Reakcja chemiczna kwasu z metalem jest specyficzna dla tych klas związków. W jego trakcie proton wodoru zostaje odtworzony i, w połączeniu z anionem kwasu, zostaje zastąpiony kationem metalu. Jest to przykład reakcji tworzenia soli, chociaż istnieje kilka rodzajów interakcji, które nie są zgodne z tą zasadą. Przebiegają one jako redoks i nie towarzyszy im wydzielanie wodoru.
Zasady reakcji kwasów z metalami
Wszystkie reakcje kwasu nieorganicznego z metalem prowadzą do powstania soli. Jedynym wyjątkiem jest być może reakcja metalu szlachetnego z wodą królewską, mieszaniną kwasu solnego i azotowego. Każda inna interakcja kwasów z metalami prowadzi do powstania soli. Jeśli kwas nie jest ani stężonym siarkowym, ani azotowym, to jako produkt wydzielany jest wodór cząsteczkowy.
Ale gdy stężony kwas siarkowy reaguje, oddziaływanie z metalami przebiega zgodnie z zasadą procesu redoks. W związku z tym wyodrębniono eksperymentalnie dwa rodzaje interakcji, typowemetale i silne kwasy nieorganiczne:
- reakcja metali z rozcieńczonymi kwasami;
- interakcja ze stężonym kwasem.
Reakcje pierwszego typu przebiegają z dowolnym kwasem. Jedynymi wyjątkami są stężony kwas siarkowy i kwas azotowy o dowolnym stężeniu. Reagują zgodnie z drugim typem i prowadzą do powstania soli i produktów redukcji siarki i azotu.
Typowe reakcje kwasów z metalami
Metale znajdujące się na lewo od wodoru w standardowym szeregu elektrochemicznym reagują z rozcieńczonym kwasem siarkowym i innymi kwasami o różnych stężeniach, z wyjątkiem kwasu azotowego, tworząc sól i uwalniając wodór cząsteczkowy. Metale znajdujące się na prawo od wodoru w szeregu elektroujemnym nie mogą reagować z powyższymi kwasami i oddziaływać tylko z kwasem azotowym, niezależnie od jego stężenia, ze stężonym kwasem siarkowym oraz z wodą królewską. Jest to typowa interakcja kwasów z metalami.
Reakcje metali ze stężonym kwasem siarkowym
Gdy zawartość kwasu siarkowego w roztworze przekracza 68%, jest on uważany za stężony i wchodzi w interakcje z metalami po lewej i prawej stronie wodoru. Zasadę reakcji z metalami o różnej aktywności pokazano na poniższym zdjęciu. Tutaj środkiem utleniającym jest atom siarki w anionie siarczanowym. Jest redukowany do siarkowodoru, 4-wartościowego tlenku lub do siarki cząsteczkowej.
Reakcje z rozcieńczonym kwasem azotowym
RozcieńczonyKwas azotowy reaguje z metalami znajdującymi się na lewo i na prawo od wodoru. Podczas reakcji z aktywnymi metalami powstaje amoniak, który natychmiast rozpuszcza się i wchodzi w interakcję z anionem azotanowym, tworząc kolejną sól. W przypadku metali o średniej aktywności kwas reaguje z uwolnieniem azotu cząsteczkowego. Przy nieaktywnym reakcja przebiega z uwolnieniem tlenku diazotu. Najczęściej w jednej reakcji powstaje kilka produktów redukcji siarki. Przykłady reakcji są sugerowane w aplikacji graficznej poniżej.
Reakcje ze stężonym kwasem azotowym
W tym przypadku azot działa również jako środek utleniający. Wszystkie reakcje kończą się wytworzeniem soli i uwolnieniem tlenku azotu. W aplikacji graficznej zaproponowano schematy przebiegu reakcji redoks. Jednocześnie na szczególną uwagę zasługuje reakcja aqua regia z pierwiastkami o niskiej aktywności. Takie oddziaływanie kwasów z metalami jest niespecyficzne.
Reaktywność metali
Metale dość łatwo reagują z kwasami, chociaż istnieje kilka substancji obojętnych. Są to metale szlachetne i pierwiastki o wysokim standardzie potencjału elektrochemicznego. Istnieje wiele metali zbudowanych na podstawie tego wskaźnika. Nazywa się to serią elektroujemności. Jeśli metal znajduje się w nim na lewo od wodoru, może reagować z rozcieńczonym kwasem.
Jest tylko jeden wyjątek: żelazko ialuminium ze względu na tworzenie się na ich powierzchni 3-wartościowych tlenków nie może reagować z kwasem bez ogrzewania. Jeśli mieszanina jest podgrzewana, początkowo do reakcji wchodzi warstwa tlenku metalu, a następnie rozpuszcza się w samym kwasie. Metale znajdujące się na prawo od wodoru w elektrochemicznym szeregu aktywności nie mogą reagować z kwasami nieorganicznymi, w tym z rozcieńczonym kwasem siarkowym. Od reguły są dwa wyjątki: metale te rozpuszczają się w stężonym i rozcieńczonym kwasie azotowym i wodzie królewskiej. Tylko rod, ruten, iryd i osm nie mogą się w nich rozpuszczać.
