§ 18. Ряд активності металів

(презентація для учнів 8 класу НУШ з курсу "Хімія" за модельною програмою за ред.

Григорович О.В. та за підручником "Хімія. 8 клас" за ред. Григорович О.В., Недоруб О.Ю.)

Підготувала: вчителька хімії та біології  комунального закладу

"Маріупольська загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів № 47

Маріупольської міської ради Донецької області" Сорівка Світлана Олександрівна

Поняття про ряд активності металів

У багатьох хімічних реакціях беруть участь прості речовини, зокрема метали. Метали можуть взаємодіяти майже з усіма класами неорганічних речовин. Утім, активність різних металів різна в хімічних взаємодіях, і саме від цього залежить: відбуватиметься реакція чи ні.

За активністю всі метали можна розташувати в ряд, який називають рядом активності металів (витискувальним рядом металів, або електрохімічним рядом напруг металів). Ряд активності металів має такий вигляд:

У цьому ряду метали розміщено за зменшенням їхньої хімічної активності у водних розчинах.

З-поміж наведених металів найактивнішим є калій, а найменш активним — золото. За цим рядом легко порівнювати активність металів. Зверніть увагу, що в цьому ряду є водень. Певна річ, водень не є металом, але в цьому ряду його активність прийнята за точку відліку («нуль»).

Ряд активності металів уперше склав і дослідивМ. М. Бекетов, який понад 30 років працював у Харківському університеті на

кафедрі хімії. 1865 року він оприлюднив свою теорію витіснення металів і встановив ряд активності металів. Тому цей ряд має ще одну назву — ряд Бекетова.

Бекетов

Микола

Миколайович

Взаємодія металів із кислотами

Метали, розміщені в ряду активності ліворуч від водню, вступають у реакції з кислотами, у яких металічні

елементи заміщують Гідроген у кислотах. Продуктами реакції є сіль відповідної кислоти і водень Н2:

метал + кислота → сіль + Н2↑

Mg + 2НСl = MgCl2 + Н2↑

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑

Чим лівіше розміщений метал у ряду активності, тим бурхливіше він взаємодіє з кислотами. Найінтенсивніше

витісняють водень із кислот ті метали, що розміщені на

самому початку ряду. Так, магній взаємодіє дуже бурхливо

(рідина ніби закипає), цинк взаємодіє значно спокійніше, залізо реагує зовсім повільно (бульбашки водню ледве

утворюються), а мідь зовсім не взаємодіє з кислотою .

Метали, розміщені в ряду активності праворуч від водню, не здатні витісняти водень із розчинів кислот, і тому реакція не відбувається:

                                                                                                                                                        _{Сu + НСl ≠}          Взаємодія металів із

Взаємодія нітратної та концентрованої сульфатної кислот                                       кислотою:

     із металами відбувається за іншою схемою. У таких        а — цинку;

реакціях водень майже не виділяється, а виділяються іншіпродукти реакції.   б — міді

«Царською водою» хіміки називають кислоту, що є

сумішшю концентрованих нітратної та хлоридної

кислот. Таку назву ця суміш дістала через те, що з нею взаємодіє навіть «цар» металів — золото.

Метали, розміщені в ряду активності ліворуч від водню, здатні витісняти водень не лише з розчинів кислот, але й із води.

Метали, розміщені в ряду активності ліворуч від магнію, взаємодіють із водою за звичайних умов. У таких реакціях утворюються луги (розчинні гідроксиди) і водень:

метали (Li, К, Са, Na) + Н2О → луг + Н2↑

Літій взаємодіє з водою дуже бурхливо:

2Li + 2Н2О = 2LiOH + Н2↑

Калій реагує з водою дуже активно, часто ізвибухом.

2К + 2H2O = 2КOH + H2↑

Кальцій і натрій взаємодіють із водою так само бурхливо, але без вибуху:

Ca + 2Н2О = Ca(OH)2 + H2↑ 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑

Утворення лугів у реакції активних металів із водою можна довести,

якщо додати розчин індикатору, який набуває забарвлення, характерного для лужного середовища.

Після взаємодії кальцію з водою додано універсальний індикатор: у

розчині видно осад кальцій гідроксиду,

а синє забарвлення свідчить про наявність лугу

За кімнатної температури магній взаємодіє з водою дуже повільно, розчин дещо мутніє внаслідок утворення малорозчинного магній гідроксиду, але видно зміну

забарвлення універсального індикатору на характерне для лужного середовища

Магній взаємодіє з водою за такою самою схемою, як і активні метали, але замість лугу утворюється

нерозчинна основа. Реакція відбувається настільки

повільно, що спершу після додавання магнію до води

жодних змін не спостерігають — бульбашки водню

починають виділятися через певний час. Для ініціювання реакції воду слід підігріти або виконувати дослід у киплячій воді.

Більшість металів, розташованих між магнієм і воднем у ряду активності, також можуть взаємодіяти з водою (витісняти з неї водень), але це відбувається за «жорсткіших» умов: крізь

розпечені металічні ошурки пропускають перегріту водяну пару.

За таких умов гідроксиди розкладаються (на оксид і воду), а продуктами реакції є оксид відповідного металічного елемента та водень:

метали (Al, Μn, Ζn, Fe) + Η2О → оксид + Н2↑

2Fe + 3Н2О =t Fe2O3 + 3H2↑ Ζn + H2O =t ΖnΟ + Н2↑

Нікель, олово та свинець пасивуються водою, тобто за жодних умов ізводою не реагують

Залежність хімічних властивостей металів від розташування в ряду активності

Взаємодія металів із солями

Якщо сіль розчинна у воді, то металічний елемент у ній може бути витиснутий активнішим металом: сіль (1) + метал (1) ^→ сіль (2) + метал (2)

Якщо в розчин купрум(2+) сульфату занурити залізну пластинку, за певний час на ній з’явиться червоний наліт міді:

CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu↓

Із часом залізна пластинка покриється досить щільним шаром порошку міді, а розчин світлішає, що

                    свідчить про зменшення в ньому концентрації                 Взаємодія розчину

 Залізо розміщене в ряду активності ліворуч від міді,^{купрум(2+) сульфату.}    купрум(2+) сульфату із тому катіони Феруму можуть витіснити атоми залізною пластинкою

Купруму із солі.

Якщо в розчин купрум(2+) сульфату зануритисрібну пластину, то реакція не відбуватиметься:

CuSO4 + Ag ≠

Мідь можна витиснути із солі будь-яким металом, розміщеним ліворуч від міді в ряду активності. А мідь

буде витісняти з розчинів інших солей будь-який метал, розміщений у ряду активності праворуч від неї:

                                   2AgNO3 + Сu = Cu(NO3)2 + 2Ag↓               Менш активне за

мідь срібло осідає на

Найактивніші метали, розміщені на самому початку мідному дроті. Розчин

ряду — натрій, калій — не витісняють інші метали з _{набуває блакитного} розчинів солей, оскільки вони настільки активні, що _{забарвлення унаслідок} взаємодіють не з розчиненою сіллю, а з водою, у якій ця _{утворення в ньому}

                                                                                                                   сіль розчинена.                                    солі Купруму

Взаємодія металів з оксидами

Оксиди металічних елементів також здатні взаємодіяти з металами. Але, на відміну від взаємодії металів із солями, реактанти слід нагріти до високої температури або розплавити, щоб реакція відбулась: оксид (1) + метал (1) ^→ оксид (2) + метал (2)

CuO + Pb =t PbO + Сu

Fe2O3 + 2Al =t Al2O3 + 2Fe

Для одержання металу з оксиду можна застосовувати будь-який активніший метал, навіть найактивніші натрій і калій, адже в розплавленому оксиді води немає:

ZnO + 2Na =t Na2O + Zn

Витіснення металів із солей або оксидів активнішими металами іноді застосовують у промисловості для одержання металів.

Дізнайтеся більше

•           Суміш алюмінію з ферум(3+) оксидом називаютьтермітною сумішшю. Після нагрівання цієї суміші

метал реагує з оксидом. Під час реакції виділяється

настільки багато теплоти, що температура реакційної суміші сягає 2500 °С. Унаслідок реакції утворюється

розплавлене залізо, яке, витікаючи з реактора, може заповнювати порожнини, що використовують для зварювання рейок на залізничних коліях.

•           Палаючі активні метали (магній, натрій тощо)неможливо загасити водою. Причина в тому, що під час контакту з водою палаючий магній реагує з нею, унаслідок чого виділяється водень, який лише підсилює горіння.