Die chemische Reaktion einer Säure mit einem Metall ist spezifisch für diese Verbindungsklassen. Dabei wird das Wasserstoffproton wiederhergestellt und zusammen mit dem Säureanion durch ein Metallkation ersetzt. Dies ist ein Beispiel für eine Salzbildungsreaktion, obwohl es mehrere Arten von Wechselwirkungen gibt, die diesem Prinzip nicht folgen. Sie verlaufen als Redox und werden nicht von einer Wasserstoffentwicklung begleitet.
Reaktionsprinzipien von Säuren mit Metallen
Alle Reaktionen einer anorganischen Säure mit einem Metall führen zur Bildung von Salzen. Einzige Ausnahme ist vielleicht die Reaktion des Edelmetalls mit Königswasser, einer Mischung aus Salz- und Salpetersäure. Jede andere Wechselwirkung von Säuren mit Metallen führt zur Bildung eines Salzes. Ist die Säure weder konzentrierte Schwefel- noch Salpetersäure, so wird als Produkt molekularer Wasserstoff abgesp alten.
Aber wenn konzentrierte Schwefelsäure reagiert, läuft die Wechselwirkung mit Metallen nach dem Prinzip eines Redoxprozesses ab. Daher wurden experimentell zwei Arten von Wechselwirkungen unterschieden, typischMetalle und starke anorganische Säuren:
- Reaktion von Metallen mit verdünnten Säuren;
- Wechselwirkung mit konzentrierter Säure.
Reaktionen des ersten Typs laufen mit jeder Säure ab. Einzige Ausnahmen sind konzentrierte Schwefelsäure und Salpetersäure beliebiger Konzentration. Sie reagieren nach dem zweiten Typ und führen zur Bildung von Salzen und Reduktionsprodukten von Schwefel und Stickstoff.
Typische Reaktionen von Säuren mit Metallen
Metalle, die in der elektrochemischen Standardreihe links von Wasserstoff stehen, reagieren mit verdünnter Schwefelsäure und anderen Säuren unterschiedlicher Konzentration, mit Ausnahme von Salpetersäure, unter Bildung eines Salzes und setzen molekularen Wasserstoff frei. Metalle, die sich in der Elektronegativitätsreihe rechts vom Wasserstoff befinden, können mit den oben genannten Säuren nicht reagieren und interagieren nur mit Salpetersäure, unabhängig von ihrer Konzentration, mit konzentrierter Schwefelsäure und mit Königswasser. Dies ist eine typische Wechselwirkung von Säuren mit Metallen.
Reaktionen von Metallen mit konzentrierter Schwefelsäure
Wenn der Geh alt an Schwefelsäure in der Lösung mehr als 68 % beträgt, gilt sie als konzentriert und interagiert mit Metallen links und rechts von Wasserstoff. Das Prinzip der Reaktion mit Metallen unterschiedlicher Aktivität ist auf dem Foto unten dargestellt. Das Oxidationsmittel ist hier das Schwefelatom im Sulfatanion. Es wird zu Schwefelwasserstoff, 4-wertigem Oxid oder zu molekularem Schwefel reduziert.
Reaktionen mit verdünnter Salpetersäure
VerdünntSalpetersäure reagiert mit Metallen, die sich links und rechts von Wasserstoff befinden. Während der Reaktion mit aktiven Metallen wird Ammoniak gebildet, das sich sofort auflöst und mit dem Nitratanion interagiert, wodurch ein weiteres Salz gebildet wird. Bei Metallen mittlerer Aktivität reagiert die Säure unter Freisetzung von molekularem Stickstoff. Bei Inaktivität läuft die Reaktion unter Freisetzung von Distickstoffmonoxid ab. Meistens werden mehrere Schwefelreduktionsprodukte in einer Reaktion gebildet. Beispiele für Reaktionen werden in der grafischen Anwendung unten vorgeschlagen.
Reaktionen mit konzentrierter Salpetersäure
In diesem Fall wirkt Stickstoff auch als Oxidationsmittel. Alle Reaktionen enden mit der Bildung von Salz und der Freisetzung von Stickstoffmonoxid. Schematische Darstellungen des Ablaufs von Redoxreaktionen werden in der grafischen Anwendung vorgeschlagen. Dabei verdient die Reaktion von Königswasser mit niederaktiven Elementen besondere Aufmerksamkeit. Eine solche Wechselwirkung von Säuren mit Metallen ist unspezifisch.
Reaktivität von Metallen
Metalle reagieren ziemlich leicht mit Säuren, obwohl es einige inerte Substanzen gibt. Dies sind Edelmetalle und Elemente, die ein hohes elektrochemisches Standardpotential haben. Es gibt eine Reihe von Metallen, die auf der Grundlage dieses Indikators aufgebaut sind. Sie heißt Elektronegativitätsreihe. Befindet sich das Metall links von Wasserstoff darin, dann kann es mit verdünnter Säure reagieren.
Es gibt nur eine Ausnahme: Eisen undAluminium kann aufgrund der Bildung von 3-wertigen Oxiden auf seiner Oberfläche nicht ohne Erhitzen mit Säure reagieren. Wird die Mischung erhitzt, so geht zunächst der Oxidfilm des Metalls in die Reaktion ein und löst sich dann in der Säure selbst auf. Metalle, die sich in der elektrochemischen Aktivitätsreihe rechts vom Wasserstoff befinden, können nicht mit anorganischen Säuren, einschließlich verdünnter Schwefelsäure, reagieren. Es gibt zwei Ausnahmen von der Regel: Diese Metalle lösen sich in konzentrierter und verdünnter Salpetersäure und Königswasser. Nur Rhodium, Ruthenium, Iridium und Osmium können in letzterem nicht gelöst werden.
