Взаємодія кислот з металами. Взаємодія сірчаної кислоти з металами

Хімічна реакція кислоти з металом є специфічною для даних класів сполук. В її ході протон водню відновлюється і в зв`язці з кислотним аніоном замінюється на катіон металу. Це приклад реакції з утворенням солі, хоча існує і кілька типів взаємодій, що не підкоряються даному принципу. Вони протікають як окислювально-відновні і не супроводжуються виділенням водню.

Принципи реакцій кислот з металами

Всі реакції неорганічної кислоти з металом призводять до утворення солей. Винятком є, мабуть, лише реакція благородного металу з царською горілкою, сумішшю соляної та азотної кислоти. Будь-яке інше взаємодія кислот з металами призводить до утворення солі. У разі якщо кислота не є ні сірчаної концентрованої, ні азотної, то в якості продукту вищепляются молекулярний водень.

Але коли в реакцію вступає концентрована сірчана кислота, взаємодія з металами протікає за принципом окислювально-відновного процесу. Тому експериментально було виділено два типи взаємодій типових металів і міцних неорганічних кислот:

• взаємодія металів з розведеними кислотами;
• взаємодія з концентрованою кислотою.

Реакції по першому типу протікають з будь кислотою. Винятком є лише концентрована сірчана кислота і азотна кислота будь-якої концентрації. Вони реагують по другому типу і призводять до утворення солей і продуктів відновлення сірки та азоту.

Типові взаємодія кислот з металами

Метали, розташовані лівіше водню в стандартному електрохімічному ряду, реагують з розбавленою сірчаною кислотою та іншими кислотами різної концентрації за винятком азотної з утворенням солі і виділенням молекулярного водню. Метали, розташовані правіше водню в ряді електронегативності, не можуть реагувати з зазначеними вище кислотами і взаємодіють лише з азотною кислотою незалежно від її концентрації, з концентрованою сірчаною кислотою і з царською горілкою. Це типове взаємодія кислот з металами.

Реакції металів з концентрованою сірчаною кислотою

При вмісті сірчаної кислоти в розчині більше 68%, вона вважається концентрованої і взаємодіє з металами лівіше і правіше водню. Принцип протікання реакції з металами різної активності показаний на фото нижче. Тут окислювачем є атом сірки в сульфат-аніоні. Вона відновлюється до сірководню, 4-валентного оксиду або до молекулярної сірки.

Реакції з розведеною азотною кислотою

Розбавлена азотна кислота реагує з металами, розташованими лівіше і правіше водню. У ході реакції з активними металами утворюється аміак, який відразу ж розчиняється і взаємодіє з нітрат-аніоном, утворюючи ще одну сіль. З металами середньої активності кислота реагує з виділенням молекулярного азоту. З малоактивними реакція протікає з виділенням оксиду 2-валентного азоту. Найчастіше утворюється кілька продуктів відновлення сірки в одній реакції. Приклади реакцій запропоновані в графічному додатку нижче.

Реакції з концентрованою азотною кислотою

В даному випадку окислювачем також виступає азот. Всі реакції закінчуються утворенням солі і виділенням оксиду азоту. Схеми протікання окислювально-відновних реакцій запропоновані на графічному додатку. При цьому окремої уваги заслуговує реакція царської горілки з малоактивними елементами. Така взаємодія кислот з металами неспецифічно.

Реакційна здатність металів

Метали вступають в реакції з кислотами досить охоче, хоча є кілька інертних речовин. Це благородні метали і елементи, що мають високий стандартний електрохімічний потенціал. Існує ряд металів, який побудований на підставі даного показника. Він називається поруч електронегативності. Якщо метал коштує в ньому лівіше водню, то він здатний вступати в реакцію з розведеною кислотою.

Існує лише один виняток: залізо і алюміній за рахунок утворення на їх поверхні 3-валентних оксидів не можуть реагувати з кислотою без нагрівання. Якщо суміш підігрівається, то спочатку в реакцію вступає оксидна плівка металу, а потім він сам розчиняється в кислоті. Метали, розташовані правіше водню в електрохімічному ряду активності, не можуть реагувати з неорганічної кислотою, в тому числі і з розбавленою сірчаною. Винятків із правил два: ці метали розчиняються в концентрованій і розведеної азотної кислоти і царській горілці. В останній не можуть бути розчинені тільки родій, рутеній, іридій і осмій.