Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Ме° ¦+¦ НаО->-МеО + H2f
Ме° —2e-»-Mea+¦ 2H++ 2е~*--2Н0-- На
2. Со щелочами могут реагировать металлы, дающие амфотер-ные оксиды или обладающие высокими степенями окисления, в присутствии сильных окислителей. В первом случае металлы образуют анионы своих кислот. Например:
Ме° + Н80 + ОН" МеО.7 + VaHat Ме° —Зе-»-Ме*+ ЗН+ + 3??-^ЗН°-»-3/аН2
Соли амфотерыых гидратов обычно в водных растворах образуют комплексные анионы, в которых лигандами являются ионы гидроксила:
281
Ме° + ЗН,,0 + ОН" [Ме(ОН) 4]~ + VaHnt
Металлы с переменными степенями окисления также могут образовывать растворимые соли кислот, соответствующие высшим степеням окисления данного металла. Эти реакции идут в присутствии сильных окислителей (обычно пероксида щелочных металлов):,
рН > 7 2Ме° + 7№202 + 6Н,0 -> 2№Ме04 + 12№ОН Ме0-7е-^Ме7'-20~ + 2е-»202~
Такие реакции характерны для V, N1), Мп, а также для других металлов, имеющих высшие степени окисления.
3. С кислотами металлы реагируют различно в зависимости от активности самого металла и окислительных свойств кислоты. Наиболее типичная реакция для свободных металлов и кислот:
Ме° + 2Н + -»-Ме2+ + Н2| Ме°-2е^Ме- + '2Н+ + 2б'->2Н°-.-Н!!
В этой реакции окислителем является ион И+, принимающий на себя электроны металла.
Если в кислотах атомы неметаллов, их образующие, будут иметь высокие степени окисления, то металлы могут восстанавливать кислоты до различных степеней окисления, сами при этом окисляясь, до ионного состояния:
а) в растворах галогеноводородов окислителем является только ион Н+ или НзО"1;
б) серная кислота сама может восстанавливаться или до Б"" или, чаще, до Б44: Степень восстановления зависит от активности металла, концентрации кислоты и температуры. Например:
42пи + 5Н280,-^42п304 + Н28| + 4Н..0
2п° — 2е-+гп 50+ + 8е-»-5а~
2 +
4
1( + 4)
В этой реакции не все молекулы Н^БС^ являются окислителями, а только одна. Концентрированная серная кислота с малой концентрацией ионов Н+ может при нагревании окислять металлы, которые в ряду активности не могут вытеснять водород:
Си + 2Н2804->-Си804 + 802| + 2Н20
Си°-2е —Си2+ + 2е->8'1 +
Окислителем является одна молекула серной кислоты;
в) азотная кислота является сильнейшим окислителем, как и ее соли. Атом азота N 2522/?3 не может иметь степень окисления + 5, так как он не имеет свободных юрбиталей, но 5-электроны атома азота могут образовать неустойчивую связь еще с одним атомом кислорода, и в этом состоянии азот проявляет себя как очень сильный окислитель. Продуктами восстановления соединений,
282
соответствующих оксиду Ы205, могут быть Ы09, Ы9Оч N0 Ы90,
14,, N11;*. 6 ' г
руег"0^ Неустойчив' при неб°льшом нагревании диспропорциони-
+3 +4 +2
Ы203^±Ы02 + ЫО-
N02..........устойчивое соединение и N0 легко переходит в него, окисляясь кислородом воздуха:
2Ы02 + 0,,ч^2М02
N0.,, растворяясь в воде, образует две кислоты с различными степенями окисления:
1 1 +5 +3 +4 +5 +2
'2N0. + Н20-> НЫ03 + НШ2 или ЗЫ02 + Н20-»-2НШ3 + Ш|
При пониженных температурах • (около 273 К) диоксид азота переходит в д. и мер:
2Ы02^:1Ч204
Взаимодействие металлов с таким сильным окислителем, как азотная кислота, может приводить к образованию продуктов с разными степенями окисления азота: активные металлы восстанавливают азот до 1МН3 и его комплексного иона — аммония:
42п+ 1()1-Ш03-^ [ЫН4]Ы03 + 42п(Ш3)2 + ЗН20
1пп — 2е-+2п2+ Ы+5 + 8е->Ыа-
4
1(+9)
Из 10 молекул азотной кислоты лишь одна выступает как окислитель. При нагревании реакция идет иначе:
41п+ 10ННОа->42п(ЫО3)2 + Ы20| + 5Н20
2п°-2е-»2п2+ ^5 + 4е-»-Ы+
4
2(+8)
Из К) молекул азотной кислоты две молекулы выступают как окислители.
Обычно при взаимодействии металлов с азотной кислотой продуктами реакции являются N0 или Ы02, но чаще всего они выделяются совместно и преобладание одного из оксидов определяется концентрацией азотной кислоты и температурой процесса:
ЗСи + 8НЫ03-+ЗСи(Ы03)2 + 2ЬЮ| + 4Н20
Си°-2е-^Си2+ Ы5+ + Зе-*-Ы2'+
3
2(+6)
ИЛИ
Си + 4НЫ03^-Си(Ы03)2 + 2Ы02| +2Н20
Си°-2<?-+Си2+ I 1 МВ+ + 1е-»-Ы4н: I 2(+2)
283
Окислительную способность азотной кислоты можно усилить, добавив к ней соляной кислоты («царская водка») или НР . Эти смеси растворяют самые пассивные металлы (Аи, Р1).
10.5. .ПРИРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛОВ
И ОБЩИЕ МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ИХ В СВОБОДНОМ СОСТОЯНИИ
Природные соединения металлов — руды. Вследствие высокой активности большинство металлов в природе встречается в соединениях в виде положительных ионов или положительных центров соединений с ковалентной полярной связью.
Только металлы с малой химической активностью, такие, как медь, серебро, ртуть, золото и платина, встречаются в природе в свободном состоянии, в виде вкраплений в горные породы (кварц и т. д.), или в результате разрушения горных пород в россыпях (золотоносные пески). Иногда эти металлы встречаются в значительных массах — самородки.
В природе металлы образуют соединения с различными окислителями (О, Б и др.) и по этому признаку классифицируют руды _ горные породы, из которых извлекают металл.
