Отношение металлов к воде

 

Реакция взаимодействия металла с водой может быть выражена следующей схемой:

   _

ne

   

Me + OH → Me(OH)_x + H₂

 

т.е. металл вытесняет водород из воды.

Эта реакция возможна при условии, если потенциал металла

 

φ_Me/Meⁿ < - 0,0414B

 

Наиболее энергично эта реакция протекает при взаимодействии воды с щелочными и щелочноземельными металлами

 

2K + 2H₂O = 2KOH + H₂

K^o – e → K⁺ | 2 окисление

2H⁺ + 2e → H₂|1 восстановление

 

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂

Na^o – e → Na⁺ | 2 окисление

2H⁺ + 2e → H₂ | 1 восстановление

 

Ba + 2H₂O = Ba(OH)₂ + H₂

Ba^o - 2e → Ba²⁺ | 1

2H⁺ + 2e → H₂ | 1

 

Многие металлы, потенциал которых меньше – 0.414, не вытесняют водород из воды (магний, цинк, алюминий и т.д.). Это объясняется тем, что они образуют плохо растворимые в воде гидроксиды, которые оседают на поверхности и создают на ней прочные защитные пленки.

 

Mg + 2H₂O = ↓ Mg(OH)₂ + H₂

Zn + 2H₂O = ↓ Zn(OH)₂ + H₂

 

При действии водяных паров на раскаленное железо протекает процесс:

 

3Fe + 4H₂O ↔ Fe₃O₄ + 4H₂

 

Металлы, потенциал которых φ > - 0.414 не способны вытеснять водород из воды.

 

Отношение металлов к кислотам

 

Почти все металлы окисляются кислотами. Характер взаимодействия металла с кислотой зависит как от активности металла, так и от свойств и концентрации кислоты.

 

3.3.1 Взаимодействие металлов с кислотами, окислителем в которых является катион водорода.

 

(HCl, HBr, H₃PO₄, H₂SO₄(разбав.))

восстановитель Me^o – ne → Meⁿ⁺

окислитель 2H⁺ + 2e → H₂

 

Реакция взаимодействия металлов с перечисленными выше кислотами сводится к вытеснению водорода из кислоты.

В данных средах способны разрушаться металлы, φ^о которых меньше нуля, т.е. в ряду напряжения эти металлы стоят выше водорода, при условии, что продукты взаимодействия их с кислотой не образуют нерастворимых веществ, которые способны выполнять защитную функцию:

     

e

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂  φ^o_{Zn / Zn}²⁺ = - 0.76B

Pb + H₂SO_{4 разб} ≠ ↓ PbSO₄ + H₂  φ^o_{Pb / Pb}²⁺ = - 0.14B

 

3Fe + 2H₃PO₄ = ↓Fe₃PO₄ + 3H₂ φ^o_{Fe / Fe}³⁺ = - 0.44B

Fe^o – 2e → Fe²⁺ |

2H⁺ + 2e → H₂ |

 

Фосфат железа (II) образует на поверхности железа защитную пленку, поэтому в фосфорной кислоте железо не разрушается.

 

Ni + H₂SO_{4 разб} = NiSO₄ + H₂ (φ^o_{Ni / Ni}²⁺ = - 0.25B)

 

Cu + H₂SO₄ ≠              процесс не протекает,

 

т.к.                φ^o_{Cu / Cu}²⁺ = +0.34.

 

Схема

                                   

                             Ме до водорода                                                                                                     

                                                                       Н₂ + соль в низшей степени                    

                                                                                            окисления

 

Me + HCl →

     H₂SO₄

     (разб)

     H₃PO₄

                                                                        Реакция не идет.

                             Me за водородом