В Химия. Учеб. пособие. Химические свойства металлов

-158-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТАЛЛОВ

Химические свойства металлов

Более полную характеристику активности металлов в химических ре­акциях, протекающих в водных растворах, дают значения электродных по­тенциалов (ряд напряжений металлов), которые учитывают энергию иониза­ции свободных атомов и энергию гидратации образующихся ионов. Поэтому в начале ряда напряжений находится литий, ионы которого имеют малый размер и легко гидратируются с большим экзоэффектом: энергия гидратации лития составляет 506 кДж/моль, в то время как энергия гидратации цезия равна 263 кДж/моль.

Ряд напряжений, по существу, представляет собой ряд активности, в начале которого располагаются наиболее активные металлы - щелочные и щелочноземельные, за ними следуют металлы средней активности, а непо­средственно перед водородом и после него находятся малоактивные метал­лы.

В химических реакциях металлы в большинстве случаев являются вос­становителями, т. е. отдают свои валентные электроны. Но по своей восста­новительной способности металлы различны.

Щелочные металлы являются самыми сильными восстановителями, они легко отдают свой единственный валентный электрон.

Благородные металлы очень трудно отдают свои электроны, их восста­новительная способность мала и очень низка химическая активность. Их ио­ны легко присоединяют к себе электроны от более активных металлов, т. е. являются окислителями.

Остальные металлы по восстановительной способности находятся ме­жду вышеуказанными группами металлов.

Взаимодействие металлов с водой. Щелочные металлы легко взаимо­действуют с водой при обычных условиях, вытесняя водород из Н₂О.

Электродный потенциал системы 2Н₂0 + 2ē = H₂t +20H" составляет -0,628 В, поэтому с водой могут взаимодействуют только довольно активные металлы (потенциал которых меньше указанной величины). Причем взаимо­действие протекает с высокой скоростью, если образующийся гидроксид рас­творим в воде:

2Na + 2Н₂0 = 2NaOH + Н₂

Li + 2Н₂О = 2LiOН + H₂t

Li° - 1ē -» Li⁺ - восстановитель Li°,

2Н⁺ +2ē -> H₂t - окислитель Н⁺.

Щелочноземельные металлы химически менее активны и взаимодейст­вуют с водой при нагревании, при повышенном давлении:

Mg + 2Н₂0 —^—> Mg(OH)₂ + Н₂

Остальные металлы с водой практически не взаимодействуют.

При образовании малорастворимых гидроксидов процесс постепенно замедляется, а некоторые сравнительно активные металлы (Zn, A1) практиче-

Химия. Учеб. пособие

-159-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТАЛЛОВ