Взаимодействие металлов с водой и щелочами

Вода является очень слабым электролитом, однако в процессе диссоциации ее молекул, хоть и в небольшом количестве, образуются ионы водорода:

H2O H+ + OH-

Образующиеся ионы Н+ способны окислять атомы металлов, расположенных в ряду активности до водорода, восстанавливаясь до молекулярного водорода:

2H+ + 2e- → H2

Следовательно, продуктом восстановления при взаимодействии любого металла с водой будет газообразный водород. Состав же продукта окисления зависит от активности металла и условий протекания реакции.

Активные металлы энергично взаимодействуют с водой при обычных условиях по схеме:

2Me + 2nH2O → 2Me(OH)n + nH2

Продуктом окисления металла является его гидроксид – Me(OH)n (где n-степень окисления металла).

Металлы средней активности взаимодействуют с водой при нагревании по схеме:

2Me + nH2O Me2On + nH2

Продукт окисления в таких реакциях – оксид металла Me2On (где n-степень окисления металла).

Щелочами металлы окисляться не могут, так как ионы щелочных металлов – одни из самых слабых окислителей в водных растворах. Однако в присутствии щелочей окисляющее действие воды может значительно возрастать. При окислении металлов водой образуется гидроксид и водород. Если характер оксида и гидроксида амфотерный, то они будут растворяться в щелочном растворе. В результате пассивные в чистой воде металлы могут энергично взаимодействовать с растворами щелочей.

Такое поведение характерно для следующей группы металлов: Be, Al, Ga, Zn, Sn, Pb, Cr

На поверхности этих металлов присутствуют естественные оксидные пленки, нерастворимые в воде. При обычных условиях и даже при нагревании они защищают металл от контакта с ионами H+ и, следовательно, от возможности окисления.

Таким образом, роль окислителя выполняют ионы водорода H+ из воды. Щелочь создает условия протекания этого процесса химически, растворяя сначала оксидную пленку, а затем и амфотерный гидроксид.