสถานะของแข็งจะผ่านเข้าสู่สถานะของเหลว เมื่อสารหลอมเหลวถูกทำให้เย็นลง จะเกิดการเปลี่ยนแปลงย้อนกลับ - จากของเหลวเป็นสถานะของแข็ง
3. การนำไฟฟ้า ลักษณะนี้บ่งบอกถึงความสามารถในการถ่ายโอนไฟฟ้าด้วยอิเล็กตรอนอิสระ ค่าการนำไฟฟ้าของตัวโลหะมีค่ามากกว่าตัวนำที่ไม่ใช่โลหะหลายพันเท่า เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ค่าการนำไฟฟ้าจะลดลง และเมื่ออุณหภูมิลดลง ค่าการนำไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย ควรสังเกตว่าค่าการนำไฟฟ้าของโลหะผสมจะต่ำกว่าค่าการนำไฟฟ้าของโลหะใดๆ ที่ประกอบเป็นโลหะผสมเสมอ
4. คุณสมบัติของแม่เหล็ก องค์ประกอบที่เป็นแม่เหล็ก (เฟอร์โรแมกเนติก) อย่างชัดเจนประกอบด้วยโคบอลต์ นิกเกิล เหล็ก และโลหะผสมอีกจำนวนหนึ่งเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ในกระบวนการให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด สารเหล่านี้จะสูญเสียความเป็นแม่เหล็ก โลหะผสมเหล็กแต่ละชนิดที่อุณหภูมิห้องไม่เป็นแม่เหล็ก
5. การนำความร้อน ลักษณะนี้บ่งชี้ถึงความสามารถในการถ่ายเทความร้อนไปยังวัตถุที่มีความร้อนน้อยกว่าจากวัตถุที่มีความร้อนมากกว่าโดยที่อนุภาคที่เป็นส่วนประกอบมองเห็นได้โดยไม่เคลื่อนที่ ค่าการนำความร้อนระดับสูงช่วยให้ความร้อนและความเย็นของโลหะเป็นไปอย่างสม่ำเสมอและรวดเร็ว ในบรรดาองค์ประกอบทางเทคนิค ทองแดงมีตัวบ่งชี้สูงสุด

โลหะครอบครองสถานที่แยกต่างหากในวิชาเคมี การมีคุณสมบัติที่เหมาะสมทำให้สามารถใช้สารเฉพาะได้ในบางพื้นที่

คุณสมบัติทางเคมีของโลหะ

1. ทนต่อการกัดกร่อน การกัดกร่อนคือการทำลายของสารอันเป็นผลมาจากความสัมพันธ์ทางเคมีไฟฟ้าหรือเคมีกับสิ่งแวดล้อม ตัวอย่างที่พบบ่อยที่สุดคือการเกิดสนิมของเหล็ก ความต้านทานการกัดกร่อนถือเป็นหนึ่งในคุณสมบัติทางธรรมชาติที่สำคัญที่สุดของโลหะหลายชนิด ในเรื่องนี้ สารเช่น เงิน ทอง แพลตตินั่ม เรียกว่ามีเกียรติ มีความต้านทานการกัดกร่อนสูง นิกเกิลและโลหะนอกกลุ่มเหล็กอื่นๆ อาจถูกทำลายได้เร็วกว่าและแข็งแกร่งกว่าโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก
2. ความสามารถในการออกซิไดซ์ ลักษณะนี้บ่งบอกถึงความสามารถขององค์ประกอบในการทำปฏิกิริยากับ O2 ภายใต้อิทธิพลของตัวออกซิไดซ์
3. ความสามารถในการละลาย โลหะที่มีความสามารถในการละลายได้ไม่จำกัดในสถานะของเหลวสามารถสร้างสารละลายที่เป็นของแข็งได้เมื่อทำให้แข็งตัว ในการแก้ปัญหาเหล่านี้ อะตอมจากส่วนประกอบหนึ่งจะถูกฝังอยู่ในส่วนประกอบอื่นภายในขอบเขตที่กำหนดเท่านั้น

ควรสังเกตว่าคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของโลหะเป็นคุณสมบัติหลักขององค์ประกอบเหล่านี้อย่างใดอย่างหนึ่ง

ปฏิกิริยาของโลหะกับตัวออกซิไดซ์อย่างง่าย อัตราส่วนของโลหะต่อน้ำ สารละลายที่เป็นน้ำของกรด ด่าง และเกลือ บทบาทของฟิล์มออกไซด์และผลิตภัณฑ์ออกซิเดชัน ปฏิกิริยาของโลหะกับกรดไนตริกและกรดซัลฟิวริกเข้มข้น

โลหะรวมถึงองค์ประกอบ s-, d-, f-element และ p-element ทั้งหมดที่อยู่ในส่วนล่างของตารางธาตุจากแนวทแยงที่ดึงจากโบรอนไปยังแอสทาทีน ในสารอย่างง่ายขององค์ประกอบเหล่านี้ จะทำให้เกิดพันธะโลหะ อะตอมของโลหะมีอิเล็กตรอนน้อยในเปลือกอิเล็กตรอนชั้นนอกจำนวน 1, 2 หรือ 3 โลหะมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าและมีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ต่ำ น้อยกว่าสอง

โลหะมีลักษณะเฉพาะ เหล่านี้เป็นของแข็งที่หนักกว่าน้ำและมีเงาเป็นโลหะ โลหะมีค่าการนำความร้อนและไฟฟ้าสูง พวกมันมีลักษณะเฉพาะโดยการปล่อยอิเล็กตรอนภายใต้อิทธิพลของอิทธิพลภายนอกต่างๆ: การฉายรังสีด้วยแสง, ในระหว่างการให้ความร้อน, ระหว่างการแตก (การปล่อย exoelectronic)

คุณสมบัติหลักของโลหะคือความสามารถในการบริจาคอิเล็กตรอนให้กับอะตอมและไอออนของสารอื่นๆ โลหะเป็นสารรีดิวซ์ในกรณีส่วนใหญ่ และนี่คือคุณสมบัติทางเคมีเฉพาะของพวกมัน พิจารณาอัตราส่วนของโลหะต่อสารออกซิไดซ์ทั่วไป ซึ่งรวมถึงสารอย่างง่าย - อโลหะ, น้ำ, กรด ตารางที่ 1 ให้ข้อมูลเกี่ยวกับอัตราส่วนของโลหะต่อสารออกซิไดซ์อย่างง่าย

ตารางที่ 1

อัตราส่วนของโลหะต่อสารออกซิไดซ์อย่างง่าย

โลหะทั้งหมดทำปฏิกิริยากับฟลูออรีน ข้อยกเว้นคืออลูมิเนียม เหล็ก นิกเกิล ทองแดง สังกะสีในกรณีที่ไม่มีความชื้น องค์ประกอบเหล่านี้ เมื่อทำปฏิกิริยากับฟลูออรีน ในขั้นต้นจะสร้างฟิล์มฟลูออไรด์ที่ป้องกันโลหะจากปฏิกิริยาต่อไป

ภายใต้สภาวะและเหตุผลเดียวกัน ธาตุเหล็กจะไม่เกิดปฏิกิริยากับคลอรีน ในแง่ของออกซิเจน ไม่ใช่ทั้งหมด แต่มีโลหะจำนวนหนึ่งเท่านั้นที่สร้างฟิล์มป้องกันออกไซด์ที่มีความหนาแน่นสูง เมื่อเปลี่ยนจากฟลูออรีนเป็นไนโตรเจน (ตารางที่ 1) กิจกรรมออกซิไดซ์จะลดลง ดังนั้นโลหะจำนวนมากขึ้นจะไม่ถูกออกซิไดซ์ ตัวอย่างเช่น เฉพาะโลหะลิเธียมและอัลคาไลน์เอิร์ธที่ทำปฏิกิริยากับไนโตรเจน

อัตราส่วนของโลหะต่อน้ำและสารละลายในน้ำของตัวออกซิไดซ์

ในสารละลายที่เป็นน้ำ กิจกรรมการรีดิวซ์ของโลหะจะมีลักษณะเฉพาะด้วยค่าศักย์ไฟฟ้ารีดอกซ์มาตรฐาน จากช่วงศักย์ไฟฟ้ารีดอกซ์มาตรฐานทั้งหมด ชุดของแรงดันไฟฟ้าโลหะจะแตกต่างออกไป ซึ่งแสดงไว้ในตารางที่ 2

ตารางที่ 2

โลหะความเค้นแถว

ออกซิไดซ์	สมการกระบวนการอิเล็กโทรด	ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐาน φ 0, V	ตัวรีดิวซ์	กิจกรรมตามเงื่อนไขของตัวรีดิวซ์
หลี่ +	Li + + e - = Li	-3,045	หลี่	คล่องแคล่ว
Rb+	Rb + + e - = Rb	-2,925	Rb	คล่องแคล่ว
K+	K + + e - = K	-2,925	K	คล่องแคล่ว
Cs+	Cs + + e - = Cs	-2,923	Cs	คล่องแคล่ว
Ca2+	Ca 2+ + 2e - = Ca	-2,866	Ca	คล่องแคล่ว
นา+	นา + + อี - = นา	-2,714	นา	คล่องแคล่ว
Mg2+	Mg 2+ +2 e - \u003d Mg	-2,363	มก.	คล่องแคล่ว
อัล 3+	อัล 3+ + 3e - = อัล	-1,662	อัล	คล่องแคล่ว
Ti 2+	Ti 2+ + 2e - = Ti	-1,628	Ti	พุธ กิจกรรม
Mn2+	Mn 2+ + 2e - = Mn	-1,180	มิน	พุธ กิจกรรม
Cr2+	Cr 2+ + 2e - = Cr	-0,913	Cr	พุธ กิจกรรม
H2O	2H 2 O+ 2e - \u003d H 2 + 2OH -	-0,826	H 2 , pH=14	พุธ กิจกรรม
Zn2+	Zn 2+ + 2e - = Zn	-0,763	สังกะสี	พุธ กิจกรรม
Cr3+	Cr 3+ +3e - = Cr	-0,744	Cr	พุธ กิจกรรม
เฟ2+	เฟ 2+ + e - \u003d เฟ	-0,440	เฟ	พุธ กิจกรรม
H2O	2H 2 O + e - \u003d H 2 + 2OH -	-0,413	H 2 , pH=7	พุธ กิจกรรม
ซีดี 2+	Cd 2+ + 2e - = Cd	-0,403	ซีดี	พุธ กิจกรรม
Co2+	Co 2+ +2 e - \u003d Co	-0,227	co	พุธ กิจกรรม
Ni2+	Ni 2+ + 2e - = Ni	-0,225	นิ	พุธ กิจกรรม
sn 2+	Sn 2+ + 2e - = Sn	-0,136	sn	พุธ กิจกรรม
PB 2+	Pb 2+ + 2e - = Pb	-0,126	พีบี	พุธ กิจกรรม
เฟ3+	เฟ 3+ + 3e - \u003d เฟ	-0,036	เฟ	พุธ กิจกรรม
H+	2H + + 2e - =H 2		H 2 , pH=0	พุธ กิจกรรม
ไบ 3+	Bi 3+ + 3e - = Bi	0,215	บี	แอคทีฟน้อย
Cu2+	Cu 2+ + 2e - = Cu	0,337	Cu	แอคทีฟน้อย
ลูกบาศ์ก+	Cu + + e - = Cu	0,521	Cu	แอคทีฟน้อย
ปรอท 2 2+	Hg 2 2+ + 2e - = Hg	0,788	ปรอท2	แอคทีฟน้อย
Ag+	Ag + + e - = Ag	0,799	Ag	แอคทีฟน้อย
Hg2+	Hg 2+ + 2e - \u003d Hg	0,854	hg	แอคทีฟน้อย
Pt 2+	Pt 2+ + 2e - = Pt	1,2	ปตท	แอคทีฟน้อย
ออ 3+	Au 3+ + 3e - = Au	1,498	Au	แอคทีฟน้อย
ออ +	Au++e-=Au	1,691	Au	แอคทีฟน้อย

ในชุดของแรงดันไฟฟ้านี้ ค่าศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดไฮโดรเจนในสื่อที่เป็นกรด (рН=0), เป็นกลาง (рН=7), อัลคาไลน์ (рН=14) จะได้รับด้วย ตำแหน่งของโลหะชนิดใดชนิดหนึ่งในชุดของแรงดันไฟฟ้าแสดงถึงความสามารถในการทำปฏิกิริยารีดอกซ์ในสารละลายที่เป็นน้ำภายใต้สภาวะมาตรฐาน ไอออนของโลหะเป็นตัวออกซิไดซ์และโลหะเป็นตัวรีดิวซ์ ยิ่งโลหะอยู่ในชุดของแรงดันไฟฟ้ามากเท่าใด ตัวออกซิไดซ์ที่แรงกว่าในสารละลายที่เป็นน้ำก็คือไอออนของโลหะ ยิ่งโลหะอยู่ใกล้กับจุดเริ่มต้นของแถวมากเท่าใด ตัวรีดิวซ์ก็จะยิ่งแข็งแกร่งมากขึ้นเท่านั้น

โลหะสามารถแทนที่กันได้จากสารละลายเกลือ ในกรณีนี้ทิศทางของปฏิกิริยาจะถูกกำหนดโดยตำแหน่งร่วมกันในอนุกรมของแรงดันไฟฟ้า ควรระลึกไว้เสมอว่าโลหะที่ออกฤทธิ์จะแทนที่ไฮโดรเจนไม่เพียงแต่จากน้ำเท่านั้น แต่ยังรวมถึงจากสารละลายที่เป็นน้ำด้วย ดังนั้นการกระจัดร่วมกันของโลหะจากสารละลายของเกลือจึงเกิดขึ้นเฉพาะในกรณีของโลหะที่อยู่ในชุดของแรงดันไฟฟ้าหลังแมกนีเซียม

โลหะทั้งหมดแบ่งออกเป็นสามกลุ่มตามเงื่อนไข ซึ่งแสดงในตารางต่อไปนี้

ตารางที่ 3

การแบ่งตัวแบบมีเงื่อนไขของโลหะ

ปฏิสัมพันธ์กับน้ำตัวออกซิไดซ์ในน้ำคือไฮโดรเจนไอออน ดังนั้น เฉพาะโลหะเหล่านั้นเท่านั้นที่สามารถออกซิไดซ์โดยน้ำ ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานซึ่งต่ำกว่าศักยภาพของไฮโดรเจนไอออนในน้ำ ขึ้นอยู่กับ pH ของตัวกลางและเป็น

φ \u003d -0.059 pH

ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง (рН=7) φ = -0.41 V. ธรรมชาติของอันตรกิริยาของโลหะกับน้ำแสดงไว้ในตารางที่ 4

โลหะตั้งแต่ต้นซีรีส์ซึ่งมีศักยภาพเป็นลบมากกว่า -0.41 V มาก แทนที่ไฮโดรเจนจากน้ำ แต่แมกนีเซียมจะแทนที่ไฮโดรเจนจากน้ำร้อนเท่านั้น โดยปกติ โลหะที่อยู่ระหว่างแมกนีเซียมกับตะกั่วจะไม่แทนที่ไฮโดรเจนจากน้ำ ฟิล์มออกไซด์ถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิวของโลหะเหล่านี้ ซึ่งมีผลในการป้องกัน

ตารางที่ 4

ปฏิกิริยาของโลหะกับน้ำในตัวกลางที่เป็นกลาง

ปฏิกิริยาของโลหะกับกรดไฮโดรคลอริก

ตัวออกซิไดซ์ในกรดไฮโดรคลอริกคือไฮโดรเจนไอออน ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของไฮโดรเจนไอออนเป็นศูนย์ ดังนั้นโลหะที่มีฤทธิ์และโลหะที่มีฤทธิ์ปานกลางต้องทำปฏิกิริยากับกรด ตะกั่วแสดงทู่เท่านั้น

ตารางที่ 5

ปฏิกิริยาของโลหะกับกรดไฮโดรคลอริก

ทองแดงสามารถละลายได้ในกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น แม้ว่าจะเป็นโลหะที่มีปฏิกิริยาต่ำก็ตาม

ปฏิกิริยาของโลหะกับกรดซัลฟิวริกนั้นแตกต่างกันและขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของโลหะนั้น

ปฏิกิริยาของโลหะกับกรดซัลฟิวริกเจือจางปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกเจือจางจะดำเนินการในลักษณะเดียวกับกรดไฮโดรคลอริก

ตารางที่ 6

ปฏิกิริยาของโลหะกับกรดซัลฟิวริกเจือจาง

กรดซัลฟิวริกเจือจางออกซิไดซ์ด้วยไฮโดรเจนไอออน มันทำปฏิกิริยากับโลหะเหล่านั้นที่มีศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่าไฮโดรเจน ตะกั่วไม่ละลายในกรดซัลฟิวริกที่ความเข้มข้นต่ำกว่า 80% เนื่องจากเกลือ PbSO 4 เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาของตะกั่วกับกรดซัลฟิวริกจะไม่ละลายน้ำและสร้างฟิล์มป้องกันบนพื้นผิวโลหะ

ปฏิกิริยาของโลหะกับกรดซัลฟิวริกเข้มข้น

ในกรดซัลฟิวริกเข้มข้น กำมะถันในสถานะออกซิเดชัน +6 ทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ เป็นส่วนหนึ่งของซัลเฟตไอออน SO 4 2- ดังนั้น กรดเข้มข้นจะออกซิไดซ์โลหะทั้งหมดที่มีศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานน้อยกว่าตัวออกซิไดซ์ ค่าศักย์ไฟฟ้าสูงสุดของอิเล็กโทรดในกระบวนการอิเล็กโทรดที่เกี่ยวข้องกับซัลเฟตไอออนในฐานะตัวออกซิไดซ์คือ 0.36 V ด้วยเหตุนี้ โลหะที่มีปฏิกิริยาต่ำบางชนิดก็ทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกเข้มข้นเช่นกัน

สำหรับโลหะที่มีกิจกรรมปานกลาง (Al, Fe) การเกิดฟิล์มจะเกิดขึ้นเนื่องจากการก่อตัวของฟิล์มออกไซด์ที่มีความหนาแน่นสูง ดีบุกถูกออกซิไดซ์สู่สถานะเตตระวาเลนต์ด้วยการก่อตัวของดีบุก (IV) ซัลเฟต:

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

ตารางที่ 7

ปฏิกิริยาของโลหะกับกรดซัลฟิวริกเข้มข้น

ตะกั่วออกซิไดซ์สู่สถานะไดวาเลนต์ด้วยการก่อตัวของตะกั่วไฮโดรซัลเฟตที่ละลายน้ำได้ ปรอทละลายในกรดซัลฟิวริกเข้มข้นร้อนเพื่อสร้างปรอท (I) และปรอท (II) ซัลเฟต แม้แต่เงินก็ละลายในกรดซัลฟิวริกเข้มข้นที่เดือด

ควรระลึกไว้เสมอว่ายิ่งโลหะมีการเคลื่อนไหวมากเท่าใด ระดับการลดลงของกรดซัลฟิวริกก็จะยิ่งลึกมากขึ้นเท่านั้น สำหรับโลหะออกฤทธิ์ กรดจะลดลงเหลือไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นหลัก แม้ว่าจะมีผลิตภัณฑ์อื่นๆ อยู่ด้วยก็ตาม ตัวอย่างเช่น

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

ปฏิกิริยาของโลหะกับกรดไนตริกเจือจาง

ในกรดไนตริก ไนโตรเจนในสถานะออกซิเดชัน +5 ทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ ค่าศักย์ไฟฟ้าสูงสุดของอิเล็กโทรดสำหรับไอออนไนเตรตของกรดเจือจางในฐานะตัวออกซิไดซ์คือ 0.96 V เนื่องจากมีค่ามากเช่นนี้ กรดไนตริกจึงเป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรงกว่ากรดซัลฟิวริก เห็นได้ชัดจากข้อเท็จจริงที่ว่ากรดไนตริกออกซิไดซ์เงิน กรดจะลดลงยิ่งลึก ยิ่งโลหะออกฤทธิ์มากขึ้น และกรดยิ่งเจือจางมากขึ้น

ตารางที่ 8

ปฏิกิริยาของโลหะกับกรดไนตริกเจือจาง

ปฏิกิริยาของโลหะกับกรดไนตริกเข้มข้น

กรดไนตริกเข้มข้นมักจะลดลงเหลือไนโตรเจนไดออกไซด์ ปฏิกิริยาของกรดไนตริกเข้มข้นกับโลหะแสดงไว้ในตารางที่ 9

เมื่อใช้กรดโดยขาดกรดและไม่มีการกวน โลหะออกฤทธิ์จะลดกรดเป็นไนโตรเจน และโลหะที่มีฤทธิ์ปานกลางเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์

ตารางที่ 9

ปฏิกิริยาของกรดไนตริกเข้มข้นกับโลหะ

ปฏิกิริยาของโลหะกับสารละลายอัลคาไล

โลหะไม่สามารถออกซิไดซ์โดยด่าง เนื่องจากโลหะอัลคาไลเป็นตัวรีดิวซ์ที่แข็งแรง ดังนั้นไอออนของพวกมันจึงเป็นตัวออกซิไดซ์ที่อ่อนที่สุดและไม่แสดงคุณสมบัติในการออกซิไดซ์ในสารละลายที่เป็นน้ำ อย่างไรก็ตามในที่ที่มีด่างผลการออกซิไดซ์ของน้ำจะแสดงออกมาในระดับที่มากกว่าในกรณีที่ไม่มีอยู่ ด้วยเหตุนี้ ในสารละลายอัลคาไลน์ โลหะจึงถูกออกซิไดซ์ด้วยน้ำเพื่อสร้างไฮดรอกไซด์และไฮโดรเจน ถ้าออกไซด์และไฮดรอกไซด์เป็นสารประกอบแอมโฟเทอริก พวกมันก็จะละลายในสารละลายอัลคาไลน์ เป็นผลให้โลหะที่ไม่โต้ตอบในน้ำบริสุทธิ์มีปฏิกิริยารุนแรงกับสารละลายอัลคาไล

ตารางที่ 10

ปฏิกิริยาของโลหะกับสารละลายอัลคาไล

กระบวนการละลายถูกนำเสนอในรูปแบบของสองขั้นตอน: การเกิดออกซิเดชันของโลหะด้วยน้ำและการละลายของไฮดรอกไซด์:

Zn + 2HOH \u003d Zn (OH) 2 ↓ + H 2;

Zn (OH) 2 ↓ + 2NaOH \u003d Na 2

โลหะมีความแตกต่างกันอย่างมากในกิจกรรมทางเคมี กิจกรรมทางเคมีของโลหะสามารถตัดสินคร่าวๆ ได้จากตำแหน่งของโลหะนั้น

โลหะที่มีการเคลื่อนไหวมากที่สุดจะอยู่ที่จุดเริ่มต้นของแถวนี้ (ด้านซ้าย) ซึ่งเป็นโลหะที่ไม่ใช้งานมากที่สุด - ที่ส่วนท้าย (ด้านขวา)
ปฏิกิริยากับสารธรรมดา โลหะทำปฏิกิริยากับอโลหะเพื่อสร้างสารประกอบไบนารี สภาวะของปฏิกิริยาและบางครั้งผลิตภัณฑ์ของพวกมัน แตกต่างกันไปอย่างมากสำหรับโลหะต่างๆ
ตัวอย่างเช่น โลหะอัลคาไลทำปฏิกิริยากับออกซิเจน (รวมถึงในอากาศ) ที่อุณหภูมิห้องเพื่อสร้างออกไซด์และเปอร์ออกไซด์

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

โลหะที่มีกิจกรรมระดับกลางทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเมื่อถูกความร้อน ในกรณีนี้จะเกิดออกไซด์:

2Mg + O 2 \u003d เสื้อ 2MgO

โลหะที่ไม่ใช้งาน (เช่น ทอง แพลตตินั่ม) ไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจน ดังนั้นจึงไม่เปลี่ยนความมันวาวในอากาศ
โลหะส่วนใหญ่เมื่อถูกความร้อนด้วยผงกำมะถัน จะเกิดซัลไฟด์ที่สอดคล้องกัน:

ปฏิกิริยากับสารที่ซับซ้อน สารประกอบของคลาสทั้งหมดทำปฏิกิริยากับโลหะ - ออกไซด์ (รวมถึงน้ำ) กรด เบส และเกลือ
โลหะออกฤทธิ์ทำปฏิกิริยารุนแรงกับน้ำที่อุณหภูมิห้อง:

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

ตัวอย่างเช่น พื้นผิวของโลหะ เช่น แมกนีเซียมและอะลูมิเนียม ได้รับการปกป้องโดยฟิล์มหนาแน่นของออกไซด์ตามลำดับ เพื่อป้องกันปฏิกิริยากับน้ำ อย่างไรก็ตาม หากลอกฟิล์มนี้ออกหรือมีการละเมิดความสมบูรณ์ของฟิล์ม โลหะเหล่านี้ก็จะตอบสนองอย่างแข็งขันเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ผงแมกนีเซียมทำปฏิกิริยากับน้ำร้อน:

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

ที่อุณหภูมิสูง โลหะที่มีปฏิกิริยาน้อยก็ทำปฏิกิริยากับน้ำเช่นกัน เช่น Zn, Fe, Mil เป็นต้น ในกรณีนี้ จะเกิดออกไซด์ที่สอดคล้องกัน ตัวอย่างเช่น เมื่อไอน้ำผ่านขี้เถ้าเหล็กร้อน จะเกิดปฏิกิริยาต่อไปนี้:

3Fe + 4H 2 O \u003d เสื้อ เฟ 3 O 4 + 4H 2

โลหะในชุดกิจกรรมที่สูงถึงไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับกรด (ยกเว้น HNO 3) เพื่อสร้างเกลือและไฮโดรเจน โลหะออกฤทธิ์ (K, Na, Ca, Mg) ทำปฏิกิริยากับสารละลายกรดอย่างรุนแรง (ที่ความเร็วสูง):

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

โลหะที่ไม่ใช้งานมักจะไม่ละลายในกรด นี่เป็นเพราะการก่อตัวของฟิล์มเกลือที่ไม่ละลายน้ำบนพื้นผิว ตัวอย่างเช่น ตะกั่วซึ่งอยู่ในชุดกิจกรรมจนถึงไฮโดรเจน ในทางปฏิบัติไม่ละลายในกรดซัลฟิวริกและกรดไฮโดรคลอริกเจือจางเนื่องจากการก่อตัวของฟิล์มของเกลือที่ไม่ละลายน้ำ (PbSO 4 และ PbCl 2) บนพื้นผิว

คุณต้องเปิดใช้ JavaScript เพื่อโหวต