A sav és a fém kémiai reakciója ezekre a vegyületosztályokra jellemző. Ennek során a hidrogén protonja helyreáll, és a savas anionnal együtt fémkationra cserélődik. Ez egy példa a sóképző reakcióra, bár számos olyan kölcsönhatás létezik, amelyek nem követik ezt az elvet. Redoxként mennek végbe, és nem kíséri őket hidrogénfejlődés.
A savak fémekkel való reakciójának elvei
A szervetlen sav és a fém minden reakciója sók képződéséhez vezet. Az egyetlen kivétel talán a nemesfém reakciója aqua regiával, sósav és salétromsav keverékével. A savak és fémek bármilyen más kölcsönhatása só képződéséhez vezet. Ha a sav nem tömény kénsav és nem salétromsav, akkor a molekuláris hidrogén termékként válik le.
De amikor a tömény kénsav reagál, a fémekkel való kölcsönhatás a redox folyamat elve szerint megy végbe. Ezért kísérletileg kétféle interakciót különítettek el, tipikusanfémek és erős szervetlen savak:
- fémek reakciója híg savakkal;
- kölcsönhatás tömény savval.
Az első típusú reakciók bármilyen savval lezajlanak. Az egyetlen kivétel a tömény kénsav és a salétromsav bármilyen koncentrációban. A második típus szerint reagálnak, és sók, valamint kén- és nitrogénredukciós termékek képződéséhez vezetnek.
Savak tipikus reakciói fémekkel
A szabványos elektrokémiai sorozatban a hidrogéntől balra található fémek reakcióba lépnek híg kénsavval és más, különböző koncentrációjú savakkal, a salétromsav kivételével, sót képezve, és molekuláris hidrogént szabadítanak fel. Az elektronegativitási sorozatban a hidrogéntől jobbra elhelyezkedő fémek nem lépnek reakcióba a fenti savakkal, és csak a salétromsavval, annak koncentrációjától függetlenül, tömény kénsavval és aqua regiával lépnek kölcsönhatásba. Ez a savak fémekkel való tipikus kölcsönhatása.
Fémek reakciói tömény kénsavval
Ha az oldat kénsavtartalma meghaladja a 68%-ot, az koncentráltnak minősül, és kölcsönhatásba lép a hidrogéntől balra és jobbra eső fémekkel. A különböző aktivitású fémekkel való reakció elve az alábbi képen látható. Itt az oxidálószer a szulfát-anionban lévő kénatom. Kénhidrogénné, 4 vegyértékű oxiddá vagy molekuláris kénné redukálódik.
Reakciók híg salétromsavval
Hígítvaa salétromsav reakcióba lép a hidrogéntől balra és jobbra elhelyezkedő fémekkel. Az aktív fémekkel való reakció során ammónia képződik, amely azonnal feloldódik és kölcsönhatásba lép a nitrát anionnal, újabb sót képezve. Közepes aktivitású fémekkel a sav reakcióba lép molekuláris nitrogén felszabadulásával. Inaktív állapotban a reakció dinétrom-oxid felszabadulásával megy végbe. Leggyakrabban egy reakcióban több kénredukciós termék képződik. A reakciók példáit az alábbi grafikus alkalmazásban javasoljuk.
Reakciók tömény salétromsavval
Ebben az esetben a nitrogén oxidálószerként is működik. Minden reakció sóképződéssel és nitrogén-monoxid felszabadulásával végződik. A redoxreakciók lefutásának sémáját a grafikus alkalmazásban javasoltam. Ugyanakkor külön figyelmet érdemel az aqua regia reakciója az alacsony aktivitású elemekkel. A savaknak a fémekkel való ilyen kölcsönhatása nem specifikus.
Fémek reakciókészsége
A fémek meglehetősen könnyen reagálnak savakkal, bár van néhány inert anyag. Ezek olyan nemesfémek és elemek, amelyek magas színvonalú elektrokémiai potenciállal rendelkeznek. Számos fémet építenek erre a mutatóra. Ezt elektronegativitási sorozatnak hívják. Ha a fém a hidrogéntől balra helyezkedik el benne, akkor képes reagálni híg savval.
Egyetlen kivétel van: vas ésaz alumínium a felületükön képződő 3 vegyértékű oxidok miatt nem tud reagálni a savval melegítés nélkül. Ha a keveréket melegítjük, akkor először a fém oxidfilmje lép be a reakcióba, majd magában a savban oldódik fel. Az elektrokémiai tevékenységsorban a hidrogéntől jobbra elhelyezkedő fémek nem tudnak reagálni szervetlen savval, beleértve a híg kénsavat is. Két kivétel van a szabály alól: ezek a fémek tömény és híg salétromsavban és aqua regiában oldódnak. Ez utóbbiban csak ródium, ruténium, irídium és ozmium nem oldható fel.
