Aktyvūs metalai su vandeniu. Metalų sąveika su nemetalais. Metalų sąveikos su rūgštimis reakcijų pavyzdžiai

Metalų savybės.

1. Pagrindinės metalų savybės.

Metalų savybės skirstomos į fizines, chemines, mechanines ir technologines.

Fizinės savybės apima: spalvą, savitąjį svorį, lydumą, elektrinį laidumą, magnetines savybes, šilumos laidumą, plėtimąsi kaitinant.

Cheminis - oksiduojamumas, tirpumas ir atsparumas korozijai.

Į mechaninį - stiprumas, kietumas, elastingumas, klampumas, plastiškumas.

Iki technologinio - grūdinamumas, takumas, plastiškumas, suvirinamumas, apdirbamumas.

1. Fizinės ir cheminės savybės.

Spalva. Metalai yra nepermatomi, t.y. nepraleiskite šviesos, o šioje atsispindėjusioje šviesoje kiekvienas metalas turi savo ypatingą atspalvį – spalvą.

Iš techninių metalų spalvotas tik varis (raudonas) ir jo lydiniai. Kitų metalų spalva svyruoja nuo plieno pilkos iki sidabriškai baltos. Ploniausios oksidų plėvelės ant metalo gaminių paviršiaus suteikia jiems papildomų spalvų.

Specifinė gravitacija. Vieno kubinio centimetro medžiagos svoris, išreikštas gramais, vadinamas savituoju sunkiu.

Pagal savitąjį svorį išskiriami lengvieji ir sunkieji metalai. Iš techninių metalų lengviausias yra magnis (savitasis svoris 1,74), sunkiausias – volframas (savitasis svoris 19,3). Metalų savitasis svoris tam tikru mastu priklauso nuo jų gamybos ir apdorojimo būdo.

Lydomumas. Galimybė pakeisti kietą į skystą kaitinant yra svarbiausias turtas metalai. Kaitinant, visi metalai iš kietos būsenos pereina į skystą, o kai išlydytas metalas aušinamas – iš skystos būsenos į kietą. Techninių lydinių lydymosi temperatūra turi ne vieną konkrečią lydymosi temperatūrą, o temperatūrų diapazoną, kartais gana reikšmingą.

Elektrinis laidumas. Laidumas yra elektros energijos perdavimas laisvaisiais elektronais. Metalų elektrinis laidumas yra tūkstančius kartų didesnis už nemetalinių kūnų laidumą. Kylant temperatūrai metalų elektrinis laidumas mažėja, o temperatūrai mažėjant – didėja. Kai artėja absoliutus nulis(- 273 0 C) be galo metalų elektrinis laidumas svyruoja nuo +232 0 (alavo) iki 3370 0 (volframas). Labiausiai padidėja (atsparumas sumažėja iki beveik nulio).

Lydinių elektrinis laidumas visada yra mažesnis nei vieno iš lydinį sudarančių komponentų elektrinis laidumas.

Magnetinės savybės. Tik trys metalai yra aiškiai magnetiniai (feromagnetiniai): geležis, nikelis ir kobaltas, taip pat kai kurie jų lydiniai. Kaitinami iki tam tikros temperatūros, šie metalai taip pat praranda savo magnetines savybes. Kai kurie geležies lydiniai net kambario temperatūroje nėra feromagnetiniai. Visi kiti metalai skirstomi į paramagnetinius (traukiančius magnetais) ir diamagnetinius (atbaidančius magnetų).

Šilumos laidumas.Šilumos laidumas – tai šilumos perdavimas kūne iš karštesnės vietos į mažiau šildomą vietą be matomo šio kūno dalelių judėjimo. Didelis metalų šilumos laidumas leidžia juos greitai ir tolygiai šildyti ir vėsinti.

Iš techninių metalų varis pasižymi didžiausiu šilumos laidumu. Geležies šilumos laidumas yra daug mažesnis, o plieno šilumos laidumas skiriasi priklausomai nuo komponentų kiekio jame. Kylant temperatūrai šilumos laidumas mažėja, o mažėjant – didėja.

Šilumos talpa.Šiluminė talpa yra šilumos kiekis, reikalingas kūno temperatūrai pakelti 10.

Medžiagos savitoji šiluminė talpa yra šilumos kiekis kilogramais – kalorijos, kuris turi būti nurodytas 1 kg medžiagos, kad jos temperatūra pakiltų 1 0.

Metalų savitoji šiluminė talpa, palyginti su kitomis medžiagomis, yra maža, todėl juos gana lengva pašildyti iki aukštos temperatūros.

Išsiplėtimas kaitinant. Kūno ilgio prieaugio santykis jį įkaitinus 1 0 su pradiniu ilgiu vadinamas tiesinio plėtimosi koeficientu. Skirtingiems metalams linijinio plėtimosi koeficientas labai skiriasi. Pavyzdžiui, volframo tiesinis plėtimosi koeficientas yra 4,0 · 10 -6, o švino - 29,5 · 10 -6.

Atsparumas korozijai. Korozija – tai metalo sunaikinimas dėl jo cheminės ar elektrocheminės sąveikos su išorine aplinka. Korozijos pavyzdys yra geležies rūdijimas.

Didelis atsparumas korozijai (atsparumas korozijai) yra svarbi natūrali kai kurių metalų savybė: platina, auksas ir sidabras, todėl jie vadinami tauriaisiais. Nikelis ir kiti spalvotieji metalai taip pat gerai atsparūs korozijai. Juodieji metalai korozuoja stipriau ir greičiau nei spalvotieji metalai.

2. Mechaninės savybės.

Stiprumas. Metalo stiprumas yra jo gebėjimas atsispirti išorinių jėgų poveikiui nesugriuvus.

Kietumas. Kietumas – tai kūno gebėjimas atsispirti kito, daugiau, prasiskverbimui tvirtas kūnas.

Elastingumas. Metalo elastingumas yra jo savybė atkurti savo formą pasibaigus išorinių jėgų veikimui, sukėlusiam formos pasikeitimą (deformaciją).

Klampumas. Tvirtumas – tai metalo gebėjimas atsispirti greitai didėjančioms (smūgio) išorinėms jėgoms. Klampumas yra priešinga trapumo savybė.

Plastmasinis. Plastiškumas – tai metalo savybė, veikiant išorinėms jėgoms, deformuotis be sunaikinimo ir išsilaikyti nauja forma nutrūkus valdžiai. Plastiškumas yra savybė, kuri yra priešinga elastingumui.

Lentelėje. 1 parodytos techninių metalų savybės.

1 lentelė.

Techninių metalų savybės.

metalinis pavadinimas	Savitasis tankis (tankis) gcm3	Lydymosi temperatūra 0 С	Brinelio kietumas	Tempiamasis stipris (tempiamasis stipris) kgmm 2	Santykinis plėtinys %	Santykinis skerspjūvio susitraukimas %
AliuminisVolframasGeležisKobaltasMagnisManganasVarisNikelisSkardosVadovautiChromasCinkas	2,7 19,3 7,87 8,9 1,74 7,44 8,84 8,9 7,3 11,34 7,14 7,14	658 3370 1530 1490 651 1242 1083 1452 232 327 1550 419	20-37 160 50 125 25 20 35 60 5-10 4-6 108 30-42	8-11 110 25-33 70 17-20 Trapus22 40-50 2-4 1,8 Trapus11,3-15	40 - 21-55 3 15 Trapus60 40 40 50 Trapus5-20	85 - 68-55 - 20 Trapus75 70 74 100 Trapus-

3. Metalų savybių reikšmė.

Mechaninės savybės. Pirmas reikalavimas bet kuriam produktui yra pakankamas stiprumas.

Metalai, lyginant su kitomis medžiagomis, yra stipresni, todėl apkraunamos mašinų dalys, mechanizmai ir konstrukcijos dažniausiai gaminamos iš metalų.

Daugelis gaminių, be bendro stiprumo, turi turėti ir ypatingų savybių, būdingų šio gaminio veikimui. Pavyzdžiui, pjovimo įrankiai turi būti didelio kietumo. Kitų pjovimo įrankių gamybai naudojamas įrankių plienas ir lydiniai.

Spyruoklių ir spyruoklių gamybai naudojami specialūs didelio elastingumo plienai ir lydiniai.

Kaulieji metalai naudojami tais atvejais, kai eksploatacijos metu dalys patiria smūginę apkrovą.

Metalų plastiškumas leidžia juos apdoroti spaudimu (kalimas, valcavimas).

fizines savybes. Lėktuvų, automobilių ir vežimų gamyboje detalių svoris dažnai yra svarbiausia charakteristika, todėl aliuminio ir ypač magnio lydiniai čia yra nepamainomi. Kai kurių lydinių, pavyzdžiui, aliuminio, savitasis stipris (tempimo stiprio ir savitojo sunkio santykis) yra didesnis nei švelnaus plieno.

Lydomumas naudojamas liejiniams gauti pilant į formas išlydytą metalą. Žemo lydymosi metalai (pavyzdžiui, švinas) naudojami kaip plieno gesinimo terpė. Kai kurie sudėtingi lydiniai turi tokią žemą lydymosi temperatūrą, kad jie ištirpsta karštame vandenyje. Tokie lydiniai naudojami liejant spausdinimo matricas, įrenginiuose, kurie apsaugo nuo gaisrų.

Metalai su aukštu elektrinis laidumas(varis, aliuminis) naudojami elektrotechnikoje, elektros linijoms tiesti, o lydiniai su didele elektrine varža - kaitrinėms lempoms, elektriniams šildytuvams.

Magnetinės savybės metalai atlieka pagrindinį vaidmenį elektros inžinerijoje (dinamos, varikliai, transformatoriai), ryšių įrenginiams (telefonų ir telegrafo aparatams) ir yra naudojami daugelyje kitų tipų mašinų ir prietaisų.

Šilumos laidumas metalai leidžia sukurti jų fizines savybes. Šilumos laidumas taip pat naudojamas metalų litavimo ir suvirinimo gamyboje.

Kai kurie metalų lydiniai turi tiesinio plėtimosi koeficientas, arti nulio; tokie lydiniai naudojami tiksliųjų instrumentų, radijo vamzdžių gamybai. Statant ilgas konstrukcijas, tokias kaip tiltai, reikia atsižvelgti į metalų išsiplėtimą. Taip pat reikia nepamiršti, kad dvi dalys, pagamintos iš metalų, turinčių skirtingą plėtimosi koeficientą ir sujungtos kartu, kaitinant gali sulinkti ir net lūžti.

Cheminės savybės. Atsparumas korozijai ypač svarbus gaminiams, veikiantiems stipriai oksiduojančioje aplinkoje (grotelės, cheminių mašinų ir prietaisų dalys). Norint pasiekti aukštą atsparumą korozijai, gaminami specialūs nerūdijantys, rūgštims ir karščiui atsparūs plienai, taip pat naudojamos apsauginės dangos.

Metalai (iš lot. metalum – mano, kasyklos) – elementų grupė, formoje paprastos medžiagos pasižymi būdingomis metalinėmis savybėmis, tokiomis kaip didelis šilumos ir elektros laidumas, teigiamas atsparumo temperatūros koeficientas, didelis plastiškumas ir metalinis blizgesys.

Iš 118 šiuo metu aptiktų cheminių elementų (iš kurių ne visi yra oficialiai pripažinti), metalai apima:

• 6 elementai šarminių metalų grupėje,
• 6 šarminių žemių metalų grupėje,
• 38 pereinamojo metalo grupėje,
• 11 lengvųjų metalų grupėje,
• 7 pusmetalų grupėje,
• 14 grupėje lantanidai + lantanas,
• 14 aktinidų grupėje (ne visų elementų fizinės savybės ištirtos) + aktinis,
• už tam tikrų berilio ir magnio grupių ribų.

Taigi 96 elementai iš visų aptiktų gali priklausyti metalams.

Astrofizikoje terminas „metalas“ gali turėti skirtingą reikšmę ir reikšti visus cheminiai elementai sunkesnis už helią

Būdingos metalų savybės

1. Metalinis blizgesys (būdingas ne tik metalams: jį turi ir nemetalai jodas bei anglis grafito pavidalu)
2. Geras elektros laidumas
3. Lengvo apdirbimo galimybė
4. Didelis tankis (paprastai metalai yra sunkesni nei nemetalai)
5. Aukšta lydymosi temperatūra (išimtys: gyvsidabris, galis ir šarminiai metalai)
6. Puikus šilumos laidumas
7. Reakcijų metu jie dažniausiai yra reduktoriai.

Fizinės metalų savybės

Visi metalai (išskyrus gyvsidabrį ir sąlyginai Prancūziją) normaliomis sąlygomis yra kietos būsenos, tačiau skiriasi jų kietumas. Žemiau pateikiamas kai kurių metalų kietumas pagal Moso skalę.

Lydymosi taškai gryni metalai svyruoja nuo -39 °C (gyvsidabris) iki 3410 °C (volframas). Daugumos metalų (išskyrus šarmus) lydymosi temperatūra yra aukšta, tačiau kai kuriuos „įprastus“ metalus, tokius kaip alavas ir švinas, galima išlydyti ant įprastos elektrinės ar dujinės viryklės.

Priklausomai nuo tankis, metalai skirstomi į lengvuosius (tankis 0,53 ÷ 5 g / cm³) ir sunkiuosius (5 ÷ 22,5 g / cm³). Lengviausias metalas yra litis (tankis 0,53 g/cm³). Šiuo metu neįmanoma įvardinti sunkiausio metalo, nes osmio ir iridžio – dviejų sunkiausių metalų – tankiai yra beveik vienodi (apie 22,6 g/cm³ – lygiai dvigubai didesnis už švino tankį), be to, labai sunku tiksliai apskaičiuoti jų tankį. tankis: tam reikia visiškai švarių metalų, nes bet kokios priemaišos sumažina jų tankį.

Dauguma metalų plastmasinis, tai yra, metalinę vielą galima sulenkti ir ji nenutrūks. Taip yra dėl metalo atomų sluoksnių poslinkio, nenutraukiant jų tarpusavio ryšio. Plastikiškiausi yra auksiniai, sidabriniai ir variniai. Iš aukso galima pagaminti 0,003 mm storio foliją, kuri naudojama gaminiams auksuoti. Tačiau ne visi metalai yra plastikiniai. Cinko arba alavo viela traška lenkiant; manganas ir bismutas deformacijos metu visiškai nesilanksto, o iš karto lūžta. Plastiškumas priklauso ir nuo metalo grynumo; Taigi, labai grynas chromas yra labai plastiškas, tačiau užterštas net nedidelėmis priemaišomis tampa trapus ir kietesnis. Kai kurie metalai, tokie kaip auksas, sidabras, švinas, aliuminis, osmis, gali augti kartu, tačiau tai gali užtrukti dešimtmečius.

Visi metalai geri pravesti elektros srovę; Taip yra dėl buvimo juose kristalinės grotelės judrūs elektronai, judantys veikiami elektrinis laukas. Sidabras, varis ir aliuminis pasižymi didžiausiu elektros laidumu; dėl šios priežasties paskutiniai du metalai dažniausiai naudojami kaip laidų medžiaga. Natris taip pat turi labai didelį elektrinį laidumą; žinoma, kad eksperimentinėje įrangoje bandoma naudoti natrio laidininkus plonasienių nerūdijančio plieno vamzdelių, užpildytų natriu, pavidalu. Dėl mažo natrio savitojo svorio, vienodo pasipriešinimo, natrio „laideliai“ yra daug lengvesni už varį ir net kiek lengvesni už aliuminį.

Didelis metalų šilumos laidumas priklauso ir nuo laisvųjų elektronų mobilumo. Todėl šilumos laidumo serija yra panaši į elektros laidumo seriją, o geriausias šilumos laidininkas, kaip ir elektra, yra sidabras. Natris taip pat naudojamas kaip geras šilumos laidininkas; Plačiai žinomas, pavyzdžiui, natrio naudojimas automobilių variklių vožtuvuose, siekiant pagerinti jų aušinimą.

Spalva dauguma metalų yra maždaug vienodi – šviesiai pilki su melsvu atspalviu. Auksas, varis ir cezis yra atitinkamai geltoni, raudoni ir šviesiai geltoni.

Cheminės metalų savybės

Išoriniame elektroniniame lygmenyje dauguma metalų turi nedidelį elektronų skaičių (1–3), todėl daugumoje reakcijų jie veikia kaip reduktorius (ty „atsiduoda“ savo elektronus).

Reakcijos su paprastomis medžiagomis

• Visi metalai, išskyrus auksą ir platiną, reaguoja su deguonimi. Reakcija su sidabru vyksta aukštoje temperatūroje, tačiau sidabro (II) oksidas praktiškai nesusidaro, nes yra termiškai nestabilus. Priklausomai nuo metalo, išeiga gali būti oksidai, peroksidai, superoksidai:

ličio oksidas

natrio peroksidas

kalio superoksidas

Norint gauti oksidą iš peroksido, peroksidas redukuojamas metalu:

Su vidutinio ir mažo aktyvumo metalais reakcija vyksta kaitinant:

• Su azotu reaguoja tik aktyviausi metalai, kambario temperatūroje sąveikauja tik litis, sudarydamas nitridus:

Kai šildomas:

• Visi metalai reaguoja su siera, išskyrus auksą ir platiną:

Kaitinant geležis reaguoja su siera ir susidaro sulfidas:

• Su vandeniliu reaguoja tik aktyviausi metalai, tai yra IA ir IIA grupių metalai, išskyrus Be. Reakcijos vyksta kaitinant, susidaro hidridai. Reakcijų metu metalas veikia kaip reduktorius, vandenilio oksidacijos būsena –1:

• Su anglimi reaguoja tik patys aktyviausi metalai. Tokiu atveju susidaro acetilenidai arba metanidai. Acetilidai, sąveikaudami su vandeniu, suteikia acetileno, metanidai – metano.

Metalai labai skiriasi savo cheminiu aktyvumu. Metalo cheminis aktyvumas gali būti apytiksliai vertinamas pagal jo padėtį.

Aktyviausi metalai yra šios eilės pradžioje (kairėje), neaktyviausi – pabaigoje (dešinėje).
Reakcijos su paprastomis medžiagomis. Metalai reaguoja su nemetalais, sudarydami dvejetainius junginius. Reakcijos sąlygos, o kartais ir jų produktai, skirtingiems metalams labai skiriasi.
Pavyzdžiui, šarminiai metalai kambario temperatūroje aktyviai reaguoja su deguonimi (įskaitant orą), sudarydami oksidus ir peroksidus.

4Li + O2 = 2Li 2O;
2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

Vidutinio aktyvumo metalai kaitinami reaguoja su deguonimi. Tokiu atveju susidaro oksidai:

2Mg + O 2 \u003d t 2MgO.

Neaktyvūs metalai (pavyzdžiui, auksas, platina) nereaguoja su deguonimi, todėl praktiškai nekeičia savo blizgesio ore.
Dauguma metalų, kaitinant sieros milteliais, sudaro atitinkamus sulfidus:

Reakcijos su sudėtingos medžiagos. Visų klasių junginiai reaguoja su metalais – oksidais (įskaitant vandenį), rūgštimis, bazėmis ir druskomis.
Aktyvūs metalai smarkiai reaguoja su vandeniu kambario temperatūroje:

2Li + 2H2O \u003d 2LiOH + H2;
Ba + 2H 2 O \u003d Ba (OH) 2 + H 2.

Pavyzdžiui, metalų, tokių kaip magnis ir aliuminis, paviršius yra apsaugotas tankia atitinkamo oksido plėvele. Tai apsaugo nuo reakcijos su vandeniu. Tačiau jei ši plėvelė pašalinama arba pažeidžiamas jos vientisumas, šie metalai taip pat aktyviai reaguoja. Pavyzdžiui, magnio milteliai reaguoja su karštu vandeniu:

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

Esant aukštesnei temperatūrai, su vandeniu reaguoja ir mažiau aktyvūs metalai: Zn, Fe, Mil ir kt.. Tokiu atveju susidaro atitinkami oksidai. Pavyzdžiui, kai vandens garai patenka per karštas geležies drožles, įvyksta tokia reakcija:

3Fe + 4H 2 O \u003d t Fe 3 O 4 + 4H 2.

Metalai, esantys aktyvumo serijoje iki vandenilio, reaguoja su rūgštimis (išskyrus HNO 3), sudarydami druskas ir vandenilį. Aktyvieji metalai (K, Na, Ca, Mg) labai smarkiai (dideliu greičiu) reaguoja su rūgščių tirpalais:

Ca + 2HCl \u003d CaCl2 + H2;
2Al + 3H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2.

Neaktyvūs metalai dažnai praktiškai netirpūs rūgštyse. Taip yra dėl to, kad ant jų paviršiaus susidaro netirpi druskos plėvelė. Pavyzdžiui, švinas, esantis aktyvumo serijoje iki vandenilio, praktiškai netirpsta praskiestose sieros ir druskos rūgštyse, nes ant jo paviršiaus susidaro netirpių druskų (PbSO 4 ir PbCl 2) plėvelė.

Norint balsuoti, reikia įjungti JavaScript

Metalų sąveika su paprastais oksidatoriais. Metalų ir vandens santykis, vandeniniai rūgščių, šarmų ir druskų tirpalai. Oksido plėvelės ir oksidacijos produktų vaidmuo. Metalų sąveika su azoto ir koncentruota sieros rūgštimis.

Metalai apima visus s-, d-, f-elementus, taip pat p-elementus, esančius apatinėje dalyje periodinė sistema nuo įstrižainės, nubrėžtos nuo boro iki astatino. Paprastose šių elementų medžiagose susidaro metalinis ryšys. Metalo atomai turi nedaug elektronų išoriniame elektronų apvalkale – 1, 2 arba 3. Metalai pasižymi elektropozityviomis savybėmis ir turi mažą elektronegatyvumą, mažiau nei du.

Metalai yra būdingi charakteristikos. tai kietosios medžiagos, sunkesnis už vandenį, su metaliniu blizgesiu. Metalai turi aukštą šilumos ir elektros laidumą. Jiems būdinga elektronų emisija veikiant įvairiems išoriniams poveikiams: švitinant šviesa, kaitinant, plystant (egzoelektroninė emisija).

Pagrindinė metalų savybė yra jų gebėjimas paaukoti elektronus kitų medžiagų atomams ir jonams. Daugeliu atvejų metalai yra reduktorius. Ir tai yra jų charakteristika cheminė savybė. Apsvarstykite metalų ir tipiškų oksidatorių santykį, į kurį įeina paprastos medžiagos – nemetalai, vanduo, rūgštys. 1 lentelėje pateikta informacija apie metalų ir paprastų oksidatorių santykį.

1 lentelė

Metalų ir paprastų oksidatorių santykis

Visi metalai reaguoja su fluoru. Išimtys yra aliuminis, geležis, nikelis, varis, cinkas, kai nėra drėgmės. Šie elementai, reaguodami su fluoru, iš pradžių sudaro fluoro plėveles, kurios apsaugo metalus nuo tolesnės reakcijos.

Esant tokioms pat sąlygoms ir priežastims, geležis pasyvinama reaguodama su chloru. Kalbant apie deguonį, ne visi, o tik keli metalai sudaro tankias apsaugines oksidų plėveles. Pereinant nuo fluoro prie azoto (1 lentelė), oksidacinis aktyvumas mažėja ir todėl viskas daugiau metalai nėra oksiduojami. Pavyzdžiui, su azotu reaguoja tik ličio ir šarminių žemių metalai.

Metalų ir vandens santykis bei oksiduojančių medžiagų vandeniniai tirpalai.

AT vandeniniai tirpalai metalo redukcinis aktyvumas apibūdinamas jo standartinio redokso potencialo verte. Iš viso standartinių redokso potencialų diapazono išskiriama metalinių įtampų serija, kuri nurodyta 2 lentelėje.

2 lentelė

Eilių įtempių metalai

Oksidatorius	Elektrodų proceso lygtis	Standartinis elektrodo potencialas φ 0, V	Reduktorius	Sąlyginis reduktorių aktyvumas
Li+	Li + + e - = Li	-3,045	Li	Aktyvus
Rb+	Rb + + e - = Rb	-2,925	Rb	Aktyvus
K+	K + + e - = K	-2,925	K	Aktyvus
Cs +	Cs + + e - = Cs	-2,923	Cs	Aktyvus
Ca2+	Ca 2+ + 2e - = Ca	-2,866	Ca	Aktyvus
Na+	Na + + e - = Na	-2,714	Na	Aktyvus
Mg2+	Mg 2+ +2 e - \u003d Mg	-2,363	mg	Aktyvus
Al 3+	Al 3+ + 3e - = Al	-1,662	Al	Aktyvus
Ti 2+	Ti 2+ + 2e - = Ti	-1,628	Ti	trečia veikla
Mn2+	Mn 2+ + 2e - = Mn	-1,180	Mn	trečia veikla
Cr2+	Cr 2+ + 2e - = Cr	-0,913	Kr	trečia veikla
H2O	2H 2 O+ 2e – \u003d H2 + 2OH –	-0,826	H2, pH=14	trečia veikla
Zn2+	Zn 2+ + 2e - = Zn	-0,763	Zn	trečia veikla
Cr3+	Cr 3+ +3e - = Cr	-0,744	Kr	trečia veikla
Fe2+	Fe 2+ + e - \u003d Fe	-0,440	Fe	trečia veikla
H2O	2H 2 O + e - \u003d H 2 + 2OH -	-0,413	H2, pH=7	trečia veikla
CD 2+	Cd 2+ + 2e - = Cd	-0,403	CD	trečia veikla
Co2+	Co 2+ +2 e - \u003d Co	-0,227	co	trečia veikla
Ni2+	Ni 2+ + 2e - = Ni	-0,225	Ni	trečia veikla
sn 2+	Sn 2+ + 2e - = Sn	-0,136	sn	trečia veikla
Pb 2+	Pb 2+ + 2e - = Pb	-0,126	Pb	trečia veikla
Fe3+	Fe 3+ + 3e - \u003d Fe	-0,036	Fe	trečia veikla
H+	2H++2e- =H2		H2, pH=0	trečia veikla
Bi 3+	Bi 3+ + 3e - = Bi	0,215	Bi	Mažas aktyvus
Cu2+	Cu 2+ + 2e - = Cu	0,337	Cu	Mažas aktyvus
Cu+	Cu + + e - = Cu	0,521	Cu	Mažas aktyvus
Hg 2 2+	Hg 2 2+ + 2e - = Hg	0,788	Hg 2	Mažas aktyvus
Ag+	Ag + + e - = Ag	0,799	Ag	Mažas aktyvus
Hg2+	Hg 2+ + 2e - \u003d Hg	0,854	hg	Mažas aktyvus
2+ taškas	Pt 2+ + 2e - = Pt	1,2	Pt	Mažas aktyvus
Au 3+	Au 3+ + 3e - = Au	1,498	Au	Mažas aktyvus
Au +	Au++e-=Au	1,691	Au	Mažas aktyvus

Šioje įtampų serijoje taip pat pateikiamos vandenilio elektrodo elektrodo potencialų reikšmės rūgštinėje (рН=0), neutralioje (рН=7), šarminėje (рН=14) terpėje. Tam tikro metalo padėtis tam tikroje įtampų serijoje apibūdina jo gebėjimą redoksuoti sąveiką vandeniniuose tirpaluose standartinėmis sąlygomis. Metalo jonai yra oksidatoriai, o metalai yra reduktoriai. Kuo toliau metalas yra įtampų serijoje, tuo stipresnis oksidatorius vandeniniame tirpale yra jo jonai. Kuo metalas arčiau eilutės pradžios, tuo stipresnis reduktorius.

Metalai gali išstumti vienas kitą iš druskos tirpalų. Reakcijos kryptį šiuo atveju lemia jų tarpusavio padėtis įtampų serijoje. Reikėtų nepamiršti, kad aktyvūs metalai išstumia vandenilį ne tik iš vandens, bet ir iš bet kokio vandeninio tirpalo. Todėl abipusis metalų poslinkis iš jų druskų tirpalų įvyksta tik tuo atveju, jei metalai yra įtampų serijoje po magnio.

Visi metalai yra suskirstyti į tris sąlygines grupes, kurios atsispindi šioje lentelėje.

3 lentelė

Sąlyginis metalų skirstymas

Sąveika su vandeniu. Vandenyje esantis oksidatorius yra vandenilio jonas. Todėl vandeniu gali oksiduotis tik tie metalai, kurių standartiniai elektrodų potencialai yra mažesni už vandenilio jonų potencialą vandenyje. Tai priklauso nuo terpės pH ir yra

φ \u003d -0,059 pH.

Neutralioje aplinkoje (рН=7) φ = -0,41 V. Metalų sąveikos su vandeniu pobūdis pateiktas 4 lentelėje.

Metalai iš serijos pradžios, kurių potencialas yra daug neigiamas nei -0,41 V, išstumia vandenilį iš vandens. Bet jau magnis vandenilį išstumia tik iš karšto vandens. Paprastai metalai, esantys tarp magnio ir švino, neišstumia vandenilio iš vandens. Šių metalų paviršiuje susidaro oksidų plėvelės, kurios turi apsauginį poveikį.

4 lentelė

Metalų sąveika su vandeniu neutralioje terpėje

Metalų sąveika su druskos rūgštimi.

Oksidatorius druskos rūgštyje yra vandenilio jonas. Standartinis vandenilio jono elektrodo potencialas yra lygus nuliui. Todėl visi aktyvūs metalai ir tarpinio aktyvumo metalai turi reaguoti su rūgštimi. Tik švinas rodo pasyvumą.

5 lentelė

Metalų sąveika su druskos rūgštimi

Varis gali būti ištirpintas labai koncentruotoje druskos rūgštyje, nepaisant to, kad jis priklauso mažai aktyviems metalams.

Metalų sąveika su sieros rūgštimi vyksta skirtingai ir priklauso nuo jos koncentracijos.

Metalų reakcija su praskiesta sieros rūgštimi. Sąveika su praskiesta sieros rūgštimi atliekama taip pat, kaip ir su druskos rūgštimi.

6 lentelė

Metalų reakcija su praskiesta sieros rūgštimi

Praskiestas sieros rūgštis oksiduojasi savo vandenilio jonu. Jis sąveikauja su tais metalais, kurių elektrodų potencialai yra mažesni nei vandenilio. Švinas netirpsta sieros rūgštyje, kai koncentracija mažesnė nei 80%, nes PbSO 4 druska, susidaranti švinui sąveikaujant su sieros rūgštimi, yra netirpi ir sukuria apsauginę plėvelę ant metalo paviršiaus.

Metalų sąveika su koncentruota sieros rūgštimi.

Koncentruotoje sieros rūgštyje +6 oksidacijos būsenos siera veikia kaip oksidatorius. Tai yra sulfato jonų SO 4 2- dalis. Todėl koncentruota rūgštis oksiduoja visus metalus, kurių standartinis elektrodo potencialas yra mažesnis nei oksiduojančio agento. Aukščiausia vertė Elektrodo potencialas elektrodų procesuose, kuriuose sulfato jonas dalyvauja kaip oksidatorius, yra 0,36 V. Dėl to kai kurie mažai aktyvūs metalai taip pat reaguoja su koncentruota sieros rūgštimi.

Vidutinio aktyvumo metalams (Al, Fe) pasyvavimas vyksta dėl tankių oksidų plėvelių susidarymo. Alavas oksiduojamas iki keturvalentės būsenos, susidarant alavo (IV) sulfatui:

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

7 lentelė

Metalų sąveika su koncentruota sieros rūgštimi

Švinas oksiduojasi į dvivalentę būseną, sudarydamas tirpų švino hidrosulfatą. Gyvsidabris ištirpsta karštoje koncentruotoje sieros rūgštyje, sudarydamas gyvsidabrio (I) ir gyvsidabrio (II) sulfatus. Net sidabras ištirpsta verdančioje koncentruotoje sieros rūgštyje.

Reikėtų nepamiršti, kad kuo aktyvesnis metalas, tuo gilesnis sieros rūgšties redukcijos laipsnis. Su aktyviais metalais rūgštis daugiausia redukuojama į vandenilio sulfidą, nors yra ir kitų produktų. Pavyzdžiui

Zn + 2H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;

3Zn + 4H2SO4 = 3ZnSO4 + S↓ + 4H2O;

4Zn + 5H 2 SO 4 \u003d 4ZnSO 4 \u003d 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O.

Metalų sąveika su praskiesta azoto rūgštimi.

Azoto rūgštyje azotas, esantis +5 oksidacijos būsenoje, veikia kaip oksidatorius. Praskiestos rūgšties nitrato jono, kaip oksidatoriaus, didžiausia elektrodo potencialo vertė yra 0,96 V. Dėl tokios didelės vertės azoto rūgštis yra stipresnis oksidatorius nei sieros rūgštis. Tai matyti iš to, kad azoto rūgštis oksiduoja sidabrą. Rūgštis sumažinama kuo giliau, tuo aktyvesnis metalas ir tuo labiau atskiesta rūgštis.

8 lentelė

Metalų reakcija su praskiesta azoto rūgštimi

Metalų sąveika su koncentruota azoto rūgštimi.

Koncentruota azoto rūgštis paprastai redukuojama iki azoto dioksido. Koncentruotos azoto rūgšties sąveika su metalais pateikta 9 lentelėje.

Naudojant rūgštį esant trūkumui ir nemaišant, aktyvieji metalai ją redukuoja iki azoto, o vidutinio aktyvumo metalai – iki anglies monoksido.

9 lentelė

Koncentruotos azoto rūgšties sąveika su metalais

Metalų sąveika su šarmų tirpalais.

Metalų negali oksiduoti šarmai. Taip yra dėl to, kad šarminiai metalai yra stiprūs reduktorius. Todėl jų jonai yra silpniausi oksidatoriai ir neturi oksidacinių savybių vandeniniuose tirpaluose. Tačiau esant šarmams, vandens oksidacinis poveikis pasireiškia labiau nei jų nesant. Dėl šios priežasties šarminiuose tirpaluose metalai oksiduojami vandens, kad susidarytų hidroksidai ir vandenilis. Jei oksidas ir hidroksidas yra amfoteriniai junginiai, jie ištirps šarminiame tirpale. Dėl to metalai, kurie yra pasyvūs gryname vandenyje, stipriai sąveikauja su šarmų tirpalais.

10 lentelė

Metalų sąveika su šarmų tirpalais

Tirpimo procesas pateikiamas dviem etapais: metalo oksidacija vandeniu ir hidroksido ištirpimas:

Zn + 2HOH \u003d Zn (OH) 2 ↓ + H2;

Zn (OH) 2 ↓ + 2NaOH \u003d Na 2.

Visų pirma, reikia atsiminti, kad metalai paprastai skirstomi į tris grupes:

1) Aktyvieji metalai: šie metalai apima visus šarminius metalus, šarminius žemės metalus, taip pat magnį ir aliuminį.

2) Vidutinio aktyvumo metalai: tai metalai, esantys tarp aliuminio ir vandenilio aktyvumo serijoje.

3) Neaktyvūs metalai: metalai, esantys aktyvumo serijoje į dešinę nuo vandenilio.

Visų pirma, reikia atsiminti, kad mažai aktyvūs metalai (ty esantys po vandenilio) su vandeniu nereaguoja jokiomis sąlygomis.

Šarminiai ir šarminių žemių metalai reaguoja su vandeniu bet kokiomis sąlygomis (net esant normaliai temperatūrai ir šaltai), o reakciją lydi vandenilio išsiskyrimas ir metalo hidroksido susidarymas. Pavyzdžiui:

2Na + 2H2O \u003d 2NaOH + H2

Ca + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + H 2

Magnis dėl to, kad yra padengtas apsaugine oksido plėvele, su vandeniu reaguoja tik jį verdant. Kaitinant vandenyje, oksido plėvelė, susidedanti iš MgO, sunaikinama ir po ja esantis magnis pradeda reaguoti su vandeniu. Šiuo atveju reakciją taip pat lydi vandenilio išsiskyrimas ir metalo hidroksido susidarymas, kuris magnio atveju netirpus:

Mg + 2H 2 O \u003d Mg (OH) 2 ↓ + H2

Aliuminis, kaip ir magnis, yra padengtas apsaugine oksido plėvele, tačiau tokiu atveju jo negalima sunaikinti verdant. Norint jį pašalinti, reikalingas mechaninis valymas (kokiu būdu abrazyvu) arba cheminis sunaikinimas šarmais, gyvsidabrio druskų arba amonio druskų tirpalais:

2Al + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2

Vidutinio aktyvumo metalai su vandeniu reaguoja tik tada, kai jis yra perkaitintų vandens garų būsenoje. Šiuo atveju pats metalas turi būti pašildytas iki raudonai karštos temperatūros (apie 600–800 ° C). Skirtingai nuo aktyvių metalų, vidutinio aktyvumo metalai, reaguodami su vandeniu, vietoj hidroksidų sudaro metalų oksidus. Redukcijos produktas šiuo atveju yra vandenilis:

Zn + H 2 O \u003d ZnO + H 2

3Fe + 4H 2 O = Fe 3 O 4 + 4H 2 arba

Fe + H 2 O \u003d FeO + H 2 (priklausomai nuo kaitinimo laipsnio)