31. Химические свойства металлов. Взаимодействие металлов с водой и с щелочами.

Химические свойства металлов обусловлены способностью их атомов легко отдавать электроны с внешнего энергетического уровня, превращаясь в положительно заряженные ионы. Таким образом в химических реакциях металлы проявляют себя энергичными восстановителями. Это является их главным общим химическим свойством. 

Взаимодействие металлов с водой

Окислительные свойства воды обусловлены Н(+1).

2Н2О + 2е– " Н2 + 2ОН –

Так как концентрация Н+ в воде мала, окислительные свойства ее невысоки. В воде способны растворяться металлы с Е < – 0,413 B. Число металлов, удовлетворяющих этому условию, значительно больше, чем число металлов, реально растворяющихся в воде. Причиной этого является образование на поверхности большинства металлов плотного слоя оксида, нерастворимого в воде. Если оксиды и гидроксиды металла растворимы в воде, то этого препятствия нет, поэтому щелочные и щелочноземельные металлы энергично растворяются в воде. Все s-металлы, кроме Be и Mg легко растворяются в воде.

2Na + 2HOH = H2 + 2OH–

Na энергично взаимодействует с водой с выделением тепла. Выделяющийся Н2 может воспламениться.

2H2+O2 =2H2O

Mg растворяется только в кипящей воде, Ве защищен от окисления инертным нерастворимым оксидом

Металлы р-блока – менее сильные восстановители, чем s.

Среди р-металлов восстановительная активность выше у металлов IIIА-подгруппы, Sn и Pb – слабые восстановители, Bi имеет Ео > 0 .

р-металлы при обычных условиях в воде не растворяются. При растворении защитного оксида с поверхности в щелочных растворах водой окисляются Al, Ga и Sn.

Среди d-металлов водой окисляются при нагревании Sc и Mn, La, Y. Железо реагирует с водяным паром.

Взаимодействие металлов с растворами щелочей

В щелочных растворах окислителем выступает вода.

2Н2О + 2е– =Н2 + 2ОН– Ео = – 0,826 B ( рН =14)

Окислительные свойства воды с ростом рН понижаются, из-за уменьшения концентрации Н+. Тем не менее, некоторые металлы, не растворяющиеся в воде, растворяются в растворах щелочей, например, Al, Zn и некоторые другие. Главная причина растворения таких металлов в щелочных растворах заключается в том, что оксиды и гидроксиды этих металлов проявляют амфотерность, растворяются в щелочи, устраняя барьер между окислителем и восстановителем.

Пример. Растворение Al в растворе NaOH.

2Al + 3H2O +2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2