-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