Πώς διατάσσονται τα μέταλλα σε μια σειρά από τάσεις. Μια σειρά από τυπικά δυναμικά ηλεκτροδίων (τάσεις)

Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Cr, Fe, Pb, H 2 , Cu, Ag, Hg, Au

Όσο πιο αριστερά βρίσκεται το μέταλλο στη σειρά των τυπικών δυναμικών ηλεκτροδίων, τόσο ισχυρότερος είναι ο αναγωγικός παράγοντας, ο ισχυρότερος αναγωγικός παράγοντας είναι το μεταλλικό λίθιο, ο χρυσός είναι το πιο αδύναμο και, αντιστρόφως, το ιόν χρυσού (III) είναι το ισχυρότερο οξειδωτικό παράγοντας, το λίθιο (Ι) είναι το πιο αδύναμο .

Κάθε μέταλλο είναι σε θέση να αποκαταστήσει από άλατα σε διάλυμα εκείνα τα μέταλλα που βρίσκονται σε μια σειρά τάσεων μετά από αυτό, για παράδειγμα, ο σίδηρος μπορεί να εκτοπίσει τον χαλκό από τα διαλύματα των αλάτων του. Ωστόσο, θα πρέπει να θυμόμαστε ότι τα μέταλλα αλκαλίων και αλκαλικών γαιών θα αλληλεπιδράσουν απευθείας με το νερό.

Τα μέταλλα, που βρίσκονται στη σειρά των τάσεων στα αριστερά του υδρογόνου, είναι σε θέση να το εκτοπίσουν από διαλύματα αραιών οξέων, ενώ διαλύονται σε αυτά.

Η αναγωγική δραστηριότητα ενός μετάλλου δεν αντιστοιχεί πάντα στη θέση του στο περιοδικό σύστημα, επειδή κατά τον προσδιορισμό της θέσης ενός μετάλλου σε μια σειρά, λαμβάνεται υπόψη όχι μόνο η ικανότητά του να δίνει ηλεκτρόνια, αλλά και η ενέργεια που δαπανάται για την καταστροφή του μεταλλικού κρυσταλλικού πλέγματος, καθώς και της ενέργειας που δαπανάται για την ενυδάτωση των ιόντων.

Αλληλεπίδραση με απλές ουσίες

ΑΠΟ οξυγόνο Τα περισσότερα μέταλλα σχηματίζουν οξείδια - αμφοτερικά και βασικά:

4Li + O 2 \u003d 2Li 2 O,

4Al + 3O 2 \u003d 2Al 2 O 3.

Τα αλκαλικά μέταλλα, με εξαίρεση το λίθιο, σχηματίζουν υπεροξείδια:

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2.

ΑΠΟ αλογόνα τα μέταλλα σχηματίζουν άλατα υδραλογονικών οξέων, για παράδειγμα,

Cu + Cl 2 \u003d CuCl 2.

ΑΠΟ υδρογόνο τα πιο ενεργά μέταλλα σχηματίζουν ιοντικά υδρίδια - ουσίες που μοιάζουν με άλατα στις οποίες το υδρογόνο έχει κατάσταση οξείδωσης -1.

2Na + H 2 = 2NaH.

ΑΠΟ γκρί τα μέταλλα σχηματίζουν σουλφίδια - άλατα υδροσουλφιδικού οξέος:

ΑΠΟ άζωτο ορισμένα μέταλλα σχηματίζουν νιτρίδια, η αντίδραση σχεδόν πάντα προχωρά όταν θερμαίνεται:

3Mg + N 2 \u003d Mg 3 N 2.

ΑΠΟ άνθρακας σχηματίζονται καρβίδια.

4Al + 3C \u003d Al 3 C 4.

ΑΠΟ φώσφορος - φωσφίδια:

3Ca + 2P = Ca 3 P 2 .

Τα μέταλλα μπορούν να αλληλεπιδράσουν μεταξύ τους για να σχηματιστούν διαμεταλλικές ενώσεις :

2Na + Sb = Na 2 Sb,

3Cu + Au = Cu 3 Au.

Τα μέταλλα μπορούν να διαλυθούν μεταξύ τους σε υψηλή θερμοκρασία χωρίς αλληλεπίδραση, σχηματίζοντας κράματα.

Κράματα

Κράματα ονομάζονται συστήματα που αποτελούνται από δύο ή περισσότερα μέταλλα, καθώς και μέταλλα και αμέταλλα που έχουν χαρακτηριστικές ιδιότητες εγγενείς μόνο στη μεταλλική κατάσταση.

Οι ιδιότητες των κραμάτων είναι πολύ διαφορετικές και διαφέρουν από τις ιδιότητες των συστατικών τους, για παράδειγμα, για να γίνει ο χρυσός πιο σκληρός και κατάλληλος για την κατασκευή κοσμημάτων, προστίθεται ασήμι σε αυτό και ένα κράμα που περιέχει 40% κάδμιο και 60% βισμούθιο έχει σημείο τήξης 144 °С, δηλαδή πολύ χαμηλότερο από το σημείο τήξης των συστατικών του (Cd 321 °С, Bi 271 °С).

Είναι δυνατοί οι ακόλουθοι τύποι κραμάτων:

Τα τηγμένα μέταλλα αναμιγνύονται μεταξύ τους σε οποιαδήποτε αναλογία, διαλύονται μεταξύ τους χωρίς όριο, για παράδειγμα, Ag-Au, Ag-Cu, Cu-Ni και άλλα. Αυτά τα κράματα είναι ομοιογενή στη σύνθεση, έχουν υψηλή χημική αντοχή, αγωγιμότητα ηλεκτρική ενέργεια;

Τα ισιωμένα μέταλλα αναμιγνύονται μεταξύ τους σε οποιαδήποτε αναλογία, ωστόσο, όταν ψύχονται, αποκολλώνται και λαμβάνεται μια μάζα, που αποτελείται από μεμονωμένους κρυστάλλους συστατικών, για παράδειγμα, Pb-Sn, Bi-Cd, Ag-Pb και άλλα.

Σκοπός:εξοικειωθείτε από την εμπειρία με την εξάρτηση των οξειδοαναγωγικών ιδιοτήτων των μετάλλων από τη θέση τους στην ηλεκτροχημική σειρά τάσεων.

Εξοπλισμός και αντιδραστήρια:δοκιμαστικοί σωλήνες, υποδοχές δοκιμαστικών σωλήνων, λυχνία αλάτων, διηθητικό χαρτί, πιπέτες, 2n.λύσεις HClκαι H2SO4, συγκεντρωμένος H2SO4αραιωμένο και συμπυκνωμένο HNO3, 0,5 εκλύσεις CuSO4, Pb(NO 3) 2ή Pb(CH 3 COO) 2; κομμάτια από μέταλλο αλουμίνιο, ψευδάργυρο, σίδηρο, χαλκό, κασσίτερο, σιδερένιο συνδετήρες, απεσταγμένο νερό.

Θεωρητικές εξηγήσεις

Ο χημικός χαρακτήρας οποιουδήποτε μετάλλου καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από το πόσο εύκολα οξειδώνεται, δηλ. πόσο εύκολα μπορούν τα άτομα του να περάσουν στην κατάσταση των θετικών ιόντων.

Τα μέταλλα που παρουσιάζουν εύκολη ικανότητα οξείδωσης ονομάζονται βασικά μέταλλα. Τα μέταλλα που οξειδώνονται με μεγάλη δυσκολία ονομάζονται ευγενή μέταλλα.

Κάθε μέταλλο χαρακτηρίζεται από μια ορισμένη τιμή του τυπικού δυναμικού ηλεκτροδίου. Για τυπική χωρητικότητα j0ενός δεδομένου μεταλλικού ηλεκτροδίου, λαμβάνεται το EMF μιας γαλβανικής κυψέλης, που αποτελείται από ένα τυπικό ηλεκτρόδιο υδρογόνου που βρίσκεται στα αριστερά, και μια μεταλλική πλάκα τοποθετημένη σε διάλυμα άλατος αυτού του μετάλλου, και τη δραστηριότητα (σε αραιά διαλύματα, μπορεί να χρησιμοποιήσει τη συγκέντρωση) των κατιόντων μετάλλων στο διάλυμα πρέπει να είναι ίση με 1 φίλη αλήτη; T=298 K; p=1 atm.(τυπικές συνθήκες). Εάν οι συνθήκες αντίδρασης διαφέρουν από τις τυπικές, πρέπει να ληφθεί υπόψη η εξάρτηση των δυναμικών του ηλεκτροδίου από τις συγκεντρώσεις (ακριβέστερα, δραστηριότητες) μεταλλικών ιόντων στο διάλυμα και τη θερμοκρασία.

Η εξάρτηση των δυναμικών των ηλεκτροδίων από τη συγκέντρωση εκφράζεται από την εξίσωση Nernst, η οποία, όπως εφαρμόζεται στο σύστημα:

Me n + + n e -→Μου

ΣΤΟ;

Rείναι η σταθερά του αερίου, ;

ΦΑ-Η σταθερά του Faraday ("96500 C/mol);

n-

a Me n + - φίλη αλήτη.

Λαμβάνοντας την αξία Τ=298ΠΡΟΣ ΤΗΝ,παίρνουμε

φίλη αλήτη.

j 0,που αντιστοιχεί στην ημιαντίδραση μείωσης, λαμβάνεται μια σειρά μεταλλικών τάσεων (μια σειρά τυπικών δυναμικών ηλεκτροδίων). Το τυπικό δυναμικό ηλεκτροδίου του υδρογόνου, λαμβανόμενο ως μηδέν, τοποθετείται στην ίδια σειρά για το σύστημα στο οποίο λαμβάνει χώρα η διαδικασία:

2H + + 2e - \u003d H 2

Σε αυτή την περίπτωση, τα τυπικά δυναμικά ηλεκτροδίων των μη ευγενών μετάλλων έχουν αρνητική τιμή και τα ευγενή - θετικά.

Ηλεκτροχημική σειρά τάσεων μετάλλων

Li; Κ; Ba; Sr; Ca; Na; Mg; Al; Mn; Zn; Cr; Fe; CD; Co; Ni; sn; Pb; ( η) ; Sb; Bi; Cu; Hg; Ag; Pd; Pt; Au

Αυτή η σειρά χαρακτηρίζει την οξειδοαναγωγική ικανότητα του συστήματος «ιόντων μετάλλου - μετάλλου» σε υδατικά διαλύματα υπό τυπικές συνθήκες. Όσο πιο αριστερά στη σειρά των τάσεων είναι το μέταλλο (τόσο λιγότερο j0), όσο ισχυρότερος είναι ο αναγωγικός παράγοντας και τόσο πιο εύκολο είναι για τα άτομα μετάλλων να εγκαταλείψουν ηλεκτρόνια, μετατρέποντας σε κατιόντα, αλλά τα κατιόντα αυτού του μετάλλου είναι πιο δύσκολο να προσκολληθούν ηλεκτρόνια, μετατρέποντας σε ουδέτερα άτομα.

Οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής που περιλαμβάνουν μέταλλα και τα κατιόντα τους πηγαίνουν προς την κατεύθυνση κατά την οποία ένα μέταλλο με χαμηλότερο δυναμικό ηλεκτροδίου είναι αναγωγικός παράγοντας (δηλαδή οξειδώνεται) και τα μεταλλικά κατιόντα με υψηλό δυναμικό ηλεκτροδίου είναι οξειδωτικά (δηλαδή ανάγεται). Από αυτή την άποψη, οι ακόλουθες κανονικότητες είναι χαρακτηριστικές για την ηλεκτροχημική σειρά τάσεων μετάλλων:

1. κάθε μέταλλο εκτοπίζει από το διάλυμα αλατιού όλα τα άλλα μέταλλα στα δεξιά του στην ηλεκτροχημική σειρά τάσεων μετάλλων.

2. όλα τα μέταλλα που βρίσκονται στα αριστερά του υδρογόνου στην ηλεκτροχημική σειρά τάσεων εκτοπίζουν το υδρογόνο από τα αραιά οξέα.

Πειραματική μεθοδολογία

Εμπειρία 1: Αλληλεπίδραση μετάλλων με υδροχλωρικό οξύ.

Ρίξτε 2-3 σε τέσσερις δοκιμαστικούς σωλήνες mlυδροχλωρικό οξύ και τοποθετούμε σε αυτά ένα κομμάτι αλουμίνιο, ψευδάργυρο, σίδηρο και χαλκό ξεχωριστά. Ποιο από τα δοσμένα μέταλλα εκτοπίζει το υδρογόνο από το οξύ; Γράψτε τις εξισώσεις αντίδρασης.

Εμπειρία 2: Αλληλεπίδραση μετάλλων με θειικό οξύ.

Ρίξτε ένα κομμάτι σίδηρο σε ένα δοκιμαστικό σωλήνα και προσθέστε 1 ml 2n.θειικό οξύ. Τι παρατηρείται; Επαναλάβετε το πείραμα με ένα κομμάτι χαλκού. Γίνεται η αντίδραση;

Ελέγξτε την επίδραση του συμπυκνωμένου θειικού οξέος στο σίδηρο και τον χαλκό. Εξηγήστε τις παρατηρήσεις. Γράψτε όλες τις εξισώσεις αντίδρασης.

Εμπειρία 3: Αλληλεπίδραση χαλκού με νιτρικό οξύ.

Βάλτε ένα κομμάτι χαλκού σε δύο δοκιμαστικούς σωλήνες. Ρίξτε 2 σε ένα από αυτά mlαραιό νιτρικό οξύ, το δεύτερο - συμπυκνωμένο. Εάν είναι απαραίτητο, θερμάνετε το περιεχόμενο των δοκιμαστικών σωλήνων σε μια λυχνία αλκοόλης. Τι αέριο σχηματίζεται στον πρώτο δοκιμαστικό σωλήνα και τι στον δεύτερο; Γράψτε τις εξισώσεις αντίδρασης.

Εμπειρία 4: Αλληλεπίδραση μετάλλων με άλατα.

Αδειάστε σε δοκιμαστικό σωλήνα 2 – 3 mlδιάλυμα θειικού χαλκού (II) και χαμηλώστε ένα κομμάτι σύρμα σιδήρου. Τι συμβαίνει? Επαναλάβετε το πείραμα, αντικαθιστώντας το σύρμα σιδήρου με ένα κομμάτι ψευδάργυρο. Γράψτε τις εξισώσεις αντίδρασης. Ρίξτε στο δοκιμαστικό σωλήνα 2 mlένα διάλυμα οξικού ή νιτρικού μολύβδου (II) και χαμηλώστε ένα κομμάτι ψευδάργυρο. Τι συμβαίνει? Γράψτε την εξίσωση της αντίδρασης. Προσδιορίστε τον οξειδωτικό και τον αναγωγικό παράγοντα. Θα προχωρήσει η αντίδραση εάν αντικατασταθεί ο ψευδάργυρος με χαλκό; Δώσε μια εξήγηση.

11.3 Απαιτούμενο επίπεδο προετοιμασίας των μαθητών

1. Γνωρίστε την έννοια του τυπικού δυναμικού ηλεκτροδίου, αποκτήστε μια ιδέα για τη μέτρησή του.

2. Να είστε σε θέση να χρησιμοποιήσετε την εξίσωση Nernst για να προσδιορίσετε το δυναμικό του ηλεκτροδίου υπό συνθήκες διαφορετικές από τις τυπικές.

3. Μάθετε τι είναι μια σειρά μεταλλικών τάσεων, τι χαρακτηρίζει.

4. Να είναι σε θέση να χρησιμοποιεί μια σειρά από τάσεις μετάλλων για να προσδιορίσει την κατεύθυνση των αντιδράσεων οξειδοαναγωγής που περιλαμβάνουν μέταλλα και τα κατιόντα τους, καθώς και μέταλλα και οξέα.

Καθήκοντα για αυτοέλεγχο

1. Ποια είναι η μάζα του τεχνικού σιδήρου που περιέχει 18% ακαθαρσίες που απαιτούνται για την εκτόπιση του θειικού νικελίου από το διάλυμα (II) 7,42 γρνικέλιο?

2. Ένα χάλκινο πιάτο με μάζα από 28 γρ. στο τέλος της αντίδρασης, η πλάκα αφαιρέθηκε, πλύθηκε, ξηράνθηκε και ζυγίστηκε. Η μάζα του αποδείχθηκε 32,52 γρ. Ποια μάζα νιτρικού αργύρου υπήρχε στο διάλυμα;

3. Προσδιορίστε την τιμή του δυναμικού ηλεκτροδίου του βυθισμένου χαλκού 0,0005 Μδιάλυμα νιτρικού χαλκού (II).

4. Δυναμικό ηλεκτροδίου ψευδαργύρου βυθισμένου μέσα 0,2 Μλύση ZnSO4, είναι ίσο με 0,8V. προσδιορίστε τον εμφανή βαθμό διάστασης ZnSO4σε διάλυμα της καθορισμένης συγκέντρωσης.

5. Υπολογίστε το δυναμικό του ηλεκτροδίου υδρογόνου εάν η συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου στο διάλυμα (H+)είναι 3,8 10 -3 mol/l.

6. Υπολογίστε το δυναμικό ενός ηλεκτροδίου σιδήρου βυθισμένου σε διάλυμα που περιέχει 0,0699 g FeCI 2 σε 0,5 l.

7. Τι ονομάζεται τυπικό δυναμικό ηλεκτροδίου του μετάλλου; Ποια εξίσωση εκφράζει την εξάρτηση των δυναμικών των ηλεκτροδίων από τη συγκέντρωση;

Εργαστήριο #12

Θέμα: Κυψέλη ηλεκτρολυτικής

Σκοπός:εξοικείωση από την εμπειρία με τις αρχές λειτουργίας μιας γαλβανικής κυψέλης, κατοχή της μεθοδολογίας υπολογισμού EMFγαλβανικά στοιχεία.

Εξοπλισμός και αντιδραστήρια:πλάκες χαλκού και ψευδαργύρου προσαρτημένες σε αγωγούς, πλάκες χαλκού και ψευδαργύρου που συνδέονται με αγωγούς σε χάλκινες πλάκες, γυαλόχαρτο, βολτόμετρο, 3 χημικά ποτήρια 200-250 ml, κύλινδρος μέτρησης, τρίποδο με σωλήνα σχήματος U στερεωμένο σε αυτό, γέφυρα αλατιού, 0,1 Μδιαλύματα θειικού χαλκού, θειικού ψευδαργύρου, θειικού νατρίου, 0,1 % διάλυμα φαινολοφθαλεΐνης σε 50% εθυλική αλκοόλη.

Θεωρητικές εξηγήσεις

Ένα γαλβανικό στοιχείο είναι μια χημική πηγή ρεύματος, δηλαδή μια συσκευή που παράγει ηλεκτρική ενέργεια ως αποτέλεσμα άμεση μετατροπήχημική ενέργεια της οξειδοαναγωγικής αντίδρασης.

Το ηλεκτρικό ρεύμα (κατευθυνόμενη κίνηση φορτισμένων σωματιδίων) μεταδίδεται μέσω αγωγών ρεύματος, οι οποίοι χωρίζονται σε αγωγούς πρώτου και δεύτερου είδους.

Οι αγωγοί του πρώτου είδους μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα με τα ηλεκτρόνια τους (ηλεκτρονικοί αγωγοί). Αυτά περιλαμβάνουν όλα τα μέταλλα και τα κράματά τους, τον γραφίτη, τον άνθρακα και ορισμένα στερεά οξείδια. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα αυτών των αγωγών είναι στην περιοχή από 10 2 έως 10 6 Ohm -1 cm -1 (για παράδειγμα, άνθρακας - 200 Ohm -1 cm -1, ασήμι 6 10 5 Ohm -1 cm -1).

Οι αγωγοί του δεύτερου είδους μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα με τα ιόντα τους (ιονικοί αγωγοί). Χαρακτηρίζονται από χαμηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα (για παράδειγμα, H 2 O - 4 10 -8 Ohm -1 cm -1).

Όταν οι αγωγοί του πρώτου και του δεύτερου είδους συνδυάζονται, σχηματίζεται ένα ηλεκτρόδιο. Αυτό είναι συνήθως ένα μέταλλο βουτηγμένο σε διάλυμα του δικού του αλατιού.

Όταν μια μεταλλική πλάκα βυθίζεται στο νερό, τα άτομα μετάλλου στην επιφανειακή της στιβάδα ενυδατώνονται υπό τη δράση πολικών μορίων νερού. Ως αποτέλεσμα της ενυδάτωσης και της θερμικής κίνησης, ο δεσμός τους με το κρυσταλλικό πλέγμα εξασθενεί και ένας ορισμένος αριθμός ατόμων περνούν με τη μορφή ενυδατωμένων ιόντων στο υγρό στρώμα δίπλα στη μεταλλική επιφάνεια. Η μεταλλική πλάκα φορτίζεται αρνητικά.

Me + m H 2 O \u003d Me n + n H 2 O + ne -

Οπου Μουείναι άτομο μετάλλου. Me n + n H 2 Oείναι ένα ενυδατωμένο μεταλλικό ιόν. μι-- ηλεκτρόνιο, nείναι το φορτίο του μεταλλικού ιόντος.

Η κατάσταση ισορροπίας εξαρτάται από τη δραστηριότητα του μετάλλου και από τη συγκέντρωση των ιόντων του στο διάλυμα. Στην περίπτωση των ενεργών μετάλλων ( Zn, Fe, Cd, Ni), η αλληλεπίδραση με τα πολικά μόρια του νερού τελειώνει με την αποκόλληση θετικών μεταλλικών ιόντων από την επιφάνεια και τη μετάβαση των ενυδατωμένων ιόντων σε διάλυμα (Εικ. 1 ένα). Αυτή η διαδικασία είναι οξειδωτική. Καθώς αυξάνεται η συγκέντρωση κατιόντων κοντά στην επιφάνεια, αυξάνεται ο ρυθμός της αντίστροφης διαδικασίας, της αναγωγής των μεταλλικών ιόντων. Τελικά, οι ρυθμοί και των δύο διεργασιών εξισώνονται, δημιουργείται μια ισορροπία, στην οποία εμφανίζεται ένα διπλό ηλεκτρικό στρώμα με μια ορισμένη τιμή του μεταλλικού δυναμικού στη διεπαφή διαλύματος-μετάλλου.

Zn 0 + mH 2 O → Zn 2+ mH 2 O+2e - + + – – Cu2+ nH 2 O + 2e - → Cu 0 + nH 2 O

+ + + – – –

Ρύζι. 1. Σχέδιο εμφάνισης του δυναμικού ηλεκτροδίου

Όταν ένα μέταλλο βυθίζεται όχι σε νερό, αλλά σε διάλυμα άλατος αυτού του μετάλλου, η ισορροπία μετατοπίζεται προς τα αριστερά, δηλαδή προς την κατεύθυνση της μετάβασης των ιόντων από το διάλυμα στην επιφάνεια του μετάλλου. Σε αυτή την περίπτωση, δημιουργείται μια νέα ισορροπία ήδη σε διαφορετική τιμή του δυναμικού του μετάλλου.

Για τα ανενεργά μέταλλα, η συγκέντρωση ισορροπίας των μεταλλικών ιόντων στο καθαρό νερό είναι πολύ χαμηλή. Εάν ένα τέτοιο μέταλλο βυθιστεί σε διάλυμα του άλατος του, τότε τα μεταλλικά κατιόντα θα απελευθερωθούν από το διάλυμα με μεγαλύτερο ρυθμό από τον ρυθμό μετάβασης των ιόντων από το μέταλλο στο διάλυμα. Σε αυτή την περίπτωση, η μεταλλική επιφάνεια θα λάβει θετικό φορτίο και το διάλυμα θα λάβει αρνητικό φορτίο λόγω περίσσειας ανιόντων άλατος (Εικ. 1. σι).

Έτσι, όταν ένα μέταλλο βυθίζεται σε νερό ή σε διάλυμα που περιέχει ιόντα αυτού του μετάλλου, σχηματίζεται ένα διπλό ηλεκτρικό στρώμα στη διεπιφάνεια μετάλλου-διαλύματος, το οποίο έχει μια ορισμένη διαφορά δυναμικού. Το δυναμικό του ηλεκτροδίου εξαρτάται από τη φύση του μετάλλου, τη συγκέντρωση των ιόντων του στο διάλυμα και τη θερμοκρασία.

Η απόλυτη τιμή του δυναμικού του ηλεκτροδίου ιΤο μεμονωμένο ηλεκτρόδιο δεν μπορεί να προσδιοριστεί πειραματικά. Ωστόσο, είναι δυνατό να μετρηθεί η διαφορά δυναμικού δύο χημικά διαφορετικών ηλεκτροδίων.

Συμφωνήσαμε να πάρουμε το δυναμικό ενός τυπικού ηλεκτροδίου υδρογόνου ίσο με μηδέν. Το τυπικό ηλεκτρόδιο υδρογόνου είναι μια πλάκα πλατίνας επικαλυμμένη με σπογγώδη πλατίνα, βυθισμένη σε διάλυμα οξέος με δραστηριότητα ιόντων υδρογόνου 1 φίλη αλήτη.Το ηλεκτρόδιο πλένεται με αέριο υδρογόνο σε πίεση 1 ΑΤΜ.και θερμοκρασία 298 Κ.Αυτό δημιουργεί μια ισορροπία:

2 H + + 2 e \u003d H 2

Για τυπική χωρητικότητα j0αυτού του μεταλλικού ηλεκτροδίου λαμβάνεται EMFένα γαλβανικό στοιχείο που αποτελείται από ένα τυπικό ηλεκτρόδιο υδρογόνου και μια μεταλλική πλάκα τοποθετημένη σε ένα διάλυμα άλατος αυτού του μετάλλου και η δραστηριότητα (σε αραιά διαλύματα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη συγκέντρωση) των μεταλλικών κατιόντων στο διάλυμα πρέπει να είναι ίση με 1 φίλη αλήτη; T=298 K; p=1 atm.(τυπικές συνθήκες). Η τιμή του τυπικού δυναμικού ηλεκτροδίου αναφέρεται πάντα ως ημιαντίδραση μείωσης:

Me n + +n e - → Me

Διάταξη μετάλλων σε αύξουσα σειρά των τυπικών δυναμικών ηλεκτροδίων τους j 0,που αντιστοιχεί στην ημιαντίδραση μείωσης, λαμβάνεται μια σειρά μεταλλικών τάσεων (μια σειρά τυπικών δυναμικών ηλεκτροδίων). Το τυπικό δυναμικό ηλεκτροδίου του συστήματος, λαμβανόμενο ως μηδέν, τοποθετείται στην ίδια σειρά:

H + + 2e - → H 2

Η εξάρτηση του δυναμικού ηλεκτροδίου του μετάλλου ιγια τη θερμοκρασία και τη συγκέντρωση (δραστηριότητα) προσδιορίζεται από την εξίσωση Nernst, η οποία, όπως εφαρμόζεται στο σύστημα:

Me n + + n e -→Μου

Μπορεί να γραφτεί με την ακόλουθη μορφή:

πού είναι το τυπικό δυναμικό ηλεκτροδίου, ΣΤΟ;

Rείναι η σταθερά του αερίου, ;

ΦΑ-Η σταθερά του Faraday ("96500 C/mol);

n-τον αριθμό των ηλεκτρονίων που εμπλέκονται στη διαδικασία·

a Me n + -δραστηριότητα μεταλλικών ιόντων σε διάλυμα, φίλη αλήτη.

Λαμβάνοντας την αξία Τ=298ΠΡΟΣ ΤΗΝ,παίρνουμε

Επιπλέον, η δραστηριότητα σε αραιά διαλύματα μπορεί να αντικατασταθεί από τη συγκέντρωση των ιόντων, εκφρασμένη σε όρους φίλη αλήτη.

EMFοποιοδήποτε γαλβανικό στοιχείο μπορεί να οριστεί ως η διαφορά μεταξύ των δυναμικών ηλεκτροδίου της καθόδου και της ανόδου:

EMF = j κάθοδος -j άνοδος

Ο αρνητικός πόλος του στοιχείου ονομάζεται άνοδος, η διαδικασία οξείδωσης λαμβάνει χώρα σε αυτό:

Me - ne - → Me n +

Ο θετικός πόλος ονομάζεται κάθοδος, υποβάλλεται σε διαδικασία ανάκτησης:

Εγώ + + ne - → Εγώ

Ένα γαλβανικό στοιχείο μπορεί να γραφτεί σχηματικά, ακολουθώντας ορισμένους κανόνες:

1. Το ηλεκτρόδιο στα αριστερά πρέπει να γραφεί με τη σειρά ιόντων μετάλλου. Το ηλεκτρόδιο στα δεξιά είναι γραμμένο με την ακολουθία ιόν - μέταλλο. (-) Zn/Zn 2+ //Cu 2+ /Cu (+)

2. Η αντίδραση που συμβαίνει στο αριστερό ηλεκτρόδιο καταγράφεται ως οξειδωτική και η αντίδραση στο δεξί ηλεκτρόδιο ως αναγωγική.

3. Αν EMFστοιχείο > 0, τότε το έργο του γαλβανικού στοιχείου θα είναι αυθόρμητο. Αν ένα EMF< 0, то самопроизвольно будет работать обратный гальванический элемент.

Πειραματική μεθοδολογία

Εμπειρία 1: Σύνταξη κυψέλης χαλκού-ψευδάργυρου

Προμηθευτείτε τον απαραίτητο εξοπλισμό και αντιδραστήρια από τον βοηθό εργαστηρίου. Σε χημικό ποτήρι 200 mlχύνω 100 ml 0,1 Mδιάλυμα θειικού χαλκού (II)και χαμηλώστε μέσα σε αυτό μια χάλκινη πλάκα συνδεδεμένη με έναν αγωγό. Ρίξτε τον ίδιο όγκο στο δεύτερο ποτήρι 0,1 Μδιάλυμα θειικού ψευδαργύρου και χαμηλώστε μέσα σε αυτήν την πλάκα ψευδαργύρου που είναι συνδεδεμένη με τον αγωγό. Οι πλάκες πρέπει να έχουν προκαθαριστεί με γυαλόχαρτο. Αποκτήστε μια γέφυρα αλατιού από τον βοηθό εργαστηρίου και συνδέστε δύο ηλεκτρολύτες με αυτήν. Η γέφυρα αλατιού είναι ένας γυάλινος σωλήνας γεμάτος με τζελ (άγαρ-άγαρ), και τα δύο άκρα του οποίου κλείνουν με βαμβάκι. Η γέφυρα διατηρείται σε κορεσμένο υδατικό διάλυμα θειικού νατρίου, με αποτέλεσμα το πήκτωμα να διογκώνεται και να παρουσιάζει ιοντική αγωγιμότητα.

Με τη βοήθεια ενός δασκάλου, συνδέστε ένα βολτόμετρο στους πόλους του σχηματισμένου γαλβανικού στοιχείου και μετρήστε την τάση (αν η μέτρηση πραγματοποιείται με βολτόμετρο με μικρή αντίσταση, τότε η διαφορά μεταξύ της τιμής EMFκαι το άγχος είναι χαμηλό). Χρησιμοποιώντας την εξίσωση Nernst, υπολογίστε τη θεωρητική τιμή EMFγαλβανικό στοιχείο. Τάση μικρότερη EMFγαλβανικό στοιχείο λόγω της πόλωσης των ηλεκτροδίων και των ωμικών απωλειών.

Εμπειρία 2: Ηλεκτρόλυση διαλύματος θειικού νατρίου

Στο πείραμα, λόγω της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από το γαλβανικό στοιχείο, προτείνεται να γίνει η ηλεκτρόλυση του θειικού νατρίου. Για να το κάνετε αυτό, ρίξτε ένα διάλυμα θειικού νατρίου στο σωλήνα σχήματος U και τοποθετήστε χάλκινες πλάκες στα δύο γόνατά του, καθαρισμένες με γυαλόχαρτο και συνδεδεμένες με τα ηλεκτρόδια χαλκού και ψευδαργύρου του γαλβανικού στοιχείου, όπως φαίνεται στο Σχ. 2. Προσθέστε 2-3 σταγόνες φαινολοφθαλεΐνης σε κάθε αγκώνα του σωλήνα U. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, στον χώρο της καθόδου του ηλεκτρολύτη, το διάλυμα χρωματίζεται ροζ λόγω του σχηματισμού αλκαλίων κατά την καθοδική αναγωγή του νερού. Αυτό δείχνει ότι το γαλβανικό στοιχείο λειτουργεί ως πηγή ρεύματος.

Να σχηματίσετε τις εξισώσεις των διεργασιών που λαμβάνουν χώρα στην κάθοδο και στην άνοδο κατά την ηλεκτρόλυση ενός υδατικού διαλύματος θειικού νατρίου.

(-) ΚΑΘΟΔΙΚΗ ΑΝΟΔΙΑ (+)

γέφυρα αλατιού

→ Zn2+ Cu2+→

ZnSO4CuSO4

ΑΝΟΔΙΑ (-) ΚΑΘΟΔΟΣ (+)

Zn - 2e - → Zn 2+ Cu 2+ + 2e - → Cu

μείωση της οξείδωσης

12.3 Απαιτούμενο επίπεδο προετοιμασίας των μαθητών

1. Γνωρίστε τις έννοιες: αγωγοί πρώτου και δεύτερου είδους, διηλεκτρικά, ηλεκτρόδιο, γαλβανικό στοιχείο, άνοδος και κάθοδος γαλβανικού στοιχείου, δυναμικό ηλεκτροδίου, τυπικό δυναμικό ηλεκτροδίου. EMFγαλβανικό στοιχείο.

2. Έχετε μια ιδέα για τις αιτίες εμφάνισης δυναμικών ηλεκτροδίων και τις μεθόδους μέτρησής τους.

3. Έχετε μια ιδέα για τις αρχές λειτουργίας ενός γαλβανικού στοιχείου.

4. Να είστε σε θέση να χρησιμοποιήσετε την εξίσωση Nernst για να υπολογίσετε τα δυναμικά των ηλεκτροδίων.

5. Να μπορεί να γράφει κυκλώματα γαλβανικών στοιχείων, να μπορεί να υπολογίζει EMFγαλβανικά στοιχεία.

Καθήκοντα για αυτοέλεγχο

1. Περιγράψτε τους αγωγούς και τα διηλεκτρικά.

2. Γιατί μια άνοδος έχει αρνητικό φορτίο σε ένα γαλβανικό στοιχείο και θετικό σε ένα ηλεκτρολυτικό στοιχείο;

3. Ποια είναι η διαφορά και η ομοιότητα μεταξύ των καθόδων σε έναν ηλεκτρολύτη και ένα γαλβανικό στοιχείο;

4. Ένα πιάτο μαγνησίου κατεβάστηκε σε διάλυμα του άλατος του. Σε αυτή την περίπτωση, το δυναμικό ηλεκτροδίου του μαγνησίου αποδείχθηκε ίσο με -2,41V. Υπολογίστε τη συγκέντρωση των ιόντων μαγνησίου σε φίλη αλήτη. (4,17x10 -2).

5. Σε ποια συγκέντρωση ιόντων Zn 2+ (mol/l)το δυναμικό του ηλεκτροδίου ψευδαργύρου θα γίνει 0,015 Vμικρότερο από το τυπικό του ηλεκτρόδιο; (0,3 mol/l)

6. Τα ηλεκτρόδια νικελίου και κοβαλτίου κατεβαίνουν σε διαλύματα, αντίστοιχα. Ni(NO 3) 2και Συν(ΝΟ 3) 2. Σε ποια αναλογία θα πρέπει να είναι η συγκέντρωση αυτών των μεταλλικών ιόντων προκειμένου τα δυναμικά και των δύο ηλεκτροδίων να είναι ίδια; (C Ni 2+ :C Co 2+ = 1:0,117).

7. Σε ποια συγκέντρωση ιόντων Cu2+σε φίλη αλήτηη τιμή του δυναμικού του ηλεκτροδίου χαλκού γίνεται ίση με το τυπικό δυναμικό του ηλεκτροδίου υδρογόνου; (1,89x 10 -6 mol/l).

8. Σχεδιάστε ένα διάγραμμα, γράψτε τις ηλεκτρονικές εξισώσεις διεργασιών ηλεκτροδίων και υπολογίστε EMFένα γαλβανικό στοιχείο που αποτελείται από πλάκες καδμίου και μαγνησίου, χαμηλωμένα σε διαλύματα των αλάτων τους με συγκέντρωση = = 1,0 mol/l.Θα αλλάξει η τιμή EMFεάν η συγκέντρωση κάθε ιόντος μειωθεί σε 0,01 mol/l? (2.244 V).

Εργαστήριο #13

Σειρά ηλεκτροχημικής δραστηριότητας μετάλλων (εύρος τάσης, μια σειρά τυπικών δυναμικών ηλεκτροδίων) - η αλληλουχία με την οποία τα μέταλλα είναι διατεταγμένα κατά σειρά αύξησης των τυπικών ηλεκτροχημικών δυναμικών τους φ 0 που αντιστοιχεί στην ημιαντίδραση μείωσης κατιόντων μετάλλου Me n+ : Me n+ + nē → Me

Ένας αριθμός τάσεων χαρακτηρίζει τη συγκριτική δραστηριότητα των μετάλλων σε αντιδράσεις οξειδοαναγωγής σε υδατικά διαλύματα.

Ιστορία

Η αλληλουχία της διάταξης των μετάλλων στη σειρά αλλαγής της χημικής τους δράσης σε γενικούς όρους ήταν ήδη γνωστή στους αλχημιστές. Οι διαδικασίες αμοιβαίας μετατόπισης μετάλλων από διαλύματα και η επιφανειακή τους καθίζηση (για παράδειγμα, η μετατόπιση αργύρου και χαλκού από διαλύματα των αλάτων τους από σίδηρο) θεωρήθηκαν ως εκδήλωση της μεταστοιχείωσης των στοιχείων.

Αργότερα αλχημιστές έφτασαν κοντά στο να κατανοήσουν τη χημική πλευρά της αμοιβαίας καθίζησης μετάλλων από τα διαλύματά τους. Έτσι, ο Angelus Sala στο έργο του "Anatomy Vitrioli" (1613) κατέληξε στο συμπέρασμα ότι τα προϊόντα των χημικών αντιδράσεων αποτελούνται από τα ίδια "συστατικά" που περιείχαν οι αρχικές ουσίες. Στη συνέχεια, ο Robert Boyle πρότεινε μια υπόθεση σχετικά με τους λόγους για τους οποίους ένα μέταλλο εκτοπίζει ένα άλλο από τη λύση, βασισμένη σε σωματιδιακές αναπαραστάσεις.

Στην εποχή του σχηματισμού της κλασικής χημείας, η ικανότητα των στοιχείων να μετατοπίζουν το ένα το άλλο από τις ενώσεις έγινε μια σημαντική πτυχή της κατανόησης της αντιδραστικότητας. Ο J. Berzelius, με βάση την ηλεκτροχημική θεωρία της συγγένειας, κατασκεύασε μια ταξινόμηση των στοιχείων, χωρίζοντάς τα σε "μεταλοειδή" (τώρα χρησιμοποιείται ο όρος "μη μέταλλα") και "μέταλλα" και τοποθετώντας υδρογόνο μεταξύ τους.

Η αλληλουχία των μετάλλων ανάλογα με την ικανότητά τους να μετατοπίζουν το ένα το άλλο, γνωστή από καιρό στους χημικούς, μελετήθηκε ιδιαίτερα διεξοδικά και διεξοδικά και συμπληρώθηκε από τον N. N. Beketov τη δεκαετία του 1860 και τα επόμενα χρόνια. Ήδη το 1859, έκανε μια αναφορά στο Παρίσι με θέμα «Έρευνα για τα φαινόμενα της μετατόπισης ορισμένων στοιχείων από άλλα». Σε αυτό το έργο, ο Beketov συμπεριέλαβε ολόκληρη γραμμήγενικεύσεις σχετικά με τη σχέση μεταξύ της αμοιβαίας μετατόπισης των στοιχείων και του ατομικού τους βάρους, συνδέοντας αυτές τις διεργασίες με " οι αρχικές χημικές ιδιότητες των στοιχείων - αυτό που ονομάζεται χημική συγγένεια» . Η ανακάλυψη του Beketov για τη μετατόπιση των μετάλλων από διαλύματα των αλάτων τους από το υδρογόνο υπό πίεση και η μελέτη της αναγωγικής δραστηριότητας αλουμινίου, μαγνησίου και ψευδαργύρου σε υψηλές θερμοκρασίες (μεταλλοθερμία) του επέτρεψαν να υποβάλει μια υπόθεση σχετικά με τη σχέση μεταξύ της ικανότητας ορισμένων στοιχεία για την εκτόπιση άλλων από ενώσεις με την πυκνότητά τους: ελαφρύτερες απλές ουσίες μπορούν να εκτοπίσουν πιο βαριές (επομένως, αυτή η σειρά συχνά ονομάζεται επίσης Σειρά μετατόπισης Beketov, ή απλά Σειρά Beketov).

Χωρίς να αρνούμαστε τα σημαντικά πλεονεκτήματα του Beketov στην ανάπτυξη σύγχρονων ιδεών σχετικά με τον αριθμό της δραστηριότητας των μετάλλων, θα πρέπει να θεωρηθεί λανθασμένο αυτό που επικρατεί στο εγχώριο λαϊκό και εκπαιδευτική βιβλιογραφίαη ιδέα του να είναι ο μοναδικός δημιουργός αυτής της σειράς. Πολυάριθμα πειραματικά δεδομένα που ελήφθησαν στα τέλη του 19ου αιώνα διέψευσαν την υπόθεση του Beketov. Έτσι, ο William Odling περιέγραψε πολλές περιπτώσεις «αντιστροφής δραστηριότητας». Για παράδειγμα, ο χαλκός εκτοπίζει τον κασσίτερο από ένα συμπυκνωμένο οξινισμένο διάλυμα SnCl 2 και ο μόλυβδος από διάλυμα οξέος PbCl2; είναι επίσης ικανό να διαλύεται σε πυκνό υδροχλωρικό οξύ με την απελευθέρωση υδρογόνου. Ο χαλκός, ο κασσίτερος και ο μόλυβδος βρίσκονται στη σειρά στα δεξιά του καδμίου, ωστόσο, μπορούν να το εκτοπίσουν από ένα βραστό ελαφρώς οξινισμένο διάλυμα CdCl 2.

Η ταχεία ανάπτυξη της θεωρητικής και πειραματικής φυσικής χημείας έδειξε έναν άλλο λόγο για τις διαφορές στη χημική δραστηριότητα των μετάλλων. Με την ανάπτυξη των σύγχρονων εννοιών της ηλεκτροχημείας (κυρίως στα έργα του Walter Nernst), έγινε σαφές ότι αυτή η ακολουθία αντιστοιχεί σε μια "σειρά τάσεων" - τη διάταξη των μετάλλων σύμφωνα με την τιμή των τυπικών δυναμικών ηλεκτροδίων. Έτσι, αντί για ένα ποιοτικό χαρακτηριστικό - την «τάση» ενός μετάλλου και του ιόντος του σε ορισμένες αντιδράσεις - ο Nerst εισήγαγε μια ακριβή ποσοτική τιμή που χαρακτηρίζει την ικανότητα κάθε μετάλλου να περνά σε διάλυμα με τη μορφή ιόντων και επίσης να μειώνεται από ιόντα σε μέταλλο στο ηλεκτρόδιο, και ονομάστηκε η αντίστοιχη σειρά έναν αριθμό τυπικών δυναμικών ηλεκτροδίων.

Θεωρητική βάση

Οι τιμές των ηλεκτροχημικών δυναμικών είναι συνάρτηση πολλών μεταβλητών και επομένως δείχνουν μια πολύπλοκη εξάρτηση από τη θέση των μετάλλων στο περιοδικό σύστημα. Έτσι, το δυναμικό οξείδωσης των κατιόντων αυξάνεται με αύξηση της ενέργειας ψεκασμού του μετάλλου, με αύξηση του συνολικού δυναμικού ιοντισμού των ατόμων του και με μείωση της ενέργειας ενυδάτωσης των κατιόντων του.

Στην πιο γενική μορφή, είναι σαφές ότι τα μέταλλα στην αρχή των περιόδων χαρακτηρίζονται από χαμηλές τιμές ηλεκτροχημικών δυναμικών και καταλαμβάνουν θέσεις στην αριστερή πλευρά της σειράς τάσης. Ταυτόχρονα, η εναλλαγή μετάλλων αλκαλίων και αλκαλικών γαιών αντανακλά το φαινόμενο της διαγώνιας ομοιότητας. Τα μέταλλα που βρίσκονται πιο κοντά στο μέσο των περιόδων χαρακτηρίζονται από μεγάλες δυναμικές τιμές και καταλαμβάνουν θέσεις στο δεξί μισό της σειράς. Συνεπής αύξηση του ηλεκτροχημικού δυναμικού (από -3,395 V για ένα ζεύγος Eu 2+ /Eu [ ] έως +1,691 V για το ζεύγος Au + /Au) αντικατοπτρίζει μια μείωση της αναγωγικής δραστηριότητας των μετάλλων (την ικανότητα δωρεάς ηλεκτρονίων) και μια αύξηση της οξειδωτικής ικανότητας των κατιόντων τους (ικανότητα σύνδεσης ηλεκτρονίων). Έτσι, ο ισχυρότερος αναγωγικός παράγοντας είναι το μέταλλο ευρωπίου και ο ισχυρότερος οξειδωτικός παράγοντας είναι τα κατιόντα χρυσού Au+.

Το υδρογόνο περιλαμβάνεται παραδοσιακά στη σειρά τάσης, καθώς η πρακτική μέτρηση των ηλεκτροχημικών δυναμικών των μετάλλων πραγματοποιείται με τη χρήση ενός τυπικού ηλεκτροδίου υδρογόνου.

Πρακτική χρήση μιας σειράς τάσεων

Ένας αριθμός τάσεων χρησιμοποιείται στην πράξη για μια συγκριτική [σχετική] εκτίμηση της χημικής δραστηριότητας των μετάλλων σε αντιδράσεις με υδατικά διαλύματα αλάτων και οξέων και για την αξιολόγηση καθοδικών και ανοδικών διεργασιών κατά την ηλεκτρόλυση:

• Τα μέταλλα στα αριστερά του υδρογόνου είναι ισχυρότεροι αναγωγικοί παράγοντες από τα μέταλλα στα δεξιά: εκτοπίζουν το τελευταίο από τα διαλύματα αλάτων. Για παράδειγμα, η αλληλεπίδραση Zn + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu είναι δυνατή μόνο προς την κατεύθυνση προς τα εμπρός.
• Τα μέταλλα στη σειρά στα αριστερά του υδρογόνου εκτοπίζουν το υδρογόνο όταν αλληλεπιδρούν με υδατικά διαλύματα μη οξειδωτικών οξέων. τα πιο ενεργά μέταλλα (μέχρι και το αλουμίνιο) - και όταν αλληλεπιδρούν με το νερό.
• Τα μέταλλα στη σειρά στα δεξιά του υδρογόνου δεν αλληλεπιδρούν με υδατικά διαλύματα μη οξειδωτικών οξέων υπό κανονικές συνθήκες.
• Κατά τη διάρκεια της ηλεκτρόλυσης, τα μέταλλα στα δεξιά του υδρογόνου απελευθερώνονται στην κάθοδο. η μείωση των μετάλλων μέτριας δραστικότητας συνοδεύεται από την απελευθέρωση υδρογόνου. τα πιο ενεργά μέταλλα (μέχρι το αλουμίνιο) δεν μπορούν να απομονωθούν από υδατικά διαλύματα αλάτων υπό κανονικές συνθήκες.

Πίνακας ηλεκτροχημικών δυναμικών μετάλλων

Τα μέταλλα που αντιδρούν εύκολα ονομάζονται ενεργά μέταλλα. Αυτά περιλαμβάνουν αλκάλια, μέταλλα αλκαλικών γαιών και αλουμίνιο.

Θέση στον περιοδικό πίνακα

Οι μεταλλικές ιδιότητες των στοιχείων εξασθενούν από αριστερά προς τα δεξιά στον περιοδικό πίνακα του Mendeleev. Ως εκ τούτου, τα στοιχεία των ομάδων I και II θεωρούνται τα πιο ενεργά.

Ρύζι. 1. Ενεργά μέταλλα στον περιοδικό πίνακα.

Όλα τα μέταλλα είναι αναγωγικοί παράγοντες και αποχωρίζονται εύκολα με ηλεκτρόνια στο εξωτερικό επίπεδο ενέργειας. Τα ενεργά μέταλλα έχουν μόνο ένα ή δύο ηλεκτρόνια σθένους. Σε αυτή την περίπτωση, οι μεταλλικές ιδιότητες ενισχύονται από πάνω προς τα κάτω με αύξηση του αριθμού των ενεργειακών επιπέδων, επειδή. Όσο πιο μακριά είναι ένα ηλεκτρόνιο από τον πυρήνα ενός ατόμου, τόσο πιο εύκολο είναι να διαχωριστεί.

Τα αλκαλικά μέταλλα θεωρούνται τα πιο δραστικά:

• λίθιο;
• νάτριο;
• κάλιο;
• ρουβίνιο;
• καίσιο;
• φράγκιο.

Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών είναι:

• βηρύλλιο;
• μαγνήσιο;
• ασβέστιο;
• στρόντιο;
• βάριο;
• ράδιο.

Μπορείτε να μάθετε τον βαθμό δραστηριότητας ενός μετάλλου από την ηλεκτροχημική σειρά τάσεων μετάλλων. Όσο πιο αριστερά από το υδρογόνο βρίσκεται ένα στοιχείο, τόσο πιο ενεργό είναι. Τα μέταλλα στα δεξιά του υδρογόνου είναι ανενεργά και μπορούν να αλληλεπιδράσουν μόνο με συμπυκνωμένα οξέα.

Ρύζι. 2. Ηλεκτροχημική σειρά τάσεων μετάλλων.

Ο κατάλογος των ενεργών μετάλλων στη χημεία περιλαμβάνει επίσης το αλουμίνιο, που βρίσκεται στην ομάδα III και στα αριστερά του υδρογόνου. Ωστόσο, το αλουμίνιο βρίσκεται στο όριο ενεργών και μεσαίων ενεργών μετάλλων και δεν αντιδρά με ορισμένες ουσίες υπό κανονικές συνθήκες.

Ιδιότητες

Τα ενεργά μέταλλα είναι μαλακά (μπορούν να κοπούν με μαχαίρι), ελαφριά και έχουν χαμηλό σημείο τήξης.

Οι κύριες χημικές ιδιότητες των μετάλλων παρουσιάζονται στον πίνακα.

Τα ενεργά μέταλλα αντιδρούν εύκολα, επομένως, στη φύση βρίσκονται μόνο σε μείγματα - ορυκτά, πετρώματα.

Ρύζι. 3. Ορυκτά και αγνά μέταλλα.

Τι μάθαμε;

Τα ενεργά μέταλλα περιλαμβάνουν στοιχεία των ομάδων I και II - μέταλλα αλκαλίων και αλκαλικών γαιών, καθώς και αλουμίνιο. Η δραστηριότητά τους οφείλεται στη δομή του ατόμου - λίγα ηλεκτρόνια διαχωρίζονται εύκολα από το εξωτερικό επίπεδο ενέργειας. Πρόκειται για μαλακά ελαφρά μέταλλα που αντιδρούν γρήγορα με απλές και πολύπλοκες ουσίες, σχηματίζοντας οξείδια, υδροξείδια, άλατα. Το αλουμίνιο είναι πιο κοντά στο υδρογόνο και απαιτούνται πρόσθετες συνθήκες για την αντίδρασή του με ουσίες - υψηλές θερμοκρασίες, την καταστροφή του φιλμ οξειδίου.

Κουίζ θέματος

Έκθεση Αξιολόγησης

Μέση βαθμολογία: 4.4. Συνολικές βαθμολογίες που ελήφθησαν: 334.