 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Электрохимический ряд напряжений металлов
Li... Rb... K... Ba... Sr... Ca... Na.... Mg... Al... Mn... Zn... Cr... Fe... Cd... Co...
Ni... Sn... Pb... H... Sb... Bi... Cu... Hg...Ag...Pb...Pt...Au.
В соответствии с этим металлы подразделяются на три группы:
– активные, имеющие значения стандартных окислительно-восстановительных потенциалов от наиболее отрицательного (у лития) до потенциала алюминия (Li-Аl);
– средней активности (Аl-Н2);
– малоактивные (Н2-Аu).
Чем левее расположен металл в ряду напряжений, тем выше его восстановительная способность и тем слабее окислительная способность его катиона в растворе.
Металл способен вытеснять из растворов солей только те металлы (т.е. окисляться их катионом), которые стоят в этом ряду правее него.
Металлы, расположенные левее водорода, способны вытеснять его из растворов кислот, т.е. окисляться катионом водорода кислоты.
Наиболее распространенные окислители металлов:
– катион водорода (протон) в молекулах воды и «кислотах – неокислителях»: разбавленной H2SO4, галогеноводородных кислотах, Н3РО4, Н2S, НСΝ, органических кислотах и некоторых других;
– вода в щелочной среде;
– элементы в высших степенях окисления, входящие в состав «кислот – окислителей»: S+6 в концентрированной H2SO4, N+5 в HNO3 любой концентрации.
– катион менее активного металла в растворе его соли.
Реакции металлов с окислителями сопровождается образованием продуктов восстановления окислителей, состав которых зависит от природы реагирующих веществ (см. ниже таблицу 8.2. и раздел "Влияние на ОВР металлов поверхностных пленок").
При окислении металлов концентрированной H2SO4 и HNO3 любой концентрации образуется смесь продуктов восстановления частиц S+6 и N+5, среди которых имеются преобладающие вещества (таблица 8.2).
Таблица 8.2 – Состав преобладающих продуктов восстановления окислителя в зависимости от природы металла и окислителя
| Активность металла | Окислитель | Преобладающие продукты восстановления окислителя |
| Активные металлы | H2O (при pH=7) | H2 |
| С водой взаимодействуют только Li,K,Rb,Cs,Ba,Sr,Ca,Na, Mg (при нагр.) | ||
| Be, Al, Zn | H2O (при pH>7) в щелочной среде | H2 |
| Mg, Be, Al, Мn Zn (при норм. условиях) |
H+ в составе кислот-неоки-
| слителей (разб H2SO4, HCl, HCN, H3PO4 и др.) |
H2
| H2 | |||
| N+5 в конц.HNO3 | NO2 | ||
| N+5 в разб HNO3 | N2 | ||
| N+5 в очень разб. HNO3 | NH3 (NH4NO3) | ||
| S+6 в конц. H2SO4 | H2S | ||
| Металлы средней активности а | H2O (при pH>7) в щелочной среде | H2 | |
| Sn, Pb, Ge | |||
| Fe, Ni, Cr, Sn, Pb, Zn (при нагревании) | H+ в кислотах-неокисли-телях | H2 | |
| конц. HNO3 | NO2 | ||
| разб.HNO3 | N2O | ||
| очень разб.HNO3 | N2 | ||
| конц. H2SO4 | S |
| Неактивные металлы | конц. HNO3 разб. HNO3 очень. разб. HNO3 конц. H2SO4 | NO2 NO NO SO2 |
| Взаимодействуют только Cu, Hg, Ag Взаимодействуют только Cu и Hg |
Металлы со стабильной высшей степенью окисления при окислении конц. HNO3 могут в качестве преобладающих продуктов реакции давать кислоты с высшей степенью окисления металла, например:
Sn + 4НΝО3(конц.) → H2SnO3+4NO2+H2O
Общая схема реакции металлов с кислотами – окислителями:
Me + HNO3 → Me(NO3)x + H2O + преобладающий продукт восстановления
кислоты в зависимости от ее концентрации
Me + H2SO4(конц.) → Mex(SO4)y + H2O + преобладающий продукт
восстановления H2SO4
Влияние на ОВР металлов поверхностных пленок:
1. В конц. H2SO4 устойчивы Al, Cr и Fe вследствие пассивации (реакция начинается, а затем прекращается из-за образования на поверхности инертного слоя).
2. В конц. HNO3 при нормальной температуре устойчивы из-за пассивации Al, Fe, Cо, Ni, Cr (они начинают реагировать, а затем окисление прекращается из-за образования на поверхности инертного слоя).
3. Не окисляется HNO3 любой концентрации:
– Au, Ru, Os, Pd, Pt, Rh, Jr вследствие их термодинамической устойчивости;
– Ti, Ta, Zr, Hf, Νb из-за пассивации (Ti не окисляется ни разб., ни конц. HNO3).
4. Разбавленная H2SO4 и HCl не окисляют Pb из-за пассивации нерастворимыми солями (реакция начинается, а затем прекращается).
5. На поверхности ряда металлов (Be, Al, Sn, Zn, Pb) образуются нерастворимые амфотерные оксиды, поэтому они не окисляются H2O в нейтральной среде. Однако в щелочной среде эти металлы реагируют с водой, т.к. у образующихся амфотерных оксидов, а затем и гидроксидов преобладают кислотные свойства, вследствие чего они взаимодействуют со щелочью, образуя растворимые соли.
Поиск по сайту: