Что такое электрохимический ряд напряжений металлов какие способности металлов этот ряд показывает

  • Содержание:
  • Электрохимический ряд активности металлов (ряд напряженийряд стандартных электродных потенциалов) — последовательность, в которой металлы расположены в порядке увеличения их стандартных электрохимических потенциалов φ0, отвечающих полуреакции восстановления катиона металла Men+: Men+ + nē → Me
  • Ряд напряжений характеризует сравнительную активность металлов в окислительно-восстановительных реакциях в водных растворах.
  • На странице -> решение задач по химии собраны решения задач и заданий с решёнными примерами по всем темам химии.

Химическая активность металлов

Электрохимический ряд активности металлов показывает, какие из металлов более активные, какие менее. Расположение элементов в горизонтальном ряду слева направо показывает направление снижения восстановительной способности и возрастание окислительной.

Реакции металлов с кислородом и водой

Что вы знаете о ржавлении железа? Расскажите о разрушении металлов?  Как вы думаете, как можно защитить металлы от разрушения? Где применяются металлы? Приведите примеры из жизни.

Металлы мы часто применяем в повседневной жизни. Это алюминий, медь, железо, золото, серебро и т. д. Алюминий и медь применяются для изготовления проводов. Алюминиевой фольгой упаковывают лекарства.

В домашнем обиходе вы часто встречаете алюминиевую посуду и упаковки для напитков. Но больше всего применяется железо для изготовления различных металлоконструкций,  трубопроводов,  деталей  машин  и  т.  д.

 Этот  металл  от  воды и кислорода воздуха приходит в негодность, изменяет цвет и тускнеет. 

Железо покрывается ржавчиной красно-бурого цвета. Железо + вода + воздух → ржавчина. Такой химический процесс называется коррозией (от лат. corrodere – разъедать).

  1. Самопроизвольное разрушение металлов в результате их взаимодействия с веществами окружающей среды называется коррозией.
  2. Поверхность алюминия покрывается оксидной пленкой, которая препятствует коррозии:

Что такое электрохимический ряд напряжений металлов какие способности металлов этот ряд показывает
Что такое электрохимический ряд напряжений металлов какие способности металлов этот ряд показывает

Химические активные металлы легко окисляются кислородом воздуха (Na, Mg, Ca). Железо и медь окисляются только при нагревании:

Что такое электрохимический ряд напряжений металлов какие способности металлов этот ряд показывает

А золото и некоторые благородные металлы вообще не окисляются кислородом.

Рассмотрите рисунок 15 и сами сделайте выводы.

Ежегодно четвертая часть всего производимого металла из-за коррозии приходит в негодность (рис. 16).

Что такое электрохимический ряд напряжений металлов какие способности металлов этот ряд показывает

Знаменитую Эйфелеву башню в Париже красили уже 18 раз, в результате чего ее масса увеличилась на 70 т.

Коррозия вызывает серьезные экологические катастрофы. Из разрушенных трубопроводов может быть утечка газа, нефти, опасных химических продуктов.  Это приводит к загрязнению окружающей среды, что отрицательно влияет на здоровье и жизнь людей.

Металлы защищают от коррозии нанесением покрытий на поверхность изделия: окраска металла лаками, красками, эмалями. Но это покрытие недолговечно.  Предохраняют  металл  покрытием  другого  металла,  менее подверженного коррозии.

Это – золото, серебро, хром, никель, олово, цинк и др. В повседневной жизни часто применяют оцинкованные ведра, никелированные кровати. Для консервных банок применяют железо, покрытое оловом. Такое железо называют белой жестью. Белую жесть получают в г.

Темиртау Карагандинской области на металлургическом заводе. Можно уменьшить коррозию железа, добавляя другие металлы: никель, хром, молибден. Таким образом, получают сплав, который называется нержавеющей сталью.

Из этой стали изготавливают столовые приборы, трубы и другие изделия.

Олово — достаточно редкий, но очень полезный металл. Известно, что его начали добывать раньше, чем железо. Олово — это мягкий белый металл, который можно сплавлять с медью, чтобы получить бронзу.

Олово — один из первых освоенных человеком металлов. Оно не подвержено коррозии, поэтому из него делают тару для упаковки. Слой олова, нанесенный на другие металлы, делает их поверхность гладкой и блестящей.

Банки для хранения консервов и напитков также делают из тонкого стального листа, покрытого оловом.

Что такое электрохимический ряд напряжений металлов какие способности металлов этот ряд показывает

Взаимодействие воды с некоторыми металлами (рис. 17). 1.  Взаимодействие  воды  с  активными  металлами  в обычных условиях идет очень интенсивно. 

При этом протекают реакции замещения

Что такое электрохимический ряд напряжений металлов какие способности металлов этот ряд показывает

При проведении таких опытов необходимо соблюдать меры предосторожности.

2.  При  взаимодействии  металлов  средней  активности  с  водой  вместо щелочи выделяется оксид металла:

Что такое электрохимический ряд напряжений металлов какие способности металлов этот ряд показывает

3. Малоактивные металлы (Cu) с водой не реагируют.

Коррозия, ржавчина, защита от коррозии, белая жесть, алюминиевая фольга, сплав

Свинец — тяжелый голубовато-серый металл, который не ржавеет. Он используется в автомобильных аккумуляторах. Свинцовые экраны защищают людей от опасной радиации. Но свинец токсичен и ядовит для человека.

  • Демонстрация №2
  • Взаимодействие активных металлов с холодной и горячей водой
  • Демонстрацию выполняет учитель, учащиеся наблюдают, делают выводы.
  • Цель: узнать, как реагируют активные металлы с холодной и горячей водой.

Что такое электрохимический ряд напряжений металлов какие способности металлов этот ряд показывает

Обрежьте кусочек натрия скальпелем, высушите фильтровальной бумагой. Высушенный кусочек натрия следует бросить в кристаллизатор с холодной, а затем горячей водой. Наблюдать за ходом реакции через стекло вытяжного шкафа. Такую же реакцию проделать и с металлическим кальцием. Испытать полученные растворы двумя индикаторами.

Взаимодействие металлов с кислотами. ряд активности металлов

  Что такое кислоты? Какие кислые вещества вы встречали в природе?

В  соответствии  с  определением  кислоты  должны  вступать  в  реакции с  металлами.  Все  ли  металлы  взаимодействуют  с  кислотами?  Это  можно проверить на опыте.

В  четыре  пронумерованные  пробирки  нальем  одинаковое  количество раствора соляной кислоты и добавим: в первую пробирку – Mg; во вторую – Zn; в третью – Sn; в четвертую – Cu.

Как  видим,  не  все  металлы  могут  взаимодействовать  с  кислотами  и скорости их взаимодействия различны (рис. 18).

На  основании  интенсивности  взаимодействия  металлов  с  кислотами русским  ученым  Н.Н. Бекетовым  был  составлен  ряд  активности металлов:

Li K Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb (H2) Cu Hg Ag Au

При  использовании  ряда  химической  активности  нужно  помнить  следующие правила:

1) металлы, стоящие в начале этого ряда, химически активны, они могут вытеснить водород из воды. 2) активность металлов в этом ряду снижается слева направо  3)  только  металлы,  стоящие  в  ряду  активности  до  водорода,  вытесняют водород из растворов кислот Что такое электрохимический ряд напряжений металлов какие способности металлов этот ряд показывает (рис. 18):

активный металл + кислота —> соль + водород

Протекает реакция замещения. Металлы, стоящие в ряду активности после водорода, не реагируют с разбавленными растворами кислот (табл. 6).

  1. Лабораторный опыт №3
    Взаимодействие металлов с растворами кислот
  2. Цель: исследовать реакции различных металлов с растворами кислот и  сделать вывод о существовании химически инертных металлов.

Налейте в четыре пробирки раствор соляной кислоты. В одну из пробирок насыпьте порошка магния, в другую – поместите гранулы цинка, в третью – опилки железа, в четвертую  – стружки меди.

Читайте также:  Джи профиль металл профиль чертеж

Может ли железо не подвергаться коррозии? Да, если оно очень чистое. Например, в Дели (Индия) находится Кутубская колонна высотой 7 м, массой 6,5 т. Она установлена в IX в. до н. э., в ее составе 99,72% Fe. До сих пор эта колонна не подверглась коррозии.  

Взаимодействие металлов с растворами солей

Какие соли вы встречали в повседневной жизни?

Химически активные металлы вытесняют менее активные металлы из растворов солей, при этом протекает реакция замещения. Например, из раствора сульфата меди (ІІ) железо вытесняет медь (рис. 19):

Выделение  красного  налета  меди  является  признаком  реакции. Обратная реакция не протекает  потому что медь в ряду активности металлов находится после железа, поэтому не вытесняет его.

  • Схема реакций замещения выглядит следующим образом:
  • соль 4- активный металл = новая соль + новый металл (менее активный)
  • Реакции такого типа протекают при следующих условиях: 1) взаимодействующие соли должны быть растворимыми в воде;
  • 2) более активный металл вытесняет из соли менее активный металл.
  • Демонстрация №3
    Вытеснение металлов из растворов солей
  • Цель: понимать, что более активный металл вытесняет менее активный  металл из растворов его солей.

В пробирку поместите гранулы цинка и налейте раствор сульфата меди.  В другую пробирку поместите небольшие кусочки железа и налейте раствор сульфата  меди.  Что  наблюдаете?  Напишите  уравнение  реакции.  Сделайте вывод.

Практическая работа   № 1  Сравнение активности металлов 

Цель: Разработать ряд активности металлов. Обобщить результаты и сделать выводы.

Ход работы

В пять пробирок налейте растворы солей по 5 мл, опустите в каждую пробирку стружки меди. Затем такие опыты повторите с другими металлами. Наблюдайте за интенсивностью хода реакций. Заполните таблицу: где идет реакция следует поставить знак “+”, если не идет реакция – знак “–”. По сравнительной интенсивности, т. е. по числу протекающих реакций, составьте ряд активности металлов. 

ДЕЛАЕМ ВЫВОДЫ:

  • 1.    Атомы металлов в реакциях только отдают электроны, образуя положительно заряженные ионы.
  • 2.    Самопроизвольное разрушение металлов в результате их взаимодействия с веществами окружающей среды называется коррозией.
  • 3.    Сравнительную активность металлов можно определить с помощью ряда активности, составленного Н. Н. Бекетовым.
  • 4.    Металлы IA, НА группы очень легко вступают во взаимодействие с кислородом и водой. Многие металлы образуют оксидную пленку, которая препятствует дальнейшему окислению. Благородные металлы вообще не реагируют с кислородом и водой.

Услуги по химии:

  1. Заказать химию
  2. Заказать контрольную работу по химии
  3. Помощь по химии
  1. Лекции по химии:
  2. Лекции по неорганической химии:
  3. Лекции по органической химии:

Электрохимический ряд напряжений металлов

История создания

В 1793 году Алессандро Вольта, установил относительную активность известных тогда металлов: Zn, Pb, Sn, Fe, Cu, Ag, Au.

В 1798 году Иоганн Вильгельм Риттер указал, что ряд Вольта эквивалентен ряду окисления металлов (т. е. последовательности уменьшения их сродства с кислородом). Таким образом, Риттер высказал гипотезу о возникновении электрического тока вследствие протекания химической реакции

В 1812 году Й. Берцелиус на основе электрохимической теории сродства построил классификацию элементов, разделив их на «металлоиды» (сейчас применяется термин «неметаллы») и «металлы» и поставив между ними водород.

История создания

Последовательность металлов по их способности вытеснять друг друга, давно известная химикам, была в 1860-е и последующие годы особенно основательно и всесторонне изучена и дополнена Н. Н. Бекетовым.

Уже в 1859 году он сделал в Париже сообщение на тему «Исследование над явлениями вытеснения одних элементов другими».

В эту работу Бекетов включил целый ряд обобщений о зависимости между взаимным вытеснением элементов и их атомным весом, связывая эти процессы с «первоначальными химическими свойствами элементов – тем, что называется химическим сродством»

Что такое электрохимический ряд напряжений металлов какие способности металлов этот ряд показывает С развитием современных представлений электрохимии (главным образом в работах Вальтера Нернста) стало ясно, что эта последовательность соответствует «ряду напряжений» – расположению металлов по значению стандартных электродных потенциалов

Практическое использование ряда напряжений

Металлы, стоящие левее, являются более сильными восстановителями, чем металлы, расположенные правее: они вытесняют последние из растворов солей. Например, взаимодействие Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu возможно только в прямом направлении.

  • Металлы, стоящие в ряду левее водорода, вытесняют водород при взаимодействии с водными растворами кислот-неокислителей;наиболее активные металлы (до алюминия включительно) — и при взаимодействии с водой.
  • Металлы, стоящие в ряду правее водорода, с водными растворами кислот-неокислителей при обычных условиях не взаимодействуют.
  • Защита от коррозии

Корро́зия (от лат. corrosio — разъедание) — это самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. Пример — кислородная коррозия железа в воде:

  1. Защита от корозии
  2. Обычно выделяют три направления методов защиты от коррозии:
  3. Конструкционный
  4. Активный
  5. Пассивный
  6. Конструкционный – использование нержавеющих сталей и сплавов, цветных металлов. При проектировании конструкции стараются максимально изолировать от попадания коррозионной среды, применяя клеи, герметики, резиновые прокладки

Активные методы борьбы с коррозией направлены на изменение структуры двойного электрического слоя.

Применяется наложение постоянного электрического поля с помощью источника постоянного тока, напряжение выбирается с целью повышения электродного потенциала защищаемого металла.

Другой метод — использование жертвенного анода, более активного материала, который будет разрушаться, предохраняя защищаемое изделие (металл-протектор)

В качестве защиты от коррозии может применяться нанесение какого-либо покрытия, которое препятствует образованию коррозионного элемента (пассивный метод).

Часто также применяется покрытие, например, стали другими металлами, такими как цинк, олово, хром, никель. Цинковое покрытие защищает сталь даже когда покрытие частично разрушено.

  • Электролиз
  • Электролиз — физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, который возникает при прохождении электрического тока через раствор, либо расплав электролита.
  • Сущность электролиза

Упорядоченное движение ионов в проводящих жидкостях происходит в электрическом поле, которое создается электродами — проводниками, соединёнными с полюсами источника электрической энергии.

Читайте также:  Вертикально-фрезерный станок: характеристика и технические возможности станка

Анодом при электролизе называется положительный электрод, катодом — отрицательный. Положительные ионы — катионы — (ионы металлов, водородные ионы, ионы аммония и др.

) — движутся к катоду, отрицательные ионы — анионы — (ионы кислотных остатков и гидроксильной группы) — движутся к аноду.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

  • Cтраница 1
  • Электрохимический СЂСЏРґ напряжений металлов позволяет сделать некоторые выводы.  [1]
  • Р’ электрохимический СЂСЏРґ напряжений металлов включен РІРѕРґРѕСЂРѕРґ как единственный неметалл, разделяющий СЃ металлами общее свойство — образовывать положительно заряженные РёРѕРЅС‹.  [2]

По электрохимическому ряду напряжений металлов можно определить, какой металл следует выбирать в качестве покрытия.

Это объясняется тем, что перечисленные выше металлы более электроположительны, чем сталь.

Если же стальное изделие покрыто цинком, то последний даже РїСЂРё пористой структуре защищает изделие РѕС‚ РєРѕСЂСЂРѕР·РёРё, так как РѕРЅ является более электроотрицательным металлом. Однако эта защита эффективна лишь РІ том случае, если размеры РїРѕСЂ незначительны. РџСЂРё больших незащищенных поверхностях РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРіРѕ металла защитные свойства покрытия резко снижаются.  [3]

  1. Что характеризует электрохимический СЂСЏРґ напряжений металлов.  [4]
  2. Ознакомившись СЃ электрохимическим СЂСЏРґРѕРј напряжений металлов, рассмотрим, РІ какой последовательности будет происходить восстановление катионов РЅР° катоде РїСЂРё электролизе растворов электролитов.  [5]
  3. РќР° РѕСЃРЅРѕРІРµ чего составлен электрохимический СЂСЏРґ напряжений металлов.  [6]
  4. Железо находится РІ середине электрохимического СЂСЏРґР° напряжений металлов, поэтому является металлом средней активности.  [7]

РќР° основании каких свойств составлен электрохимический СЂСЏРґ напряжений металлов. Почему ему дано такое название.  [9]

Р�сключение составляет литий — расположение РЅР° левом фланге электрохимического СЂСЏРґР° напряжений металлов обусловлено исключительно высокой энергией гидратации лития, максимальной среди металлов.  [10]

Располагая металлы РІ РїРѕСЂСЏРґРєРµ возрастания РёС… Р•0, получают электрохимический СЂСЏРґ напряжений металлов. Химическая активность металлов была РїРѕРґСЂРѕР±РЅРѕ изучена Рќ. Рќ. Бекетовым РІ 1865 Рі. РЅР° реакциях вытеснения металлов.  [12]

Располагая металлы РІ РїРѕСЂСЏРґРєРµ возрастания РёС… Р•0, получают электрохимический СЂСЏРґ напряжений металлов или, точнее, СЂСЏРґ стандартных электродных потенциалов.  [13]

Алюминий — сильный восстановитель, РѕРЅ находится РІ левой части электрохимического СЂСЏРґР° напряжений металлов. Алюминий реагирует СЃРѕ РјРЅРѕРіРёРјРё простыми Рё сложными веществами.  [14]

В этот же раздел включены две темы, связанные с электрохимией: Электрохимический ряд напряжений металлов и Электролиз.

Однако вполне оправдано рассмотрение этих тем Рё РІ данном разделе, поскольку знание первой РёР· РЅРёС… необходимо РїСЂРё изучении свойств металлов, Р° второй — РїСЂРё обсуждении СЃРїРѕСЃРѕР±РѕРІ РёС… получения.  [15]

Страницы:      1    2

Электрохимический ряд напряжений металлов

Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Cr,
Fe, Pb, H2,
Cu, Ag, Hg, Au

Чем левее стоит
металл в ряду стандартных электродных
потенциалов, тем более сильным
восстановителем он является, самый
сильный восстановитель – металлический
литий, золото – самый слабый, и, наоборот,
ион золото (III) – самый сильный
окислитель, литий (I) – самый слабый.

Каждый металл
способен восстанавливать из солей в
растворе те металлы, которые стоят в
ряду напряжений после него, например,
железо может вытеснять медь из растворов
ее солей. Однако следует помнить, что
металлы щелочных и щелочно-земельных
металлов будут взаимодействовать
непосредственно с водой.

  • Металлы, стоящее в
    ряду напряжений левее водорода, способны
    вытеснять его из растворов разбавленных
    кислот, при этом растворяться в них.
  • Восстановительная
    активность металла не всегда соответствует
    его положению в периодической системе,
    потому что при определении места металла
    в ряду учитывается не только его
    способность отдавать электроны, но и
    энергия, которая затрачивается на
    разрушение кристаллической решетки
    металла, а также энергия, затрачиваемая
    на гидратацию ионов.
  • Взаимодействие
    с простыми веществами
  1. С кислородом большинство металлов образует оксиды – амфотерные и основные:

  1. 4Li + O2
    = 2Li2O,
  2. 4Al + 3O2
    = 2Al2O3.
  3. Щелочные металлы,
    за исключением лития, образуют пероксиды:
  4. 2Na + O2= Na2O2.
  1. С галогенами металлы образуют соли галогеноводородных кислот, например,

Cu + Cl2= CuCl2.

  1. С водородом самые активные металлы образуют ионные гидриды – солеподобные вещества, в которых водород имеет степень окисления -1.

2Na + H2= 2NaH.

  1. С серой металлы образуют сульфиды – соли сероводородной кислоты:

Zn + S = ZnS.

  1. С азотом некоторые металлы образуют нитриды, реакция практически всегда протекает при нагревании:

3Mg + N2= Mg3N2.

  1. С углеродом образуются карбиды:

4Al + 3C = Al3C4.

3Ca + 2P = Ca3P2.

  1. Металлы могут взаимодействовать между собой, образуя интерметаллические соединения:

2Na + Sb =
Na2Sb,

3Cu + Au =
Cu3Au.

  1. Металлы могут растворяться друг в друге при высокой температуре без взаимодействия, образуя сплавы.

Сплавы

Сплаваминазываются системы, состоящие из двух
или более металлов, а также металлов и
неметаллов, обладающих характерными
свойства, присущими только металлическому
состоянию.

Свойства сплавов –
самые разнообразные и отличаются от
свойств их компонентов, так, например,
для того чтобы золото стало более твердым
и пригодным для изготовления украшений,
в него добавляют серебро, а сплав,
содержащий 40 % кадмия и 60 % висмута, имеет
температуру плавления 144 °С, т.е
намного ниже температуры плавления его
компонентов (Cd 321 °С, Bi 271 °С).

  • Возможны следующие
    типы сплавов:
  • — расплавленные
    металлы смешиваются между собой в любых
    соотношениях, неограниченно растворяясь
    друг в друге, например, Ag-Au, Ag-Cu, Cu-Ni и
    другие. Эти сплавы однородны по составу,
    обладают высокой химической стойкостью,
    проводят электрический ток;
  • — расправленные
    металлы смешиваются между собой в любых
    соотношениях, однако при охлаждении
    расслаиваются, и получается масса,
    состоящая из отдельных кристалликов
    компонентов, например, Pb-Sn, Bi-Cd, Ag-Pb и
    другие.

s-Элементы

Как известно, все химические элементы и образуемые ими простые вещества делятся на металлы и неметаллы.

Все л-элементы (кроме Н и Не), ^-элементы (все элементы побочных подгрупп) и /-элементы (лантаноиды и актиноиды) являются металлами. Среди p-элементов есть и металлы, и неметаллы, число элементов — металлов увеличивается с увеличением номера периода.

Деление элементов на металлы и неметаллы объясняется различием в строении атомов. Рассмотрим, например, строение атомов элементов 3-го периода:

Читайте также:  Методы холодной обработки металлов
Радиус Na Mg A1 Si P S Cl
атома 0,19 0,16 0,143 0,134 0,130 0,104 0,099
(нм) Число ё 1 2 3 4 5 6 7
на внешнем слое Электро- 0,9 1,2 1,5 1,8 2,5 3,0
  • отрицательность
  • (ЭО)
  • Слева направо строение атомов изменяется следующим образом:
  • • радиус атомов уменьшается;
  • • заряд ядра увеличивается;
  • • электроотрицательность увеличивается;
  • • число электронов на внешнем слое увеличивается;
  • • прочность связи внешних электронов с ядром увеличивается;
  • • способность атомов отдавать электроны уменьшается.

Поэтому Na Mg A1 — металлы. Si Р S Cl — неметаллы.

Физические свойства металлов

Все металлы — твердые вещества (исключение — ртуть).

Для всех металлов характерны металлический блеск и непрозрачность.

Все металлы — проводники теплоты и электрического тока. Металлы, характеризующиеся высокой электрической проводимостью, обладают и высокой теплопроводностью.

Важными свойствами металлов являются их пластичность, упругость, прочность. Они способны под давлением изменять свою форму, не разрушаясь.

По степени твердости металлы значительно отличаются друг от друга. Так, калий, натрий — мягкие металлы (их можно резать ножом); хром — самый твердый металл (царапает стекло).

Температуры плавления и плотности металлов также изменяются в широких пределах. Самый легкоплавкий металл — ртуть (/°пл = = —38,9 °С), самый тугоплавкий — вольфрам (/“ 1|л = 3380 °С). Плотность лития — 0,59 г/см3, осмия — 22,48 г/см 3.

Электрохимический ряд напряжений металлов (ряд стандартных электродных потенциалов)

При погружении металлической пластины (электрода) в раствор соли данного металла может происходить один из двух описанных ниже процессов.

Если металл является активным восстановителем (т.е. легко теряет электроны), то под действием диполей воды, содержащихся в растворе, некоторая часть атомов металла оставляет свои электроны на электроде и в виде гидратированных ионов переходит в раствор:

Или без учета гидратации ионов:

В результате этого процесса окисления металлическая пластинка заряжается отрицательно, а катионы металла притягиваются к ней, и поэтому прилегающий к пластинке слой раствора заряжается положительно. Таким образом на границе металл — раствор возникает двойной электрический слой (ДЭС), как это показано на рис. 7, а.

Если сам металл является слабым восстановителем, то его ионы, содержащиеся в растворе соли, являются сильными окислителями. Некоторая часть этих ионов подходит к поверхности металлической пластины и восстанавливается за счет имеющихся в ней свободных электронов:

В результате осаждения катионов пластина металла заряжается положительно и притягивает к себе отрицательно заряженные анионы. Поэтому прилегающий к пластине слой раствора заряжается отрицательно, как это показано на рис. 7, б. Таким образом, и в этом случае возникает ДЭС.

Рис. 7. Образование двойного электрического слоя на границе металл—раствор его соли Ме„Ас„: а — в результате перехода ионов металла в раствор; б — в результате осаждения ионов металла из раствора

Разность потенциалов, возникающая в двойном электрическом слое на границе металл—раствор, называется электродным потенциалом.

Непосредственно измерить потенциал отдельного электрода (металла) невозможно. Поэтому электродные потенциалы измеряют относительно стандартного водородного электрода, потенциал которого принимают равным нулю. Потенциал каждого электрода (металла) зависит от природы металла, концентрации его ионов в растворе, температуры.

Разность потенциалов между металлом, погруженным в раствор своей соли с концентрацией ионов металла 1 моль/л, и стандартным водородным электродом при стандартных условиях называется стандартным электродным потенциалом металла (Е ).

Металлы, расположенные в порядке возрастания алгебраического значения их стандартного электродного потенциала, составляют электрохимический ряд напряжений (ряд стандартных электродных потенциалов), представленный в табл. 11.

Электродные потенциалы щелочных и щелочноземельных металлов рассчитываются теоретически, так как эти металлы в водных растворах взаимодействуют с водой.

Значение электродного потенциала количественно характеризует способность частиц вещества отдавать электроны, т.е. его восстановительные свойства.

Чем меньше значение электродного потенциала, тем больше восстановительная активность частицы. Чем выше значение Е°, тем частица проявляет большую окислительную способность.

Значение стандартного электродного потенциала может характеризовать окислительно-восстановительные свойства не только атомов металлов, но также и других частиц: ионов, молекул и т. д.

В электрохимическом ряду восстановительная активность металлов в водных растворах сверху вниз уменьшается; металлы, стоящие в начале ряда, легко отдают электроны и превращаются в положительно заряженные ионы; металлы, стоящие в конце ряда с трудом отдают электроны. И наоборот, окислительная способность катионов металлов сверху вниз увеличивается.

Электрохимический ряд напряжений металлов

Таблица 11

Металл Электродная реакция E°, В
Li Li Li+ + ё -3,05
К K^K+ + 2F -2,92
Ва Ba Ba2+ + 2e -2,90
Sr Sr^ Sr2+ + 2e -2,89
Са Са Ca2+ + 2e -2,87
Na Na Na+ + e -2,71
Mg Mg Mg2+ + 2e -2,36
A1 A1 Al3+ + Зё -1,66
Mn Mn Mn2+ + 2e -1,18
Zn Zn^Zn2+ + 2c -0,76
Металл Электродная реакция E°, В
Сг Cr+^Cr3+ + 3c -0,74
Fe Fe 2+ + 2c -0,44
Cd Cd 2+ + 2e -0,40
Со Co Co2+ + 2e -0,28
Ni Ni Ni2+ + 2e -0,25
Sn Sn 2+ + 2e -0,14
Pb Pb Pb2+ + 2c -0,13
Fe Fe Fe3+ + 3c -0,04
H H2+^2H+ + 2c 0,00
Cu Cu ^ Cu2+ + 2e +0,34
Hg 2Fig Hg;++ 21 +0,79
Ag Ag ^ Ag+ + ё +0,80
Hg Hg ^ Hg2+ + 2c +0,85
Pt Pt+^Pt2++2c + 1,20
Au Au ^ Au3+ + Зё + 1,50

Металлический литий Li — самый сильный восстановитель, а золото Аи — самый слабый. Ион золота Аи3+ — самый сильный окислитель, ион лития Li4+ — самый слабый.

На основании ряда напряжений можно сделать некоторые важные заключения о химической активности металлов.

Каждый металл вытесняет из солей другие металлы, имеющие большие значения стандартных электродных потенциалов, т.е. являющиеся менее сильными восстановителями.

Металлы, имеющие стандартный электродный потенциал меньше нуля (т.е. потенциала стандартного водородного электрода), способны вытеснять водород из кислот.

Металлы, имеющие очень низкие значения стандартного электродного потенциала, т.е. являющиеся сильными восстановителями (от лития до натрия), в любых водных растворах взаимодействуют прежде всего с водой.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector