Activitatea electrochimică a unui număr de metale

Interacțiunea anumitor metale cu acid sulfuric diluat (aranjate în ordinea potențialului electrochimie standard de creștere)

Activitatea electrochimică a unui număr de metale (număr de serie de tensiune de potențiale de electrod standard.) - secvența în care metalele sunt aranjate în creșterea potențialului lor standard, electrochimice de ordinul φ 0. jumătate de reacție de reducere a unui cation de metal Me n + corespunzător. Me n + + Nē → Me

Mai multe stres caracterizează activitatea relativă a metalelor în reacții redox în soluții apoase.

metale secvență aranjament, în scopul de a schimba activitatea lor chimică, în general, a fost alchimisti cunoscute [1]. Procese de deplasare reciprocă a metalelor din soluții și suprafața de depunere (de exemplu, deplasarea de argint, cupru și fier din soluțiile sărurilor lor) au fost considerate ca o manifestare a transmutare.

alchimiștii Mai târziu, se apropie de marginea înțelegerii reciproce a depunerii chimice a metalelor din soluții ale acestora. Astfel, Angelus Sala «Vitrioli» Anatomia (1613) a concluzionat că produsele de reacții chimice constau din aceleași „componente“, care au fost conținute în materiile prime. Ulterior, Robert Boyle a propus ipoteza cu privire la motivele pentru care un metal dislocă altul dintr-o soluție bazată pe teoria corpusculară [2].

În 1793, Alessandro Volta. construirea unei celule electrochimice (pile voltaice) set activitatea relativă a metalelor cunoscute atunci: Zn, Pb, Sn, Fe, Cu, Ag, Au. „Puterea“ a celulei făcut mai mult decât în ​​picioare pe fiecare alte metale în acest rând (tensiuni rând). Totuși volți nu este legat de numărul proprietăților chimice ale metalelor.

În 1798, Johann Wilhelm Ritter a subliniat faptul că numărul de volți este echivalent cu un număr de oxidare a metalelor (adică secvențe pentru a reduce afinitatea lor pentru oxigen). Astfel, Ritter conjectured curent electric se produce din cauza reacției chimice [3].

În epoca formării elementelor capacității chimiei clasice de a înlocui reciproc compuși a devenit un aspect important al înțelegerii reactivității. J. Berzelius pe bază de afinitate electrochimice teorie construite elemente de clasificare, împărțindu-le în „metaloizi“ (termenul „nemetalelor“ este acum folosit) si „metal“ și punând hidrogen între acestea.

secvență metale pentru capacitatea lor de a înlocui reciproc, mult timp cunoscute chimiștilor, a fost în 1860 și în anii următori, în special a studiat temeinic și cuprinzător și completat N. N. Beketovym. Deja în 1859 el a făcut la Paris un mesaj intitulat „Studiu privind fenomenele de deplasare a unor elemente ale celuilalt.“ In aceasta lucrare Beketov a inclus un număr de generalizări privind relația reciprocă dintre elementele de deplasare și greutatea lor atomice, care leagă aceste procese cu „proprietăți chimice inițiale ale elementelor - ceea ce se numește afinitate chimică“ [4]. Deschiderea Beketovym metale volumetrice din soluții ale sărurilor lor cu hidrogen sub presiune și studiul de reducere a activității de aluminiu la temperaturi ridicate, magneziu și zinc (metallothermy) oferindu-i ipoteza capacitatea de comunicare a unor elemente disloca altor compuși la densitatea lor: substanțe simple, mai ușoare se pot deplasa mai mult grele (astfel încât acest număr este de multe ori, de asemenea, menționată ca un interval de deplasare de Beketov., sau doar o serie de Beketov).

Fără a nega considerabile de merit Beketov în formarea conceptelor moderne ale unui număr de activitate metale, trebuie luată în considerare percepția eronată în piața internă populară și educativ ideea literaturii de el ca unic creator al seriei. [5] [6] Numeroase date experimentale obținute la sfârșitul secolului al XIX-lea Beketova respinge ipoteza. Deci, William Odling descris mai multe cazuri de „activități de conversie“. De exemplu, staniu cupru dislocă din soluția concentrată acidulată SnCI2 și plumb - a unei soluții acide de PbCI2; este capabil să dizolve în acid clorhidric concentrat cu degajare de hidrogen. Cupru, staniu și plumb sunt printre cadmiu dreapta. dar se poate deplasa de la fierberea soluție ușor acidulată de CdCl2.

Dezvoltarea rapidă a indica teoretice si experimentale Chimie Fizica metale diferite produce diferențe de activitate chimică. Odată cu dezvoltarea de concepte moderne de Electrochimie (mai ales în lucrări de Walter Nernst), a devenit clar că această secvență corespunde „intervalul de tensiune“ - aranjament Metale potențiale semnificativ electrod standard. Astfel, mai degrabă decât caracteristici calitative - „înclinații“ a metalului și ionul său la diferitele reacții - Nerst introdus cantitatea cantitativă precisă a fiecărui metal, care caracterizează capacitatea de a merge în soluție sub formă de ioni, precum și pentru a recupera de ionii de metal de pe electrod, un număr corespunzător de Acesta este dat numele unui număr de potențiale de electrod standard.

Valorile potențiale electrochimice sunt o funcție de mai multe variabile, și, prin urmare, prezintă o dependență complexă poziția metalului din sistemul periodic. Astfel, potențialul de oxidare a cationilor crește cu energie atomizare de metal, cu o creștere a capacității totale de ionizare a atomilor săi și cu scăderea energiei de hidratare a cationilor sale.

In termeni generali, este clar că metalele sunt in primele perioade sunt caracterizate prin valori scăzute ale potențialelor electrochimice și ocupă spațiu în partea stângă a tensiunilor rând. În acest caz, alternanța metalelor alcaline și alcalino-pământoase reflectă similaritățile diagonale fenomen. Metale care sunt mai aproape de mijlocul perioadei, caracterizate prin valori ridicate ale potențialelor și au loc în jumătatea din dreapta a seriei. O creștere treptată a potențialului electrochimie (de la -3.395 în perechea Eu 2+ / Eu [sursa care nu sunt specificate zile 1839] la 1,691 în perechea Au + / Au) reflectă reducerea activității de metal reducător (proprietate donează electroni) și creșterea capacității oxidative a cationilor acestora (proprietate a electronilor atașați). Astfel, cel mai puternic de metal de reducere este europiu. și cel mai puternic oxidantul - cationi de aur Au +.

Numărul de tensiuni hidrogen incluse în mod tradițional de măsurare ca practic potențial electrochimic al metalului este fabricat cu ajutorul electrod standard de hidrogen.

Utilizarea practică a unui număr de tulpini

Mai multe tulpini folosite în practică pentru o evaluare comparativă [relativă] a activității chimice a metalelor în reacție cu soluții apoase de săruri și acizi, și de a evalua procesele catodice și anodice în timpul electrolizei:

• Fier, rămas în picioare de hidrogen, sunt reducători mai puternici decât metalele, localizate la dreapta care deplasează acesta din soluții saline. De exemplu, numai Zn reacție + Cu 2+ → Zn2 + + Cu în direcția înainte.
• Fier, lăsat să stea într-un rând de hidrogen, înlocuirea hidrogenului prin reacție cu soluții apoase de acid neokisliteley; metalele cele mai active (până inclusiv aluminiu) - și în contact cu apa.
• Fier în picioare într-un rând la dreapta de hidrogen, cu soluții apoase neokisliteley acizi nu reacționează în condiții normale.
• In electroliza metalelor, hidrogenul orientat spre dreapta, sunt alocate la catod; recuperare activitate moderată a metalelor este însoțită de evoluția hidrogenului; metalele cele mai active (la Al) este imposibilă în condiții normale izolate din soluții apoase de săruri.

metale Potențiale Tabelul electrochimice