Thông tin gì có thể thu được từ một loạt các điện áp?
Một loạt các điện áp kim loại được sử dụng rộng rãi trong hóa học vô cơ. Đặc biệt, kết quả của nhiều phản ứng và thậm chí khả năng thực hiện chúng phụ thuộc vào vị trí của một kim loại nhất định trong NER. Hãy thảo luận về vấn đề này chi tiết hơn.
Tương tác của kim loại với axit
Các kim loại nằm trong dãy điện áp bên trái hydro phản ứng với axit - chất không oxy hóa. Các kim loại nằm trong ERN ở bên phải H chỉ tương tác với các axit oxy hóa (đặc biệt là với HNO 3 và H 2 SO 4 đậm đặc).
Ví dụ 1. Kẽm nằm trong NER ở bên trái của hydro nên có khả năng phản ứng với hầu hết các axit:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H 2
Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2
Ví dụ 2. Đồng nằm trong ERN ở bên phải H; kim loại này không phản ứng với các axit “thông thường” (HCl, H 3 PO 4, HBr, axit hữu cơ), nhưng nó tương tác với các axit oxy hóa (nitric, sulfuric đậm đặc):
Cu + 4HNO 3 (kết luận) = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
Cu + 2H 2 SO 4 (kết luận) = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
Tôi muốn bạn chú ý đến một điểm quan trọng: khi kim loại tương tác với axit oxy hóa, không phải hydro được giải phóng mà là một số hợp chất khác. Bạn có thể đọc thêm về điều này!
Tương tác của kim loại với nước
Các kim loại nằm trong dãy điện áp bên trái của Mg dễ dàng phản ứng với nước ở nhiệt độ phòng, giải phóng hydro và tạo thành dung dịch kiềm.
Ví dụ 3. Natri, kali, canxi dễ dàng tan trong nước tạo thành dung dịch kiềm:
2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2
2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2
Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2
Các kim loại nằm trong khoảng điện áp từ hydro đến magie (bao gồm) trong một số trường hợp tương tác với nước, nhưng các phản ứng đòi hỏi những điều kiện cụ thể. Ví dụ, nhôm và magiê chỉ bắt đầu tương tác với H 2 O sau khi loại bỏ màng oxit khỏi bề mặt kim loại. Sắt không phản ứng với nước ở nhiệt độ phòng nhưng phản ứng với hơi nước. Coban, niken, thiếc và chì thực tế không tương tác với H 2 O, không chỉ ở nhiệt độ phòng mà còn khi đun nóng.
Các kim loại nằm ở phía bên phải của ERN (bạc, vàng, bạch kim) không phản ứng với nước trong bất kỳ điều kiện nào.
Tương tác của kim loại với dung dịch muối
Chúng ta sẽ nói về các phản ứng thuộc loại sau:
kim loại (*) + muối kim loại (**) = kim loại (**) + muối kim loại (*)
Tôi muốn nhấn mạnh rằng các dấu hoa thị trong trường hợp này không biểu thị trạng thái oxy hóa hoặc hóa trị của kim loại mà chỉ đơn giản cho phép người ta phân biệt giữa kim loại số 1 và kim loại số 2.
Để thực hiện phản ứng như vậy, phải đáp ứng đồng thời ba điều kiện:
- các muối tham gia vào quá trình này phải được hòa tan trong nước (điều này có thể dễ dàng kiểm tra bằng bảng độ hòa tan);
- kim loại (*) phải nằm trong chuỗi ứng suất bên trái của kim loại (**);
- kim loại (*) không nên phản ứng với nước (điều này cũng dễ dàng được xác minh bằng ESI).
Ví dụ 4. Chúng ta hãy xem xét một vài phản ứng:
Zn + CuSO 4 = ZnSO 4 + Cu
K + Ni(NO 3) 2 ≠
Phản ứng đầu tiên dễ dàng thực hiện được, tất cả các điều kiện trên đều thỏa mãn: đồng sunfat tan trong nước, kẽm nằm ở NER bên trái của đồng, Zn không phản ứng với nước.
Phản ứng thứ hai là không thể vì điều kiện thứ nhất không được đáp ứng (đồng (II) sunfua thực tế không tan trong nước). Phản ứng thứ ba không khả thi vì chì là kim loại kém hoạt động hơn sắt (nằm ở bên phải ESR). Cuối cùng, quy trình thứ tư sẽ KHÔNG tạo ra kết tủa niken vì kali phản ứng với nước; kali hydroxit thu được có thể phản ứng với dung dịch muối, nhưng đây là một quá trình hoàn toàn khác.
Quá trình phân hủy nhiệt của nitrat
Hãy để tôi nhắc bạn rằng nitrat là muối của axit nitric. Tất cả nitrat đều bị phân hủy khi đun nóng, nhưng thành phần của sản phẩm phân hủy có thể khác nhau. Thành phần được xác định bởi vị trí của kim loại trong chuỗi ứng suất.
Nitrat của kim loại nằm trong NER bên trái của magie, khi đun nóng sẽ tạo thành nitrit và oxy tương ứng:
2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2
Trong quá trình phân hủy nhiệt các nitrat kim loại nằm trong khoảng điện thế từ Mg đến Cu, oxit kim loại, NO 2 và oxy được hình thành:
2Cu(NO 3) 2 = 2CuO + 4NO 2 + O 2
Cuối cùng, trong quá trình phân hủy nitrat của các kim loại kém hoạt động nhất (nằm trong ERN bên phải đồng), kim loại, nitơ dioxide và oxy được hình thành.
Chuỗi hoạt động điện hóa của kim loại(dòng điện áp, dãy thế điện cực chuẩn) - dãy các kim loại được sắp xếp theo thứ tự tăng dần của thế điện hóa chuẩn φ 0, tương ứng với nửa phản ứng khử của cation kim loại Me n+: Me n+ + nē → Tôi
Ứng dụng thực tế của dãy hoạt động của kim loại
Một số điện áp được sử dụng trong thực tế để đánh giá so sánh hoạt động hóa học của kim loại trong các phản ứng với dung dịch muối và axit và để đánh giá các quá trình catốt và anốt trong quá trình điện phân:
- Các kim loại ở bên trái hydro là chất khử mạnh hơn các kim loại ở bên phải: chúng thay thế chất sau khỏi dung dịch muối. Ví dụ, tương tác Zn + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu chỉ có thể xảy ra theo hướng thuận.
- Các kim loại ở hàng bên trái hydro chiếm chỗ hydro khi tương tác với dung dịch axit không oxy hóa; các kim loại hoạt động mạnh nhất (lên đến và bao gồm cả nhôm) - và khi tương tác với nước.
- Các kim loại trong dãy bên phải hydro không tương tác với dung dịch axit không oxy hóa trong điều kiện bình thường.
- Trong quá trình điện phân, các kim loại ở bên phải hydro được giải phóng ở cực âm; sự khử các kim loại có hoạt tính vừa phải đi kèm với việc giải phóng hydro; Các kim loại hoạt động mạnh nhất (kể cả nhôm) không thể tách biệt khỏi dung dịch muối trong điều kiện bình thường.
Kim loại kiềm được coi là hoạt động mạnh nhất:
- liti;
- natri;
- kali;
- rubidi;
- xêzi;
- người Pháp
Đặc tính phục hồi- đây là những tính chất hóa học chính đặc trưng của tất cả các kim loại. Chúng biểu hiện khi tương tác với nhiều loại tác nhân oxy hóa, bao gồm cả các tác nhân oxy hóa từ môi trường. Nói chung, sự tương tác của kim loại với các tác nhân oxy hóa có thể được biểu thị bằng sơ đồ sau:
Me + Chất oxy hóa" Tôi(+X),
Trong đó (+X) là trạng thái oxy hóa dương của Me.
Ví dụ về quá trình oxy hóa kim loại
Fe + O 2 → Fe(+3) 4Fe + 3O 2 = 2 Fe 2 O 3
Ti + I 2 → Ti(+4) Ti + 2I 2 = TiI 4
Zn + H + → Zn(+2) Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2
Chuỗi hoạt động kim loại
Tính khử của các kim loại khác nhau. Thế điện cực E được sử dụng như một đặc tính định lượng về tính chất khử của kim loại.
Kim loại càng hoạt động thì thế điện cực chuẩn Eo của nó càng âm.
Các kim loại được sắp xếp thành một hàng khi hoạt tính oxy hóa của chúng giảm dần tạo thành một chuỗi hoạt động.
Chuỗi hoạt động kim loại
| Tôi | Lý | K | Ca | Na | Mg | Al | Mn | Zn | Cr | Fe | Ni | Sn | Pb | H2 | Củ | Ag | Âu |
| Tôi z+ | Lý+ | K+ | Ca2+ | Na+ | Mg 2+ | Al 3+ | Mn 2+ | Zn 2+ | Cr 3+ | Fe 2+ | Ni 2+ | Sn 2+ | Pb 2+ | H+ | Cu 2+ | Ag+ | Âu 3+ |
| Ơ ,B | -3,0 | -2,9 | -2,87 | -2,71 | -2,36 | -1,66 | -1,18 | -0,76 | -0,74 | -0,44 | -0,25 | -0,14 | -0,13 | 0 | +0,34 | +0,80 | +1,50 |
Sự khử một kim loại khỏi dung dịch muối của nó với kim loại khác có tính khử cao hơn gọi là sự kết dính. Xi măng được sử dụng trong công nghệ luyện kim.
Đặc biệt, Cd thu được bằng cách khử nó từ dung dịch muối của nó với kẽm.
Zn + Cd 2+ = Cd + Zn 2+
3.3. 1. Tương tác của kim loại với oxy
Oxi là chất oxi hóa mạnh. Nó có thể oxy hóa phần lớn kim loại ngoại trừÂuVàPt . Kim loại để ngoài không khí sẽ tiếp xúc với oxy nên khi nghiên cứu tính chất hóa học của kim loại người ta luôn chú ý đến đặc thù tương tác của kim loại với oxy.
Mọi người đều biết rằng sắt trong không khí ẩm sẽ bị bao phủ bởi rỉ sét - oxit sắt ngậm nước. Nhưng nhiều kim loại ở trạng thái nén ở nhiệt độ không quá cao có khả năng chống oxy hóa vì chúng tạo thành màng bảo vệ mỏng trên bề mặt. Những màng sản phẩm oxy hóa này ngăn chặn tác nhân oxy hóa tiếp xúc với kim loại. Hiện tượng hình thành các lớp bảo vệ trên bề mặt kim loại ngăn chặn quá trình oxy hóa kim loại được gọi là sự thụ động của kim loại.
Nhiệt độ tăng thúc đẩy quá trình oxy hóa kim loại bằng oxy. Hoạt tính của kim loại tăng ở trạng thái nghiền mịn. Hầu hết kim loại ở dạng bột đều cháy trong oxi.
kim loại s
Hiển thị hoạt động giảm lớn nhấtS-kim loại. Các kim loại Na, K, Rb Cs có thể bốc cháy trong không khí và được bảo quản trong bình kín hoặc dưới một lớp dầu hỏa. Be và Mg bị thụ động hóa ở nhiệt độ thấp trong không khí. Nhưng khi bắt lửa, băng Mg cháy với ngọn lửa chói mắt.
Kim loạiIINhóm A và Li khi tương tác với oxy sẽ tạo thành oxit.
2Ca + O2 = 2CaO
4 Li + O 2 = 2 Li 2 O
Các kim loại kiềm, ngoại trừLý, khi tương tác với oxy, chúng không tạo thành oxit mà tạo thành peroxitTôi 2 Ô 2 và superoxitMeO 2 .
2Na + O 2 = Na 2 O 2
K + O2 = KO2
kim loại p
Kim loại thuộcP- khối bị thụ động trong không khí.
Khi đốt trong khí oxi
- kim loại thuộc phân nhóm IIIA tạo thành oxit loại Tôi 2 O 3,
- Sn bị oxy hóa thành SnO 2 và Pb - lên tới PbO
- Bi đi tới Bi2O3.
d-kim loại
Tất cảd- Kim loại giai đoạn 4 bị oxi hóa bởi oxi. Sc, Mn và Fe dễ bị oxy hóa nhất. Đặc biệt có khả năng chống ăn mòn là Ti, V, Cr.
Khi đốt trong khí oxi của tất cảd
Khi đốt trong khí oxi của tất cảd-Trong các nguyên tố chu kỳ 4, chỉ có scandium, titan và vanadi tạo thành oxit trong đó Me ở trạng thái oxy hóa cao nhất, bằng số nhóm. Giai đoạn 4 còn lại khi đốt cháy trong oxi sẽ tạo thành các oxit trong đó Me ở trạng thái oxi hóa trung gian nhưng ổn định.
Các loại oxit được tạo thành bởi d-kim loại chu kỳ 4 khi đốt cháy trong oxy:
- MeO dạng Zn, Cu, Ni, Co. (ở T>1000°C Cu tạo thành Cu 2 O),
- Tôi 2 O 3, tạo thành Cr, Fe và Sc,
- MeO 2 - Mn và Ti,
- V tạo thành oxit cao hơn - V. 2 Ô 5 .
Khi đốt trong khí oxid-kim loại thuộc giai đoạn 5 và 6 thường tạo thành các oxit cao hơn, ngoại trừ các kim loại Ag, Pd, Rh, Ru.
Các loại oxit được tạo thành bởi d-kim loại giai đoạn 5 và 6 khi đốt cháy trong oxy:
- Tôi 2 O 3- mẫu Y, La; Rh;
- MeO 2- Zr, Hf; Tôi:
- Tôi 2 O 5- Nb, Tạ;
- MeO 3- Mơ, W
- Tôi 2 O 7- Tc, Re
- MeO 4 - Ô
- MeO- Cd, Hg, Pd;
- Tôi 2 Ô- Ag;
Tương tác của kim loại với axit
Trong dung dịch axit, cation hydro là chất oxi hóa. Cation H+ có thể oxy hóa các kim loại có bậc hoạt động thành hydro, tức là có thế điện cực âm.
Nhiều kim loại khi bị oxy hóa chuyển thành cation trong dung dịch nước có tính axitTôi z + .
Anion của một số axit có khả năng oxi hóa mạnh hơn H+. Các tác nhân oxy hóa như vậy bao gồm các anion và các axit phổ biến nhất H 2 VÌ THẾ 4 VàHNO 3 .
NO 3 - anion thể hiện tính chất oxy hóa ở bất kỳ nồng độ nào trong dung dịch, nhưng sản phẩm khử phụ thuộc vào nồng độ axit và bản chất của kim loại bị oxy hóa.
Anion SO 4 2- chỉ thể hiện tính chất oxy hóa trong H 2 SO 4 đậm đặc.
Sản phẩm khử của tác nhân oxy hóa: H+, NO 3 - , VÌ THẾ 4 2 -
2Н + + 2е - =H2
VÌ THẾ 4
2-
từ H 2 SO 4 đậm đặc VÌ THẾ 4
2-
+ 2e -
+ 4
H +
=
VÌ THẾ 2
+ 2
H 2
Ô
(cũng có thể hình thành S, H 2 S)
NO 3 - từ HNO 3 đậm đặc KHÔNG 3 - + e -
+ 2H + =
NO 2 + H 2 O
NO 3 - từ HNO 3 loãng KHÔNG 3 - + 3e -
+4H+=NO+2H2O
(cũng có thể tạo thành N 2 O, N 2, NH 4+)
Ví dụ về phản ứng giữa kim loại và axit
Zn + H 2 SO 4 (pha loãng) " ZnSO 4 + H 2
8Al + 15H 2 SO 4 (k.) " 4Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 S + 12H 2 O
3Ni + 8HNO 3 (pha loãng) " 3Ni(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O
Cu + 4HNO 3 (k.) " Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
Sản phẩm oxi hóa kim loại trong dung dịch axit
Kim loại kiềm tạo thành cation loại Me +, kim loại s thuộc nhóm thứ hai tạo thành cation Tôi 2+.
Khi hòa tan trong axit, kim loại khối p tạo thành các cation được chỉ ra trong bảng.
Kim loại Pb và Bi chỉ tan trong axit nitric.
| Tôi | Al | Ga | TRONG | Tl | Sn | Pb | Bi |
| Mez+ | Al 3+ | Ga 3+ | Trong 3+ | Tl+ | Sn 2+ | Pb 2+ | Bi 3+ |
| Eo,B | -1,68 | -0,55 | -0,34 | -0,34 | -0,14 | -0,13 | +0,317 |
Tất cả các kim loại d thuộc 4 chu kỳ, ngoại trừ Củ , có thể bị oxy hóa bởi các ionH+ trong dung dịch axit.
Các loại cation được hình thành bởi kim loại giai đoạn 4:
- Tôi 2+(dạng d-kim loại từ Mn đến Cu)
- Tôi 3+ ( tạo thành Sc, Ti, V, Cr và Fe trong axit nitric).
- Ti và V cũng tạo thành cation MeO 2+
Trong dung dịch axit, H+ có khả năng oxi hóa: Y, La, Cd.
Những chất sau có thể tan trong HNO 3: Cd, Hg, Ag. Pd, Tc, Re tan trong HNO 3 nóng.
Các chất sau hòa tan trong H 2 SO 4 nóng: Ti, Zr, V, Nb, Tc, Re, Rh, Ag, Hg.
Các kim loại: Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W thường hòa tan trong hỗn hợp HNO 3 + HF.
Trong nước cường toan (hỗn hợp HNO 3 + HCl) Zr, Hf, Mo, Tc, Rh, Ir, Pt, Au và Os có thể hòa tan khó khăn). Nguyên nhân hòa tan kim loại trong nước cường toan hoặc trong hỗn hợp HNO 3 + HF là tạo thành các hợp chất phức tạp.
Ví dụ. Việc hòa tan vàng trong nước cường toan có thể xảy ra do sự hình thành phức chất -
Au + HNO 3 + 4HCl = H + NO + 2H 2 O
Tương tác của kim loại với nước
Tính oxi hóa của nước là do H(+1).
2H 2 O + 2e -" N 2 + 2OH -
Vì nồng độ H+ trong nước thấp nên tính chất oxy hóa của nó thấp. Kim loại có thể tan trong nước E< - 0,413 B. Число металлов, удовлетворяющих этому условию, значительно больше, чем число металлов, реально растворяющихся в воде. Причиной этого является образование на поверхности большинства металлов плотного слоя оксида, нерастворимого в воде. Если оксиды и гидроксиды металла растворимы в воде, то этого препятствия нет, поэтому щелочные и щелочноземельные металлы энергично растворяются в воде. Tất cảS-kim loại, ngoại trừ Be và Mg dễ dàng hòa tan trong nước.
2 Na + 2 HOH = H 2 + 2 Ồ -
Na phản ứng mạnh với nước, tỏa nhiệt. H2 thoát ra có thể bốc cháy.
2H 2 +O 2 =2H 2 O
Mg chỉ tan trong nước sôi, Be được bảo vệ khỏi quá trình oxy hóa bằng oxit trơ không tan
Kim loại khối P có tính khử kém hơnS.
Trong số các kim loại p, tính khử cao hơn ở các kim loại thuộc phân nhóm IIIA, Sn và Pb là chất khử yếu, Bi có Eo > 0.
kim loại p không tan trong nước ở điều kiện bình thường. Khi oxit bảo vệ được hòa tan khỏi bề mặt trong dung dịch kiềm với nước, Al, Ga và Sn bị oxy hóa.
Trong số các kim loại d, chúng bị oxy hóa bởi nước khi đun nóng Sc và Mn, La, Y thì Sắt phản ứng với hơi nước.
Tương tác của kim loại với dung dịch kiềm
Trong dung dịch kiềm, nước đóng vai trò là chất oxy hóa..
2H 2 O + 2e - =H2 + 2OH - Eo = - 0,826 B (pH = 14)
Tính chất oxy hóa của nước giảm khi pH tăng do nồng độ H+ giảm. Tuy nhiên, Một số kim loại không tan trong nước tan trong dung dịch kiềm ví dụ như Al, Zn và một số chất khác. Lý do chính dẫn đến sự hòa tan các kim loại như vậy trong dung dịch kiềm là do oxit và hydroxit của các kim loại này thể hiện tính chất lưỡng tính và hòa tan trong kiềm, loại bỏ rào cản giữa chất oxy hóa và chất khử.
Ví dụ. Hòa tan Al vào dung dịch NaOH.
2Al + 3H 2 O + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na + 3H 2
Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Cr, Fe, Pb, H 2 , Cu, Ag, Hg, Au
Kim loại càng về bên trái trong dãy thế điện cực chuẩn thì chất khử càng mạnh là kim loại lithium, vàng là chất yếu nhất và ngược lại, ion vàng (III) là chất oxy hóa mạnh nhất. chất, lithium (I) là yếu nhất.
Mỗi kim loại có khả năng khử những kim loại chịu ứng suất sau nó trong muối trong dung dịch, chẳng hạn như sắt có thể đẩy đồng ra khỏi dung dịch muối của nó; Tuy nhiên, hãy nhớ rằng kim loại kiềm và kiềm thổ sẽ phản ứng trực tiếp với nước.
Các kim loại nằm trong dãy điện áp bên trái của hydro có khả năng đẩy hydro ra khỏi dung dịch axit loãng, đồng thời hòa tan trong chúng.
Hoạt tính khử của kim loại không phải lúc nào cũng tương ứng với vị trí của nó trong bảng tuần hoàn, bởi vì khi xác định vị trí của kim loại trong dãy, người ta không chỉ tính đến khả năng nhường electron mà còn tính đến năng lượng tiêu hao để phân hủy kim loại. mạng tinh thể của kim loại cũng như năng lượng tiêu hao cho quá trình hydrat hóa các ion.
Tương tác với các chất đơn giản
VỚI ôxy Hầu hết các kim loại tạo thành oxit - lưỡng tính và cơ bản:
4Li + O 2 = 2Li 2O,
4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3.
Các kim loại kiềm, ngoại trừ liti, tạo thành peroxit:
2Na + O 2 = Na 2 O 2.
VỚI halogen kim loại tạo thành muối của axit hydrohalic, ví dụ,
Cu + Cl2 = CuCl2.
VỚI hydro các kim loại hoạt động mạnh nhất tạo thành hydrua ion - các chất giống như muối trong đó hydro có trạng thái oxy hóa -1.
2Na + H2 = 2NaH.
VỚI xám kim loại tạo thành sunfua - muối của axit hydro sunfua:
VỚI nitơ Một số kim loại tạo thành nitrua; phản ứng hầu như luôn xảy ra khi đun nóng:
3Mg + N2 = Mg3N2.
VỚI cacbon cacbua được hình thành:
4Al + 3C = Al 3 C 4.
VỚI phốt pho – photphua:
3Ca + 2P = Ca 3 P 2 .
Kim loại có thể tương tác với nhau tạo thành hợp chất liên kim loại :
2Na + Sb = Na 2 Sb,
3Cu + Au = Cu 3 Au.
Kim loại có thể hòa tan vào nhau ở nhiệt độ cao mà không phản ứng, tạo thành hợp kim.
Hợp kim
Hợp kim được gọi là các hệ thống bao gồm hai hoặc nhiều kim loại, cũng như kim loại và phi kim loại, có các tính chất đặc trưng vốn chỉ có ở trạng thái kim loại.
Tính chất của hợp kim rất đa dạng và khác với tính chất của các thành phần của chúng, ví dụ, để vàng trở nên cứng hơn và phù hợp hơn để làm đồ trang sức, người ta thêm bạc vào đó và một hợp kim chứa 40% cadmium và 60% bismuth. có điểm nóng chảy là 144 °C, tức là thấp hơn nhiều so với điểm nóng chảy của các thành phần của nó (Cd 321 °C, Bi 271 °C).
Có thể có các loại hợp kim sau:
Các kim loại nóng chảy được trộn lẫn với nhau theo bất kỳ tỷ lệ nào, hòa tan vào nhau vô thời hạn, ví dụ Ag-Au, Ag-Cu, Cu-Ni và các loại khác. Các hợp kim này có thành phần đồng nhất, có tính kháng hóa chất cao và dẫn điện;
Các kim loại thẳng được trộn với nhau theo bất kỳ tỷ lệ nào, nhưng khi làm nguội, chúng sẽ tách ra và thu được khối lượng bao gồm các tinh thể riêng lẻ của các thành phần, ví dụ, Pb-Sn, Bi-Cd, Ag-Pb và các loại khác.
Sự khác biệt tiềm năng “chất điện cực - dung dịch” chính xác đóng vai trò là đặc tính định lượng về khả năng của một chất (cả kim loại vàphi kim loại) đi vào dung dịch dưới dạng ion, tức là tính cáchtính ổn định của khả năng OB của ion và chất tương ứng của nó.
Sự khác biệt tiềm năng này được gọi làthế điện cực.
Tuy nhiên, các phương pháp trực tiếp để đo lường những khác biệt tiềm ẩn đókhông tồn tại, vì vậy chúng tôi đã đồng ý định nghĩa chúng liên quan đếncái gọi là điện cực hydro tiêu chuẩn, thế năngal thường được coi là bằng 0 (thường còn được gọi làđiện cực tham chiếu). Một điện cực hydro tiêu chuẩn bao gồmtừ một tấm bạch kim ngâm trong dung dịch axit có chứanồng độ ion H + 1 mol/l và được rửa sạch bằng dòng khíhydro ở điều kiện tiêu chuẩn.
Sự xuất hiện của một điện thế trên một điện cực hydro tiêu chuẩn có thể được hình dung như sau. Khí hydro, được hấp phụ bởi bạch kim, chuyển sang trạng thái nguyên tử:
H22H.
Một trạng thái cân bằng động được thực hiện giữa nguyên tử hydro hình thành trên bề mặt tấm, các ion hydro trong dung dịch và bạch kim (electron!):
HH + + e.
Quá trình tổng thể được thể hiện bằng phương trình:
H 2 2H + + 2e.
Bạch kim không tham gia phản ứng oxi hóa khử Và quá trình tích cực, nhưng chỉ là chất mang hydro nguyên tử.
Nếu một tấm kim loại nhất định được nhúng vào dung dịch muối có nồng độ ion kim loại bằng 1 mol/l, được nối với một điện cực hydro tiêu chuẩn thì thu được một tế bào điện. Sức điện động của phần tử này(emf), được đo ở 25°C, đặc trưng cho thế điện cực chuẩn của kim loại, thường được ký hiệu là E 0.
Liên quan đến hệ H 2 /2H +, một số chất sẽ đóng vai trò là chất oxy hóa, một số chất khác sẽ đóng vai trò là chất khử. Hiện nay, thế năng tiêu chuẩn đã thu được cho hầu hết các kim loại và nhiều phi kim, đặc trưng cho khả năng tương đối của các chất khử hoặc chất oxy hóa để cho hoặc thu electron.
Điện thế của các điện cực đóng vai trò là chất khử đối với hydro có dấu “-”, còn dấu “+” biểu thị điện thế của các điện cực là chất oxy hóa.
Nếu chúng ta sắp xếp các kim loại theo thứ tự tăng dần thế điện cực chuẩn của chúng thì cái gọi là dãy điện thế của kim loại:
Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, N a, M g, Al, Mn, Zn, C r, Fe, C d, Co, N i, Sn, P b, H, Sb, B i, С u, Hg, А g, Р d, Р t, А u.
Một số ứng suất đặc trưng cho tính chất hóa học của kim loại.
1. Thế điện cực của kim loại càng âm thì khả năng khử của nó càng lớn.
2. Mỗi kim loại có khả năng thay thế (khử) khỏi dung dịch muối những kim loại nằm trong chuỗi ứng suất kim loại sau nó. Ngoại lệ duy nhất là kim loại kiềm và kiềm thổ, chúng sẽ không làm giảm ion của các kim loại khác khỏi dung dịch muối của chúng. Điều này là do trong những trường hợp này phản ứng của kim loại với nước xảy ra với tốc độ nhanh hơn.
3. Tất cả các kim loại có thế điện cực chuẩn âm, tức là những chất nằm trong dãy điện áp của kim loại ở bên trái của hydro có khả năng đẩy hydro ra khỏi dung dịch axit.
Cần lưu ý rằng chuỗi được trình bày đặc trưng cho hoạt động của kim loại và muối của chúng chỉ trong dung dịch nước, vì thế điện thế có tính đến đặc thù của sự tương tác của một ion cụ thể với các phân tử dung môi. Đó là lý do tại sao chuỗi điện hóa bắt đầu bằng lithium, trong khi rubidium và kali có hoạt tính hóa học cao hơn nằm ở bên phải của lithium. Điều này là do năng lượng đặc biệt cao của quá trình hydrat hóa các ion lithium so với các ion của kim loại kiềm khác.
Giá trị đại số của thế oxy hóa khử tiêu chuẩn đặc trưng cho hoạt động oxy hóa của dạng oxy hóa tương ứng. Do đó, việc so sánh các giá trị của thế oxi hóa khử tiêu chuẩn cho phép chúng ta trả lời câu hỏi: phản ứng oxi hóa khử này hay phản ứng kia xảy ra?
Như vậy, tất cả các bán phản ứng oxy hóa ion halogenua thành halogen tự do
2 Cl – – 2 e = C l 2 E 0 = -1,36 V (1)
2 Br – -2e = V r 2 E 0 = -1,07 V (2)
2I – -2 e = I 2 E 0 = -0,54 V (3)
có thể được thực hiện trong điều kiện tiêu chuẩn khi sử dụng oxit chì làm tác nhân oxy hóa ( IV ) (E 0 = 1,46 V) hoặc thuốc tím (E 0 = 1,52 V). Khi sử dụng kali dicromat ( E 0 = 1,35 V) chỉ có thể thực hiện được phản ứng (2) và (3). Cuối cùng, việc sử dụng axit nitric làm chất oxy hóa ( E 0 = 0,96 V) chỉ cho phép xảy ra một nửa phản ứng liên quan đến ion iodide (3).
Do đó, tiêu chí định lượng để đánh giá khả năng xảy ra một phản ứng oxi hóa khử cụ thể là giá trị dương của chênh lệch giữa thế oxi hóa khử tiêu chuẩn của các bán phản ứng oxy hóa và khử.