Su ile aktif metaller. Metallerin metal olmayanlarla etkileşimi. Metallerin asitlerle etkileşim reaksiyonlarına örnekler

Metallerin özellikleri.

1. Metallerin temel özellikleri.

Metallerin özellikleri fiziksel, kimyasal, mekanik ve teknolojik olarak ayrılır.

Fiziksel özellikler şunları içerir: renk, özgül ağırlık, eriyebilirlik, elektriksel iletkenlik, manyetik özellikler, termal iletkenlik, ısıtıldığında genleşme.

Kimyasal - oksitlenebilirlik, çözünürlük ve korozyon direncine.

Mekanik - mukavemet, sertlik, elastikiyet, viskozite, plastisite.

Teknolojik - sertleştirilebilirlik, akışkanlık, dövülebilirlik, kaynaklanabilirlik, işlenebilirlik.

1. Fiziksel ve kimyasal özellikler.

Renk. Metaller opaktır, yani. ışığın geçmesine izin vermeyin ve bu yansıyan ışıkta her metalin kendi özel gölgesi - rengi vardır.

Teknik metallerden sadece bakır (kırmızı) ve alaşımları renklendirilir. Diğer metallerin rengi çelik grisinden gümüşi beyaza kadar değişir. Metal ürünlerin yüzeyindeki en ince oksit filmleri onlara ek renkler verir.

Spesifik yer çekimi. Bir maddenin bir santimetreküpünün gram olarak ifade edilen ağırlığına özgül ağırlık denir.

Özgül ağırlığına göre hafif metaller ve ağır metaller ayırt edilir. Teknik metallerden magnezyum en hafifidir (özgül ağırlık 1.74), en ağırı tungstendir (özgül ağırlık 19.3). Metallerin özgül ağırlığı, bir dereceye kadar üretilme ve işlenme şekline bağlıdır.

Füzyon. Isıtıldığında katıdan sıvıya geçebilme özelliği en önemli mülk metaller. Tüm metaller ısıtıldığında katı halden sıvı hale, erimiş bir metal soğutulduğunda ise sıvı halden katı hale geçer. Teknik alaşımların erime noktası, belirli bir erime noktasına değil, bazen oldukça önemli olan bir dizi sıcaklığa sahiptir.

Elektiriksel iletkenlik.İletkenlik, elektriğin serbest elektronlar tarafından aktarılmasıdır. Metallerin elektriksel iletkenliği, metalik olmayan cisimlerin elektrik iletkenliğinden binlerce kat daha fazladır. Sıcaklık arttıkça metallerin elektriksel iletkenliği azalır, sıcaklık azaldıkça artar. yaklaşırken tamamen sıfır(- 273 0 C) sonsuz metallerin elektrik iletkenliği +232 0 (kalay) ile 3370 0 (tungsten) arasında değişir. Çoğu artış (direnç sıfıra yakın düşer).

Alaşımların elektriksel iletkenliği, alaşımları oluşturan bileşenlerden birinin elektrik iletkenliğinden daima daha düşüktür.

Manyetik özellikler. Sadece üç metal açıkça manyetiktir (ferromanyetik): demir, nikel ve kobalt ve bunların alaşımlarından bazıları. Bu metaller belirli sıcaklıklara ısıtıldıklarında manyetik özelliklerini de kaybederler. Bazı demir alaşımları oda sıcaklığında bile ferromanyetik değildir. Diğer tüm metaller paramanyetik (mıknatıslar tarafından çekilir) ve diamanyetik (mıknatıslar tarafından itilir) olarak ikiye ayrılır.

Termal iletkenlik. Termal iletkenlik, bir vücuttaki ısının, bu cismin parçacıklarının görünür hareketi olmadan daha sıcak bir yerden daha az ısıtılmış bir yere aktarılmasıdır. Metallerin yüksek termal iletkenliği, hızlı ve eşit bir şekilde ısıtılmalarına ve soğutulmalarına izin verir.

Teknik metaller arasında bakır en yüksek termal iletkenliğe sahiptir. Demirin ısıl iletkenliği çok daha düşüktür ve çeliğin ısıl iletkenliği, içindeki bileşenlerin içeriğine bağlı olarak değişir. Sıcaklık arttıkça ısıl iletkenlik azalır, sıcaklık azaldıkça artar.

Isı kapasitesi. Isı kapasitesi, bir cismin sıcaklığını 10 arttırmak için gereken ısı miktarıdır.

Bir maddenin özgül ısı kapasitesi, sıcaklığını 10 artırmak için maddenin 1 kg'ına bildirilmesi gereken kilogram cinsinden ısı miktarıdır - kalori.

Metallerin diğer maddelere kıyasla özgül ısı kapasitesi küçüktür, bu da onları yüksek sıcaklıklara ısıtmayı nispeten kolaylaştırır.

Isıtıldığında genleşme. Cisim 10 ısıtıldığında uzunluğundaki artışın orijinal uzunluğuna oranına lineer genleşme katsayısı denir. Farklı metaller için doğrusal genleşme katsayısı büyük ölçüde değişir. Örneğin, tungstenin lineer genleşme katsayısı 4.0·10 -6 ve kurşun 29.5 ·10 -6'dır.

Korozyon direnci. Korozyon, bir metalin dış ortamla kimyasal veya elektrokimyasal etkileşimi nedeniyle tahribatıdır. Korozyon örneği, demirin paslanmasıdır.

Yüksek korozyon direnci (korozyon direnci) bazı metallerin önemli bir doğal özelliğidir: platin, altın ve gümüş, bu yüzden asil olarak adlandırılırlar. Nikel ve diğer demir dışı metaller de korozyona iyi direnç gösterir. Demirli metaller, demirsiz metallerden daha güçlü ve daha hızlı paslanır.

2. Mekanik özellikler.

Kuvvet. Bir metalin gücü, dış kuvvetlerin etkisine çökmeden direnme yeteneğidir.

Sertlik. Sertlik, bir cismin bir başkasının nüfuzuna direnme yeteneğidir. sağlam vücut.

esneklik. Bir metalin esnekliği, şekil değişikliğine (deformasyon) neden olan dış kuvvetlerin etkisinin sona ermesinden sonra şeklini eski haline getirme özelliğidir.

viskozite. Tokluk, bir metalin hızla artan (şok) dış kuvvetlere direnme yeteneğidir. Viskozite, kırılganlığın zıt özelliğidir.

Plastik. Plastisite, bir metalin, dış kuvvetlerin etkisi altında tahribat olmaksızın deforme olma ve muhafaza etme özelliğidir. yeni form iktidarın kesilmesinden sonra. Plastisite, esnekliğin tersi olan bir özelliktir.

Masada. 1 teknik metallerin özelliklerini gösterir.

Tablo 1.

Teknik metallerin özellikleri.

metal adı	Özgül ağırlık (yoğunluk) gcm 3	Erime noktası 0 С	Brinell sertliği	Çekme mukavemeti (çekme mukavemeti) kgmm 2	Göreli uzantı %	Kesitin bağıl daralması %
AlüminyumTungstenÜtüKobaltMagnezyumManganezBakırNikelTenekeÖncülük etmekKromÇinko	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 Kırılgan22 40-50 2-4 1,8 Kırılgan11,3-15	40 - 21-55 3 15 Kırılgan60 40 40 50 Kırılgan5-20	85 - 68-55 - 20 Kırılgan75 70 74 100 Kırılgan-

3. Metallerin özelliklerinin önemi.

Mekanik özellikler. Herhangi bir ürün için ilk gereksinim yeterli güçtür.

Metaller diğer malzemelere göre daha yüksek bir dayanıma sahiptir, bu nedenle makinelerin, mekanizmaların ve yapıların yüklenen parçaları genellikle metallerden yapılır.

Birçok ürün, genel mukavemete ek olarak, bu ürünün çalışmasına özgü özel özelliklere de sahip olmalıdır. Örneğin kesici takımların sertliği yüksek olmalıdır. Diğer kesici takımların imalatı için takım çelikleri ve alaşımlar kullanılmaktadır.

Yay ve yay üretimi için yüksek elastikiyete sahip özel çelikler ve alaşımlar kullanılır.

Sünek metaller, parçaların çalışma sırasında şok yüklemeye maruz kaldığı durumlarda kullanılır.

Metallerin plastisitesi, basınçla (dövme, haddeleme) işlenmesini mümkün kılar.

fiziksel özellikler. Uçak, otomobil ve vagon yapımında parçaların ağırlığı genellikle en önemli özelliktir, bu nedenle alüminyum ve özellikle magnezyum alaşımları burada vazgeçilmezdir. Alüminyum gibi bazı alaşımlar için özgül dayanım (çekme dayanımının özgül ağırlığa oranı), yumuşak çelikten daha yüksektir.

eriyebilirlik erimiş metali kalıplara dökerek döküm elde etmek için kullanılır. Düşük erime noktalı metaller (kurşun gibi) çelik için su verme ortamı olarak kullanılır. Bazı karmaşık alaşımlar o kadar düşük bir erime noktasına sahiptir ki, sıcak suda erirler. Bu tür alaşımlar, yangınlara karşı koruma sağlayan cihazlarda, baskı matrislerinin dökümü için kullanılır.

yüksek olan metaller elektiriksel iletkenlik(bakır, alüminyum) elektrik mühendisliğinde, elektrik hatlarının yapımında ve yüksek elektrik direncine sahip alaşımlarda kullanılır - akkor lambalar, elektrikli ısıtıcılar için.

Manyetik özellikler metaller, elektrik mühendisliğinde (dinamolar, motorlar, transformatörler), iletişim cihazları için (telefon ve telgraf setleri) birincil rol oynar ve diğer birçok makine ve cihaz türünde kullanılır.

Termal iletkenlik metaller fiziksel özelliklerini üretmeyi mümkün kılar. Isı iletkenliği, metallerin lehimlenmesinde ve kaynaklanmasında da kullanılmaktadır.

Bazı metal alaşımları doğrusal genişleme katsayısı, sıfıra yakın; bu tür alaşımlar hassas aletlerin, radyo tüplerinin imalatında kullanılır. Köprüler gibi uzun yapılar inşa edilirken metallerin genleşmesi dikkate alınmalıdır. Farklı genleşme katsayılarına sahip metallerden yapılmış ve birbirine sabitlenmiş iki parçanın ısıtıldığında bükülebileceği ve hatta kırılabileceği de unutulmamalıdır.

Kimyasal özellikler. Korozyon direnci özellikle yüksek oksitleyici ortamlarda çalışan ürünler için önemlidir (ızgaralar, kimyasal makine ve cihazların parçaları). Yüksek korozyon direnci elde etmek için özel paslanmaz, aside dayanıklı ve ısıya dayanıklı çelikler üretilmekte ve koruyucu kaplamalar da kullanılmaktadır.

Metaller (lat. metallum - maden, maden) - formda bir grup element basit maddeler yüksek termal ve elektriksel iletkenlik, pozitif sıcaklık direnci katsayısı, yüksek süneklik ve metalik parlaklık gibi karakteristik metalik özelliklere sahiptir.

Şu anda keşfedilen (hepsi resmi olarak tanınmayan) 118 kimyasal elementten metaller şunları içerir:

• Alkali metal grubunda 6 element,
• 6 alkali toprak metalleri grubunda,
• 38 geçiş metali grubunda,
• Hafif metaller grubunda 11,
• 7 yarı metaller grubunda,
• 14 lantanitler + lantan grubundan,
• Aktinitler grubunda 14 (tüm elementler için fiziksel özellikler çalışılmamıştır) + aktinyum,
• belirli berilyum ve magnezyum gruplarının dışında.

Böylece, keşfedilen tüm elementlerden 96'sı metallere ait olabilir.

Astrofizikte "metal" terimi farklı bir anlama sahip olabilir ve tüm kimyasal elementler helyumdan daha ağır

Metallerin karakteristik özellikleri

1. Metalik parlaklık (sadece metaller için karakteristik değildir: metal olmayan iyot ve karbonda da grafit şeklinde bulunur)
2. İyi elektriksel iletkenlik
3. Hafif işleme imkanı
4. Yüksek yoğunluk (genellikle metaller metal olmayanlardan daha ağırdır)
5. Yüksek erime noktası (istisnalar: cıva, galyum ve alkali metaller)
6. Mükemmel termal iletkenlik
7. Reaksiyonlarda, çoğunlukla indirgeyici ajanlardır.

Metallerin fiziksel özellikleri

Tüm metaller (cıva ve şartlı olarak Fransa hariç) normal koşullar altında katı haldedir, ancak farklı sertliklere sahiptirler. Mohs ölçeğinde bazı metallerin sertliği aşağıdadır.

Erime noktaları saf metaller -39 °C (cıva) ile 3410 °C (tungsten) arasında değişir. Çoğu metalin (alkaliler hariç) erime noktası yüksektir, ancak kalay ve kurşun gibi bazı "normal" metaller, geleneksel bir elektrikli veya gazlı ocakta eritilebilir.

Bağlı olarak yoğunluk, metaller hafif (yoğunluk 0,53 ÷ 5 g / cm³) ve ağır (5 ÷ 22,5 g / cm³) olarak ayrılır. En hafif metal lityumdur (yoğunluk 0,53 g/cm³). Osmiyum ve iridyum yoğunlukları - en ağır iki metal - neredeyse eşit olduğundan (yaklaşık 22.6 g / cm³ - kurşun yoğunluğunun tam iki katı) ve kesin olarak hesaplanması son derece zor olduğundan, şu anda en ağır metali adlandırmak imkansızdır. yoğunluk: bunun için tamamen temiz metallere ihtiyacınız var, çünkü herhangi bir kirlilik yoğunluklarını azaltır.

Çoğu metal plastik yani metal bir tel bükülebilir ve kırılmaz. Bunun nedeni, metal atomlarının katmanlarının aralarındaki bağı koparmadan yer değiştirmesidir. Plastiklerin çoğu altın, gümüş ve bakırdır. Altın, yaldız ürünleri için kullanılan 0.003 mm kalınlığında folyo yapmak için kullanılabilir. Ancak, tüm metaller plastik değildir. Çinko veya kalay tel büküldüğünde eziliyor; manganez ve bizmut deformasyon sırasında hiç bükülmez, hemen kırılır. Plastisite ayrıca metalin saflığına da bağlıdır; Bu nedenle, çok saf krom çok sünektir, ancak küçük safsızlıklarla bile kirlendiğinde kırılgan ve sert hale gelir. Altın, gümüş, kurşun, alüminyum, osmiyum gibi bazı metaller birlikte büyüyebilir, ancak bu on yıllar alabilir.

Tüm metaller iyidir elektrik akımı iletmek; Bu onların varlığından kaynaklanmaktadır. kristal kafesler etkisi altında hareket eden hareketli elektronlar Elektrik alanı. Gümüş, bakır ve alüminyum en yüksek elektrik iletkenliğine sahiptir; bu nedenle, son iki metal en çok teller için bir malzeme olarak kullanılır. Sodyum ayrıca çok yüksek bir elektrik iletkenliğine sahiptir; deney ekipmanında sodyum ile doldurulmuş ince duvarlı paslanmaz çelik borular şeklinde sodyum iletkenleri kullanma girişimleri bilinmektedir. Sodyumun düşük özgül ağırlığı ve eşit direnç nedeniyle, sodyum "telleri" bakırdan çok daha hafiftir ve hatta alüminyumdan biraz daha hafiftir.

Metallerin yüksek termal iletkenliği aynı zamanda serbest elektronların hareketliliğine de bağlıdır. Bu nedenle, termal iletkenlik serisi, elektriksel iletkenlik serisine benzer ve elektrik gibi en iyi ısı iletkeni gümüştür. Sodyum ayrıca iyi bir ısı iletkeni olarak kullanım alanı bulur; Örneğin, otomobil motorlarının valflerinde soğutmanın iyileştirilmesi için sodyum kullanımı yaygın olarak bilinmektedir.

Renkçoğu metal yaklaşık olarak aynıdır - mavimsi bir renk tonu ile açık gri. Altın, bakır ve sezyum sırasıyla sarı, kırmızı ve açık sarıdır.

Metallerin kimyasal özellikleri

Harici elektronik düzeyde, çoğu metalin az sayıda elektronu vardır (1-3), bu nedenle çoğu reaksiyonda indirgeyici ajanlar olarak hareket ederler (yani elektronlarını “verirler”)

Basit maddelerle reaksiyonlar

• Altın ve platin hariç tüm metaller oksijenle reaksiyona girer. Gümüş ile reaksiyon yüksek sıcaklıklarda gerçekleşir, ancak termal olarak kararsız olduğu için gümüş(II) oksit pratik olarak oluşmaz. Metale bağlı olarak çıkış oksitler, peroksitler, süperoksitler olabilir:

lityum oksit

sodyum peroksit

potasyum süperoksit

Peroksitten oksit elde etmek için peroksit bir metal ile indirgenir:

Orta ve düşük aktif metallerde, reaksiyon ısıtıldığında meydana gelir:

• Sadece en aktif metaller nitrojen ile reaksiyona girer, sadece lityum oda sıcaklığında etkileşerek nitrürler oluşturur:

Isıtıldığında:

• Altın ve platin hariç tüm metaller kükürt ile reaksiyona girer:

Demir, sülfür oluşturmak üzere ısıtıldığında kükürt ile reaksiyona girer:

• Sadece en aktif metaller hidrojen ile reaksiyona girer, yani Be hariç IA ve IIA gruplarının metalleri. Reaksiyonlar ısıtıldığında gerçekleştirilir ve hidritler oluşur. Reaksiyonlarda metal, indirgeyici bir ajan görevi görür, hidrojenin oksidasyon durumu -1'dir:

• Sadece en aktif metaller karbon ile reaksiyona girer. Bu durumda asetilenitler veya metanitler oluşur. Asetilitler, su ile etkileşime girdiğinde asetilen, metanitler - metan verir.

Metaller kimyasal aktivitelerinde büyük farklılıklar gösterir. Bir metalin kimyasal aktivitesi, içindeki konumuna göre kabaca değerlendirilebilir.

En aktif metaller bu sıranın başında (solda), en aktif olmayan - sonunda (sağda) bulunur.
Basit maddelerle reaksiyonlar. Metaller, ikili bileşikler oluşturmak için metal olmayanlarla reaksiyona girer. Reaksiyon koşulları ve bazen ürünleri, farklı metaller için büyük farklılıklar gösterir.
Örneğin, alkali metaller, oksitler ve peroksitler oluşturmak için oda sıcaklığında oksijenle (hava dahil) aktif olarak reaksiyona girer.

4Li + O2 = 2Li20;
2Na + O2 \u003d Na2O2

Ara aktivite metalleri, ısıtıldıklarında oksijen ile reaksiyona girerler. Bu durumda oksitler oluşur:

2Mg + O2 \u003d t 2MgO.

Aktif olmayan metaller (örneğin altın, platin) oksijen ile reaksiyona girmez ve bu nedenle pratik olarak havada parlaklıklarını değiştirmezler.
Çoğu metal, kükürt tozu ile ısıtıldığında karşılık gelen sülfürleri oluşturur:

ile reaksiyonlar karmaşık maddeler. Tüm sınıfların bileşikleri metaller - oksitler (su dahil), asitler, bazlar ve tuzlarla reaksiyona girer.
Aktif metaller, oda sıcaklığında su ile şiddetli reaksiyona girer:

2Li + 2H20 \u003d 2LiOH + H2;
Ba + 2H20 \u003d Ba (OH) 2 + H 2.

Örneğin magnezyum ve alüminyum gibi metallerin yüzeyi, karşılık gelen oksitten oluşan yoğun bir filmle korunur. Bu su ile reaksiyonu engeller. Bununla birlikte, bu film çıkarılırsa veya bütünlüğü bozulursa, bu metaller de aktif olarak reaksiyona girer. Örneğin, toz magnezyum sıcak su ile reaksiyona girer:

Mg + 2H20 \u003d 100 ° C Mg (OH) 2 + H 2.

Yüksek sıcaklıklarda, daha az aktif metaller de su ile reaksiyona girer: Zn, Fe, Mil, vb. Bu durumda ilgili oksitler oluşur. Örneğin, sıcak demir talaşlarının üzerinden su buharı geçirildiğinde aşağıdaki reaksiyon meydana gelir:

3Fe + 4H 2 O \u003d t Fe3 O 4 + 4H 2.

Hidrojene kadar olan aktivite serilerindeki metaller asitlerle (HNO 3 hariç) reaksiyona girerek tuzlar ve hidrojen oluşturur. Aktif metaller (K, Na, Ca, Mg) asit çözeltileriyle çok şiddetli reaksiyona girer (yüksek hızda):

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

Aktif olmayan metaller genellikle pratik olarak asitlerde çözünmezler. Bunun nedeni, yüzeylerinde çözünmeyen bir tuz filminin oluşmasıdır. Örneğin, hidrojene kadar aktivite serisinde bulunan kurşun, yüzeyinde çözünmeyen tuzlardan oluşan bir film (PbS04 ve PbCl2) oluşturduğundan, seyreltik sülfürik ve hidroklorik asitlerde pratik olarak çözünmez.

Oy vermek için JavaScript'i etkinleştirmeniz gerekir

Metallerin basit oksitleyici maddelerle etkileşimi. Metallerin suya oranı, sulu asit çözeltileri, alkaliler ve tuzlar. Oksit film ve oksidasyon ürünlerinin rolü. Metallerin nitrik ve konsantre sülfürik asitlerle etkileşimi.

Metaller, tüm s-, d-, f-elemanlarının yanı sıra alt kısımda bulunan p-elementlerini içerir. periyodik sistem bordan astatine çizilen köşegenden. Bu elementlerin basit maddelerinde metalik bir bağ gerçekleşir. Metal atomlarının dış elektron kabuğunda 1, 2 veya 3 miktarında az sayıda elektronu vardır. Metaller elektropozitif özellikler sergiler ve ikiden az olmak üzere düşük elektronegatifliğe sahiptir.

Metaller doğaldır özellikler. BT katılar, sudan ağır, metalik bir parlaklığa sahip. Metaller yüksek ısı ve elektrik iletkenliğine sahiptir. Çeşitli dış etkilerin etkisi altında elektron emisyonu ile karakterize edilirler: ışıkla ışınlama, ısıtma sırasında, kopma sırasında (eksoelektronik emisyon).

Metallerin temel özelliği, diğer maddelerin atomlarına ve iyonlarına elektron verme yetenekleridir. Metaller, vakaların büyük çoğunluğunda indirgeyici ajanlardır. Ve bu onların özelliği kimyasal özellik. Metallerin, metal olmayan, su, asitler gibi basit maddeler içeren tipik oksitleyici ajanlara oranını düşünün. Tablo 1, metallerin basit oksitleyici ajanlara oranı hakkında bilgi sağlar.

tablo 1

Metallerin basit oksitleyici ajanlara oranı

Tüm metaller flor ile reaksiyona girer. İstisnalar, nem yokluğunda alüminyum, demir, nikel, bakır, çinkodur. Bu elementler, flor ile reaksiyona girdiğinde, başlangıçta metalleri daha fazla reaksiyondan koruyan florür filmleri oluşturur.

Aynı koşullar ve nedenlerle demir, klor ile reaksiyona girerek pasifleşir. Oksijenle ilgili olarak, hepsi değil, yalnızca birkaç metal yoğun koruyucu oksit filmleri oluşturur. Flordan nitrojene geçişte (tablo 1), oksidatif aktivite azalır ve dolayısıyla tüm daha fazla metaller oksitlenmez. Örneğin, yalnızca lityum ve toprak alkali metaller azotla reaksiyona girer.

Metallerin suya ve oksitleyici ajanların sulu çözeltilerine oranı.

AT sulu çözeltiler bir metalin indirgeme aktivitesi, standart redoks potansiyelinin değeri ile karakterize edilir. Tüm standart redoks potansiyelleri aralığından, tablo 2'de gösterilen bir dizi metal voltajı ayırt edilir.

Tablo 2

Sıra stres metalleri

oksitleyici	elektrot proses denklemi	Standart elektrot potansiyeli φ 0, V	İndirgen madde	İndirgeyici ajanların koşullu aktivitesi
+	Li + + e - = Li	-3,045	Li	Aktif
Rb+	Rb + + e - = Rb	-2,925	Rb	Aktif
B+	K + + e - = K	-2,925	K	Aktif
+	Cs + + e - = Cs	-2,923	C'ler	Aktif
Ca2+	Ca 2+ + 2e - = Ca	-2,866	CA	Aktif
Na+	Na + + e - = Na	-2,714	Na	Aktif
Mg2+	Mg 2+ +2 e - \u003d Mg	-2,363	mg	Aktif
3+	Al 3+ + 3e - = Al	-1,662	Al	Aktif
2+	Ti 2+ + 2e - = Ti	-1,628	Ti	evlenmek aktivite
Mn2+	Mn 2+ + 2e - = Mn	-1,180	Mn	evlenmek aktivite
Cr2+	Kr 2+ + 2e - = Kr	-0,913	cr	evlenmek aktivite
H2O	2H20+ 2e - \u003d H2 + 2OH -	-0,826	H2 , pH=14	evlenmek aktivite
Zn2+	Zn 2+ + 2e - = Zn	-0,763	çinko	evlenmek aktivite
Cr3+	Kr 3+ +3e - = Kr	-0,744	cr	evlenmek aktivite
Fe2+	Fe 2+ + e - \u003d Fe	-0,440	Fe	evlenmek aktivite
H2O	2H20 + e - \u003d H2 + 2OH -	-0,413	H2 , pH=7	evlenmek aktivite
CD2+	Cd 2+ + 2e - = Cd	-0,403	CD	evlenmek aktivite
CO2+	Co 2+ +2 e - \u003d Co	-0,227	ortak	evlenmek aktivite
Ni2+	Ni 2+ + 2e - = Ni	-0,225	Ni	evlenmek aktivite
2+	Sn 2+ + 2e - = Sn	-0,136	sn	evlenmek aktivite
2+	Pb 2+ + 2e - = Pb	-0,126	Pb	evlenmek aktivite
Fe3+	Fe 3+ + 3e - \u003d Fe	-0,036	Fe	evlenmek aktivite
H+	2H + + 2e - =H2		H2 , pH=0	evlenmek aktivite
Bi 3+	Bi 3+ + 3e - = Bi	0,215	Bi	Küçük aktif
Cu2+	Cu 2+ + 2e - = Cu	0,337	Cu	Küçük aktif
Cu+	Cu + + e - = Cu	0,521	Cu	Küçük aktif
Hg 2 2+	Hg 2 2+ + 2e - = Hg	0,788	Hg 2	Küçük aktif
Ag+	Ag + + e - = Ag	0,799	Ag	Küçük aktif
Hg2+	Hg 2+ + 2e - \u003d Hg	0,854	hg	Küçük aktif
Puan 2+	Pt 2+ + 2e - = Pt	1,2	nokta	Küçük aktif
Au 3+	Au 3+ + 3e - = Au	1,498	Au	Küçük aktif
Au +	Au++e-=Au	1,691	Au	Küçük aktif

Bu gerilim dizisinde, asidik (рН=0), nötr (рН=7), alkali (рН=14) ortamdaki hidrojen elektrotunun elektrot potansiyellerinin değerleri de verilmiştir. Belirli bir metalin bir dizi voltajdaki konumu, standart koşullar altında sulu çözeltilerdeki etkileşimleri redoks etme yeteneğini karakterize eder. Metal iyonları oksitleyici ajanlardır ve metaller indirgeyici ajanlardır. Metal voltaj serisinde ne kadar uzak olursa, sulu bir çözeltideki oksitleyici ajanın iyonları o kadar güçlü olur. Metal sıranın başına ne kadar yakınsa, indirgeyici madde o kadar güçlüdür.

Metaller, tuz çözeltilerinden birbirlerinin yerini alabilirler. Bu durumda reaksiyonun yönü, gerilim serilerindeki karşılıklı konumlarına göre belirlenir. Aktif metallerin hidrojeni sadece sudan değil, aynı zamanda herhangi bir sulu çözeltiden de uzaklaştırdığı akılda tutulmalıdır. Bu nedenle, metallerin tuzlarının çözeltilerinden karşılıklı olarak yer değiştirmesi, yalnızca magnezyumdan sonraki voltaj serilerinde bulunan metaller söz konusu olduğunda meydana gelir.

Tüm metaller, aşağıdaki tabloda yansıtılan üç koşullu gruba ayrılmıştır.

Tablo 3

Metallerin koşullu bölünmesi

Su ile etkileşim. Sudaki oksitleyici madde hidrojen iyonudur. Bu nedenle, standart elektrot potansiyelleri sudaki hidrojen iyonlarının potansiyelinden daha düşük olan yalnızca bu metaller su tarafından oksitlenebilir. Ortamın pH'ına bağlıdır ve

φ \u003d -0,059 pH.

Nötr bir ortamda (рН=7) φ = -0,41 V. Metallerin su ile etkileşiminin doğası Tablo 4'te sunulmuştur.

Serinin başlangıcından itibaren, -0,41 V'den çok daha negatif bir potansiyele sahip olan metaller, hidrojeni sudan uzaklaştırır. Ancak zaten magnezyum, hidrojeni yalnızca sıcak sudan uzaklaştırır. Normalde, magnezyum ve kurşun arasında bulunan metaller, hidrojeni sudan ayırmaz. Bu metallerin yüzeyinde koruyucu etkisi olan oksit filmleri oluşur.

Tablo 4

Nötr bir ortamda metallerin su ile etkileşimi

Metallerin hidroklorik asit ile etkileşimi.

Hidroklorik asitteki oksitleyici madde hidrojen iyonudur. Bir hidrojen iyonunun standart elektrot potansiyeli sıfırdır. Bu nedenle, tüm aktif metaller ve ara aktiviteye sahip metaller asit ile reaksiyona girmelidir. Sadece kurşun pasivasyon sergiler.

Tablo 5

Metallerin hidroklorik asit ile etkileşimi

Bakır, düşük aktif metallere ait olmasına rağmen, çok konsantre hidroklorik asit içinde çözülebilir.

Metallerin sülfürik asit ile etkileşimi farklı şekilde gerçekleşir ve konsantrasyonuna bağlıdır.

Metallerin seyreltik sülfürik asit ile reaksiyonu. Seyreltik sülfürik asit ile etkileşim, hidroklorik asit ile aynı şekilde gerçekleştirilir.

Tablo 6

Metallerin seyreltik sülfürik asit ile reaksiyonu

seyreltilmiş sülfürik asit hidrojen iyonu ile oksitlenir. Elektrot potansiyelleri hidrojenden daha düşük olan metallerle etkileşime girer. Kurşunun sülfürik asit ile etkileşimi sırasında oluşan PbSO 4 tuzu çözünmez olduğundan ve metal yüzeyinde koruyucu bir film oluşturduğundan, kurşun sülfürik asitte %80'in altındaki konsantrasyonda çözünmez.

Metallerin konsantre sülfürik asit ile etkileşimi.

Konsantre sülfürik asitte, +6 oksidasyon durumundaki kükürt, oksitleyici bir ajan görevi görür. Sülfat iyonunun bir parçasıdır SO 4 2-. Bu nedenle, konsantre asit, standart elektrot potansiyeli oksitleyici ajanınkinden daha düşük olan tüm metalleri oksitler. En yüksek değer Oksitleyici ajan olarak sülfat iyonu içeren elektrot işlemlerinde elektrot potansiyeli 0.36 V'tur. Sonuç olarak, bazı düşük aktif metaller ayrıca konsantre sülfürik asit ile reaksiyona girer.

Orta aktiviteli metaller (Al, Fe) için, yoğun oksit filmlerinin oluşumu nedeniyle pasivasyon gerçekleşir. Kalay, kalay (IV) sülfat oluşumu ile dört değerlikli duruma oksitlenir:

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

Tablo 7

Metallerin konsantre sülfürik asit ile etkileşimi

Kurşun, çözünür kurşun hidrosülfat oluşumu ile iki değerlikli duruma oksitlenir. Cıva, cıva (I) ve cıva (II) sülfatları oluşturmak için sıcak konsantre sülfürik asit içinde çözünür. Kaynayan konsantre sülfürik asitte gümüş bile çözünür.

Metal ne kadar aktif olursa, sülfürik asidin indirgenme derecesinin o kadar derin olduğu akılda tutulmalıdır. Aktif metallerde asit esas olarak hidrojen sülfüre indirgenir, ancak başka ürünler de mevcuttur. Örneğin

Zn + 2H2SO4 \u003d ZnSO 4 + SO2 + 2H20;

3Zn + 4H2S04 = 3ZnSO 4 + S↓ + 4H20;

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

Metallerin seyreltik nitrik asit ile etkileşimi.

Nitrik asitte, +5 oksidasyon durumundaki azot oksitleyici bir ajan olarak görev yapar. Oksitleyici ajan olarak seyreltik asidin nitrat iyonu için elektrot potansiyelinin maksimum değeri 0,96 V'tur. Bu kadar büyük bir değer nedeniyle nitrik asit, sülfürik asitten daha güçlü bir oksitleyici ajandır. Bu, nitrik asidin gümüşü oksitlemesi gerçeğinden açıkça görülmektedir. Asit ne kadar derine indirgenirse, metal o kadar aktif olur ve asit o kadar seyreltik olur.

Tablo 8

Seyreltik nitrik asit ile metallerin reaksiyonu

Metallerin konsantre nitrik asit ile etkileşimi.

Konsantre nitrik asit genellikle nitrojen dioksite indirgenir. Konsantre nitrik asidin metallerle etkileşimi tablo 9'da sunulmuştur.

Asit eksikliğinde ve karıştırılmadan kullanıldığında, aktif metaller onu nitrojene ve orta aktiviteli metaller karbon monoksite indirger.

Tablo 9

Konsantre nitrik asidin metallerle etkileşimi

Metallerin alkali çözeltilerle etkileşimi.

Metaller alkaliler tarafından oksitlenemez. Bunun nedeni alkali metallerin güçlü indirgeyici maddeler olmasıdır. Bu nedenle iyonları en zayıf oksitleyici ajanlardır ve sulu çözeltilerde oksitleyici özellikler göstermezler. Bununla birlikte, alkalilerin varlığında, suyun oksitleyici etkisi, yokluğundan daha büyük ölçüde kendini gösterir. Bu nedenle, alkali çözeltilerde metaller, hidroksitler ve hidrojen oluşturmak üzere su ile oksitlenir. Oksit ve hidroksit amfoterik bileşikler ise, alkali bir çözelti içinde çözülürler. Sonuç olarak, saf suda pasif olan metaller, alkali çözeltilerle kuvvetli bir şekilde etkileşime girer.

Tablo 10

Metallerin alkali çözeltilerle etkileşimi

Çözünme işlemi iki aşamada sunulur: metalin su ile oksidasyonu ve hidroksitin çözünmesi:

Zn + 2HOH \u003d Zn (OH) 2 ↓ + H2;

Zn (OH) 2 ↓ + 2NaOH \u003d Na 2.

Öncelikle metallerin genel olarak üç gruba ayrıldığı unutulmamalıdır:

1) Aktif metaller: Bu metaller, tüm alkali metalleri, toprak alkali metalleri, ayrıca magnezyum ve alüminyumu içerir.

2) Orta aktiviteli metaller: aktivite serisinde alüminyum ve hidrojen arasında yer alan metalleri içerir.

3) Aktif olmayan metaller: Hidrojenin sağında aktivite serisinde yer alan metaller.

Her şeyden önce, düşük aktif metallerin (yani hidrojenden sonra bulunanların) hiçbir koşulda suyla reaksiyona girmediğini hatırlamanız gerekir.

Alkali ve toprak alkali metaller, herhangi bir koşulda (normal sıcaklıkta ve soğukta bile) suyla reaksiyona girerken, reaksiyona hidrojenin evrimi ve metal hidroksit oluşumu eşlik eder. Örneğin:

2Na + 2H20 \u003d 2NaOH + H2

Ca + 2H20 \u003d Ca (OH) 2 + H2

Magnezyum, koruyucu bir oksit film ile kaplandığı için sadece kaynatıldığında su ile reaksiyona girer. Suda ısıtıldığında MgO'dan oluşan oksit filmi yok olur ve altındaki magnezyum su ile reaksiyona girmeye başlar. Bu durumda, reaksiyona ayrıca hidrojenin evrimi ve magnezyum durumunda çözünmeyen metal hidroksit oluşumu eşlik eder:

Mg + 2H20 \u003d Mg (OH) 2 ↓ + H2

Alüminyum, magnezyum gibi koruyucu bir oksit film ile kaplanmıştır, ancak bu durumda kaynatılarak yok edilemez. Çıkarmak için, mekanik temizleme (bir tür aşındırıcı ile) veya alkali ile kimyasal imhası, cıva tuzları veya amonyum tuzları çözeltileri gereklidir:

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

Orta aktiviteye sahip metaller, yalnızca aşırı ısıtılmış su buharı durumundayken suyla reaksiyona girer. Bu durumda, metalin kendisi çok sıcak bir sıcaklığa (yaklaşık 600-800 ° C) ısıtılmalıdır. Aktif metallerin aksine, ara aktiviteli metaller su ile reaksiyona girdiklerinde hidroksitler yerine metal oksitler oluştururlar. Bu durumda indirgeme ürünü hidrojendir:

Zn + H 2 O \u003d ZnO + H 2

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

Fe + H 2 O \u003d FeO + H 2 (ısıtma derecesine bağlı olarak)