Cheminė rūgšties reakcija su metalu būdinga šioms junginių klasėms. Jo eigoje vandenilio protonas atkuriamas ir kartu su rūgšties anijonu pakeičiamas metalo katijonu. Tai yra druskos susidarymo reakcijos pavyzdys, nors yra keletas sąveikos tipų, kurie nesilaiko šio principo. Jie vyksta kaip redoksas ir jų nelydi vandenilio išsiskyrimas.
Rūgščių reakcijos su metalais principai
Visos neorganinės rūgšties reakcijos su metalu sukelia druskų susidarymą. Vienintelė išimtis, ko gero, yra tauriojo metalo reakcija su aqua regia, druskos ir azoto rūgšties mišiniu. Bet kokia kita rūgščių sąveika su metalais sukelia druskos susidarymą. Jei rūgštis nėra nei koncentruota sieros, nei azoto, molekulinis vandenilis yra atskiriamas kaip produktas.
Tačiau kai koncentruota sieros rūgštis reaguoja, sąveika su metalais vyksta redokso proceso principu. Todėl eksperimentiškai buvo išskirti du sąveikų tipai, tipiškimetalai ir stiprios neorganinės rūgštys:
- metalų reakcija su praskiestomis rūgštimis;
- sąveika su koncentruota rūgštimi.
Pirmojo tipo reakcijos vyksta su bet kokia rūgštimi. Vienintelės išimtys yra koncentruota sieros rūgštis ir bet kokios koncentracijos azoto rūgštis. Jie reaguoja pagal antrąjį tipą ir susidaro druskos bei sieros ir azoto redukcijos produktai.
Tipinės rūgščių reakcijos su metalais
Metalai, esantys kairėje nuo vandenilio standartinėje elektrocheminėje serijoje, reaguoja su praskiesta sieros rūgštimi ir kitomis įvairios koncentracijos rūgštimis, išskyrus azoto rūgštį, sudarydami druską ir išskiriant molekulinį vandenilį. Metalai, esantys dešinėje nuo vandenilio elektronegatyvumo serijoje, negali reaguoti su aukščiau nurodytomis rūgštimis ir sąveikauja tik su azoto rūgštimi, nepriklausomai nuo jos koncentracijos, su koncentruota sieros rūgštimi ir su vandens regija. Tai tipiška rūgščių sąveika su metalais.
Metalų reakcijos su koncentruota sieros rūgštimi
Kai sieros rūgšties kiekis tirpale yra didesnis nei 68 %, ji laikoma koncentruota ir sąveikauja su metalais kairėje ir dešinėje nuo vandenilio. Reakcijos su įvairaus aktyvumo metalais principas parodytas žemiau esančioje nuotraukoje. Čia oksidatorius yra sieros atomas sulfato anijone. Jis redukuojamas į vandenilio sulfidą, 4-valentinį oksidą arba iki molekulinės sieros.
Reakcijos su praskiesta azoto rūgštimi
Atskiestasazoto rūgštis reaguoja su metalais, esančiais vandenilio kairėje ir dešinėje. Reakcijoje su aktyviais metalais susidaro amoniakas, kuris iš karto ištirpsta ir sąveikauja su nitrato anijonu, sudarydamas kitą druską. Su vidutinio aktyvumo metalais rūgštis reaguoja išskirdama molekulinį azotą. Esant neaktyviam, reakcija vyksta, kai išsiskiria dinitro oksidas. Dažniausiai vienoje reakcijoje susidaro keli sieros redukcijos produktai. Reakcijų pavyzdžiai siūlomi toliau pateiktoje grafinėje programoje.
Reakcijos su koncentruota azoto rūgštimi
Šiuo atveju azotas taip pat veikia kaip oksidatorius. Visos reakcijos baigiasi druskų susidarymu ir azoto oksido išsiskyrimu. Grafinėje programoje pasiūlytos redokso reakcijų eigos schemos. Tuo pačiu metu vandens regija reakcija su mažai aktyviais elementais nusipelno ypatingo dėmesio. Tokia rūgščių sąveika su metalais yra nespecifinė.
Metalų reaktyvumas
Metalai gana lengvai reaguoja su rūgštimis, nors yra keletas inertinių medžiagų. Tai taurieji metalai ir elementai, turintys aukštą standartinį elektrocheminį potencialą. Remiantis šiuo rodikliu, yra nemažai metalų. Tai vadinama elektronegatyvumo serija. Jei metalas yra kairėje nuo vandenilio jame, tada jis gali reaguoti su praskiesta rūgštimi.
Yra tik viena išimtis: geležies iraliuminis dėl jų paviršiuje susidarančių 3-valenčių oksidų negali reaguoti su rūgštimi be šildymo. Jei mišinys kaitinamas, iš pradžių į reakciją patenka metalo oksido plėvelė, o vėliau ištirpsta pačioje rūgštyje. Metalai, esantys dešinėje nuo vandenilio elektrocheminėje aktyvumo serijoje, negali reaguoti su neorganine rūgštimi, įskaitant praskiestą sieros rūgštį. Yra dvi taisyklės išimtys: šie metalai ištirpsta koncentruotoje ir praskiestoje azoto rūgštyje bei regio vandenyje. Pastarajame negali ištirpti tik rodis, rutenis, iridis ir osmis.
