Взаимодейст­вие металлов с кислотами

Большинство металлов взаимодействуют с растворами кис­лот c выделением в процессе реакции водорода. Например, при взаимодействии цинка с соляной кислотой образуется раствор хлорида цинка и выделятся водород.

В этой реакции цинк выступает в качестве восстановителя и отдает электроны:

$\mathrm{Zn} – 2 {\mathrm{e}}^{–} \to {\mathrm{Zn}}^{2+}$

Роль окислителя играют присутствующие в кислотном рас­тво­ре ионы водорода. Они принимают от атомов цинка элек­троны и восстанавливаются до атомов водорода, которые, в свою очередь, соединяются в молекулы водорода.

${\mathrm{H}}^{+} + {\mathrm{e}}^{–} \to \mathrm{H}$

$2 \mathrm{H} \to {\mathrm{H}}_2$

При взаимодействии металлов с кислотами высвобождается водород и образуются катионы металла, которые вместе с анио­нами кислоты образуют солевой раствор.

Степени окисления катионов элементов группы А обычно равны номеру группы соответствующих элементов в таблице периодической системы (как и степени окисления в оксидах). При взаимодействии железа с разбавленными кислотами образуются соли железа со степенью окисления II, например:

$\mathrm{Fe} + {\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4 \to {\mathrm{FeSO}}_4 + {\mathrm{H}}_2$↑

При взаимодействии с кислотами металлы прояв­ля­ют различную активность. Есть металлы, которые взаи­мо­действуют с кислотами бурно, другие реагируют медленно или вообще не вступают в реакцию.

Сравним взаимодействие различных металлов с раствором соляной кислоты с помощью видео.

Из видео видно, что цинк взаимодействует с кислотой более активно, чем железо. А медь не реагирует вообще. Из этих металлов цинк является самым активным, а медь – самым пассивным металлом.

Самые активные металлы – это щелочные и щелочно­земель­ные. Их взаимодействие с кислотами сопровождается бурной реакцией. Выделяющийся водород под действием высвобож­дающейся теплоты может воспламениться и взорваться. Эти металлы настолько опасны, что в быту их использовать нель­зя. Благородные металлы и множество других малоактивных металлов (например, медь и серебро) очень устойчивы к воз­действию кислот и кислотных растворов и не вытесняют во­до­род.

Характеристика взаимодействия различных металлов с рас­творами кислот приводится в таблице.

Взаимодействие металлов с растворами кислот

Более точный обзор активности различных металлов пред­став­ляет ряд напряженности металлов. В этом ряду ме­таллы упорядочены по степени активности протекания хими­ческих реакций в водном растворе, начиная с самых актив­ных и заканчивая малоактивными – благородными метал­ла­ми. Ряд напряженности металлов характеризует активность металлов в химических реакциях, при которых атомы метал­лов окисляются и переходят в раствор в виде катионов. Кроме того, среди металлов в этом ряду размещен также и водород, который способен окислятьcя и переходить в раствор в виде ка­тиона.

Наиболее известные металлы расположены в этом ряду сле­дующим образом:

Ряд напряженности металлов

Расположение металлов в этом ряду позволяет сделать важ­ные выводы относительно их химических свойств. Все метал­лы, которые находятся слева от водорода (более активны, чем водород), взаимодействуют с растворами кислот с вытеснени­ем водорода. Металлы, расположенные правее водорода, при взаимодействии с растворами кислот не вытесняют водород.