Ενεργά μέταλλα. Ενεργά μέταλλα Πώς να προσδιορίσετε ποιο μέταλλο είναι ισχυρότερο

Σειρά ηλεκτροχημικής δραστηριότητας μετάλλων(μια σειρά τάσεων, μια σειρά τυπικών δυναμικών ηλεκτροδίων) - μια ακολουθία στην οποία τα μέταλλα είναι διατεταγμένα με αύξουσα σειρά των τυπικών ηλεκτροχημικών δυναμικών τους φ 0, που αντιστοιχεί στη μισή αντίδραση αναγωγής του μεταλλικού κατιόντος Me n+: Me n+ + nē → Εγώ

Πρακτική χρήση της σειράς δραστηριοτήτων μετάλλων

Ένας αριθμός τάσεων χρησιμοποιείται στην πράξη για μια συγκριτική αξιολόγηση της χημικής δραστηριότητας των μετάλλων σε αντιδράσεις με υδατικά διαλύματα αλάτων και οξέων και για την αξιολόγηση καθοδικών και ανοδικών διεργασιών κατά την ηλεκτρόλυση:

• Τα μέταλλα στα αριστερά του υδρογόνου είναι ισχυρότεροι αναγωγικοί παράγοντες από τα μέταλλα στα δεξιά: εκτοπίζουν το τελευταίο από τα διαλύματα αλάτων. Για παράδειγμα, η αλληλεπίδραση Zn + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu είναι δυνατή μόνο προς την κατεύθυνση προς τα εμπρός.
• Τα μέταλλα στη σειρά στα αριστερά του υδρογόνου εκτοπίζουν το υδρογόνο όταν αλληλεπιδρούν με υδατικά διαλύματα μη οξειδωτικών οξέων. τα πιο ενεργά μέταλλα (μέχρι και το αλουμίνιο) - και όταν αλληλεπιδρούν με το νερό.
• Τα μέταλλα της σειράς στα δεξιά του υδρογόνου δεν αλληλεπιδρούν με υδατικά διαλύματα μη οξειδωτικών οξέων υπό κανονικές συνθήκες.
• Κατά τη διάρκεια της ηλεκτρόλυσης, τα μέταλλα στα δεξιά του υδρογόνου απελευθερώνονται στην κάθοδο. η αναγωγή των μέτρια ενεργών μετάλλων συνοδεύεται από την απελευθέρωση υδρογόνου. Τα πιο ενεργά μέταλλα (μέχρι το αλουμίνιο) δεν μπορούν να απομονωθούν από υδατικά διαλύματα αλάτων υπό κανονικές συνθήκες.

Τα αλκαλικά μέταλλα θεωρούνται τα πιο δραστικά:

• λίθιο;
• νάτριο;
• κάλιο;
• ρουβίνιο;
• καίσιο;
• γαλλική γλώσσα

Εάν από ολόκληρη τη σειρά των τυπικών δυναμικών ηλεκτροδίων επιλέξουμε μόνο εκείνες τις διεργασίες ηλεκτροδίων που αντιστοιχούν στη γενική εξίσωση

τότε παίρνουμε μια σειρά από μεταλλικές τάσεις. Εκτός από τα μέταλλα, αυτή η σειρά θα περιλαμβάνει πάντα υδρογόνο, το οποίο σας επιτρέπει να δείτε ποια μέταλλα είναι ικανά να εκτοπίσουν το υδρογόνο από υδατικά διαλύματα οξέων.

Πίνακας 19. Σειρά τάσεων μετάλλων

Ένας αριθμός τάσεων για τα πιο σημαντικά μέταλλα δίνεται στον πίνακα. 19. Η θέση ενός συγκεκριμένου μετάλλου σε μια σειρά τάσεων χαρακτηρίζει την ικανότητά του να υφίσταται αλληλεπιδράσεις οξειδοαναγωγής σε υδατικά διαλύματαυπό τυπικές συνθήκες. Τα ιόντα μετάλλων είναι οξειδωτικοί παράγοντες και τα μέταλλα στη μορφή τους απλές ουσίες- αναγωγικούς παράγοντες. Επιπλέον, όσο περισσότερο βρίσκεται ένα μέταλλο στη σειρά τάσης, τόσο ισχυρότερο είναι ο οξειδωτικός παράγοντας σε ένα υδατικό διάλυμα τα ιόντα του και αντίστροφα, όσο πιο κοντά είναι το μέταλλο στην αρχή της σειράς, τόσο ισχυρότερες είναι οι αναγωγικές ιδιότητες ενός απλού ουσία - το μέταλλο.

Δυνατότητα διεργασίας ηλεκτροδίων

σε ουδέτερο περιβάλλον ισούται με Β (βλ. σελίδα 273). Ενεργά μέταλλαοι αρχές της σειράς, έχοντας δυναμικό σημαντικά πιο αρνητικό από -0,41 V, εκτοπίζουν το υδρογόνο από το νερό. Το μαγνήσιο εκτοπίζει το υδρογόνο μόνο από το ζεστό νερό. Τα μέταλλα που βρίσκονται μεταξύ μαγνησίου και καδμίου γενικά δεν εκτοπίζουν το υδρογόνο από το νερό. Στην επιφάνεια αυτών των μετάλλων σχηματίζονται μεμβράνες οξειδίου, οι οποίες έχουν προστατευτική δράση.

Τα μέταλλα που βρίσκονται μεταξύ μαγνησίου και υδρογόνου εκτοπίζουν το υδρογόνο από τα όξινα διαλύματα. Ταυτόχρονα, σχηματίζονται επίσης προστατευτικές μεμβράνες στην επιφάνεια ορισμένων μετάλλων, αναστέλλοντας την αντίδραση. Έτσι, το φιλμ οξειδίου στο αλουμίνιο καθιστά αυτό το μέταλλο σταθερό όχι μόνο στο νερό, αλλά και σε διαλύματα ορισμένων οξέων. Ο μόλυβδος δεν διαλύεται στο θειικό οξύ στη συγκέντρωση του κάτω, καθώς το άλας που σχηματίζεται όταν ο μόλυβδος αντιδρά με το θειικό οξύ είναι αδιάλυτο και δημιουργεί ένα προστατευτικό φιλμ στην επιφάνεια του μετάλλου. Το φαινόμενο της βαθιάς αναστολής της οξείδωσης μετάλλων, λόγω της παρουσίας προστατευτικών φιλμ οξειδίου ή αλατιού στην επιφάνειά του, ονομάζεται παθητικότητα και η κατάσταση του μετάλλου σε αυτή την περίπτωση ονομάζεται παθητική κατάσταση.

Τα μέταλλα είναι ικανά να μετατοπίζουν το ένα το άλλο από τα διαλύματα αλάτων. Η κατεύθυνση της αντίδρασης καθορίζεται από τη σχετική θέση τους στη σειρά των τάσεων. Όταν εξετάζουμε συγκεκριμένες περιπτώσεις τέτοιων αντιδράσεων, θα πρέπει να θυμόμαστε ότι τα ενεργά μέταλλα εκτοπίζουν το υδρογόνο όχι μόνο από το νερό, αλλά και από οποιοδήποτε υδατικό διάλυμα. Επομένως, η αμοιβαία μετατόπιση των μετάλλων από τα διαλύματα των αλάτων τους συμβαίνει πρακτικά μόνο στην περίπτωση μετάλλων που βρίσκονται στη σειρά μετά το μαγνήσιο.

Ο Beketov ήταν ο πρώτος που μελέτησε λεπτομερώς τη μετατόπιση των μετάλλων από τις ενώσεις τους από άλλα μέταλλα. Ως αποτέλεσμα της δουλειάς του, τακτοποίησε τα μέταλλα ανάλογα με τη χημική τους δραστηριότητα σε μια σειρά μετατόπισης, η οποία είναι το πρωτότυπο μιας σειράς μεταλλικών τάσεων.

Η σχετική θέση ορισμένων μετάλλων στη σειρά τάσεων και στον περιοδικό πίνακα με την πρώτη ματιά δεν ανταποκρίνεται μεταξύ τους. Για παράδειγμα, σύμφωνα με τη θέση στον περιοδικό πίνακα, η χημική δραστηριότητα του καλίου πρέπει να είναι μεγαλύτερη από το νάτριο και το νάτριο - μεγαλύτερη από το λίθιο. Στη σειρά των τάσεων, το λίθιο είναι το πιο ενεργό και το κάλιο καταλαμβάνει μια μεσαία θέση μεταξύ λιθίου και νατρίου. Ο ψευδάργυρος και ο χαλκός, ανάλογα με τη θέση τους στον περιοδικό πίνακα, θα πρέπει να έχουν περίπου ίση χημική δραστηριότητα, αλλά στη σειρά τάσης, ο ψευδάργυρος βρίσκεται πολύ νωρίτερα από τον χαλκό. Ο λόγος για αυτό το είδος ασυνέπειας είναι ο εξής.

Κατά τη σύγκριση των μετάλλων που καταλαμβάνουν τη μία ή την άλλη θέση στον περιοδικό πίνακα, η ενέργεια ιονισμού των ελεύθερων ατόμων λαμβάνεται ως μέτρο της χημικής τους δραστηριότητας - αναγωγικής ικανότητας. Πράγματι, όταν κινείστε, για παράδειγμα, από πάνω προς τα κάτω κατά μήκος κύρια υποομάδαΟμάδα Ι Περιοδικός Πίνακαςη ενέργεια ιοντισμού των ατόμων μειώνεται, η οποία σχετίζεται με την αύξηση των ακτίνων τους (δηλαδή με μεγαλύτερη απόσταση των εξωτερικών ηλεκτρονίων από τον πυρήνα) και με την αύξηση της διαλογής θετικό φορτίοενδιάμεσους πυρήνες ηλεκτρονικά στρώματα(βλ. § 31). Επομένως, τα άτομα καλίου παρουσιάζουν μεγαλύτερη χημική δραστηριότητα - έχουν ισχυρότερες αναγωγικές ιδιότητες - από τα άτομα νατρίου και τα άτομα νατρίου παρουσιάζουν μεγαλύτερη δραστηριότητα από τα άτομα λιθίου.

Όταν συγκρίνουμε μέταλλα σε μια σειρά τάσεων, το έργο της μετατροπής ενός μετάλλου σε στερεή κατάσταση σε ενυδατωμένα ιόντα σε ένα υδατικό διάλυμα λαμβάνεται ως μέτρο της χημικής δραστηριότητας. Αυτό το έργο μπορεί να αναπαρασταθεί ως το άθροισμα τριών όρων: η ενέργεια ψεκασμού - ο μετασχηματισμός ενός κρυστάλλου μετάλλου σε μεμονωμένα άτομα, η ενέργεια ιονισμού των ελεύθερων ατόμων μετάλλου και η ενέργεια ενυδάτωσης των ιόντων που προκύπτουν. Η ενέργεια ψεκασμού χαρακτηρίζει την αντοχή του κρυσταλλικού πλέγματος ενός δεδομένου μετάλλου. Η ενέργεια ιονισμού των ατόμων - η απομάκρυνση των ηλεκτρονίων σθένους από αυτά - καθορίζεται άμεσα από τη θέση του μετάλλου στον περιοδικό πίνακα. Η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την ενυδάτωση εξαρτάται από την ηλεκτρονική δομή του ιόντος, το φορτίο και την ακτίνα του.

Τα ιόντα λιθίου και καλίου, που έχουν το ίδιο φορτίο αλλά διαφορετικές ακτίνες, θα δημιουργήσουν άνισα ηλεκτρικά πεδία. Το πεδίο που δημιουργείται κοντά σε μικρά ιόντα λιθίου θα είναι ισχυρότερο από το πεδίο κοντά σε μεγάλα ιόντα καλίου. Από αυτό είναι σαφές ότι τα ιόντα λιθίου θα ενυδατωθούν με την απελευθέρωση περισσότερης ενέργειας από τα ιόντα καλίου.

Έτσι, κατά τη διάρκεια του εξεταζόμενου μετασχηματισμού, η ενέργεια δαπανάται για ψεκασμό και ιονισμό και απελευθερώνεται ενέργεια κατά την ενυδάτωση. Όσο μικρότερη είναι η συνολική κατανάλωση ενέργειας, τόσο πιο εύκολη θα είναι η όλη διαδικασία και όσο πιο κοντά στην αρχή της σειράς τάσεων θα βρίσκεται το δεδομένο μέταλλο. Αλλά από τους τρεις όρους του γενικού ενεργειακού ισοζυγίου, μόνο ένας - η ενέργεια ιονισμού - καθορίζεται άμεσα από τη θέση του μετάλλου στον περιοδικό πίνακα. Συνεπώς, δεν υπάρχει λόγος να αναμένεται ότι η σχετική θέση ορισμένων μετάλλων στη σειρά τάσεων θα αντιστοιχεί πάντα στη θέση τους στον περιοδικό πίνακα. Έτσι, για το λίθιο, η συνολική κατανάλωση ενέργειας αποδεικνύεται μικρότερη από ό,τι για το κάλιο, σύμφωνα με την οποία το λίθιο προηγείται του καλίου στη σειρά τάσης.

Για τον χαλκό και τον ψευδάργυρο, η ενεργειακή δαπάνη για τον ιονισμό των ελεύθερων ατόμων και το ενεργειακό κέρδος κατά την ενυδάτωση των ιόντων είναι κοντά. Αλλά ο μεταλλικός χαλκός σχηματίζει ένα ισχυρότερο κρυσταλλικό πλέγμα από τον ψευδάργυρο, όπως φαίνεται από μια σύγκριση των θερμοκρασιών τήξης αυτών των μετάλλων: ο ψευδάργυρος λιώνει στο , και ο χαλκός μόνο στο . Επομένως, η ενέργεια που δαπανάται για τον ψεκασμό αυτών των μετάλλων είναι σημαντικά διαφορετική, με αποτέλεσμα το συνολικό ενεργειακό κόστος για ολόκληρη τη διαδικασία στην περίπτωση του χαλκού να είναι πολύ μεγαλύτερο από ό,τι στην περίπτωση του ψευδαργύρου, γεγονός που εξηγεί τη σχετική θέση αυτών των μετάλλων. μέταλλα στη σειρά τάσεων.

Κατά τη μετάβαση από το νερό σε μη υδατικούς διαλύτες, οι σχετικές θέσεις των μετάλλων στη σειρά τάσης μπορεί να αλλάξουν. Ο λόγος για αυτό είναι ότι η ενέργεια διαλυτοποίησης διαφορετικών μεταλλικών ιόντων αλλάζει διαφορετικά όταν μετακινούνται από τον ένα διαλύτη στον άλλο.

Συγκεκριμένα, το ιόν χαλκού επιδιαλυτώνεται αρκετά έντονα σε ορισμένους οργανικούς διαλύτες. Αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι σε τέτοιους διαλύτες ο χαλκός βρίσκεται στη σειρά τάσης πριν από το υδρογόνο και τον εκτοπίζει από όξινα διαλύματα.

Έτσι, σε αντίθεση με το περιοδικό σύστημα στοιχείων, μια σειρά από τάσεις μετάλλων δεν είναι αντανάκλαση ενός γενικού σχεδίου, βάσει του οποίου είναι δυνατό να δοθεί ένα ολοκληρωμένο Χαρακτηριστικό των χημικών ιδιοτήτων των μετάλλων. Μια σειρά τάσεων χαρακτηρίζει μόνο την ικανότητα οξειδοαναγωγής του Ηλεκτροχημικού συστήματος «ιόν μετάλλου - μετάλλου» υπό αυστηρά καθορισμένες συνθήκες: οι τιμές που δίνονται σε αυτό αναφέρονται σε υδατικό διάλυμα, θερμοκρασία και μονάδα συγκέντρωσης (δραστηριότητα) μεταλλικών ιόντων.

Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Cr, Fe, Pb, H 2 , Cu, Ag, Hg, Au

Όσο πιο αριστερά είναι ένα μέταλλο στη σειρά των τυπικών δυναμικών ηλεκτροδίων, τόσο ισχυρότερος είναι ο αναγωγικός παράγοντας που είναι το μέταλλο λιθίου, ο χρυσός είναι το πιο αδύναμο και, αντίθετα, το ιόν χρυσού (III) είναι το ισχυρότερο οξειδωτικό. παράγοντας, το λίθιο (Ι) είναι το πιο αδύναμο .

Κάθε μέταλλο είναι ικανό να μειώσει από τα άλατα σε διάλυμα εκείνα τα μέταλλα που βρίσκονται στη σειρά τάσεων μετά από αυτό, για παράδειγμα, ο σίδηρος μπορεί να εκτοπίσει το χαλκό από τα διαλύματα των αλάτων του. Ωστόσο, να θυμάστε ότι τα μέταλλα αλκαλίων και αλκαλικών γαιών θα αντιδράσουν απευθείας με το νερό.

Τα μέταλλα που βρίσκονται στη σειρά τάσης στα αριστερά του υδρογόνου είναι ικανά να το εκτοπίσουν από διαλύματα αραιών οξέων και να διαλυθούν σε αυτά.

Η αναγωγική δραστηριότητα ενός μετάλλου δεν αντιστοιχεί πάντα στη θέση του στον περιοδικό πίνακα, επειδή κατά τον προσδιορισμό της θέσης ενός μετάλλου σε μια σειρά, λαμβάνεται υπόψη όχι μόνο η ικανότητά του να δίνει ηλεκτρόνια, αλλά και η ενέργεια που δαπανάται για την καταστροφή του το κρυσταλλικό πλέγμα του μετάλλου, καθώς και η ενέργεια που δαπανάται για την ενυδάτωση των ιόντων.

Αλληλεπίδραση με απλές ουσίες

ΜΕ οξυγόνο Τα περισσότερα μέταλλα σχηματίζουν οξείδια - αμφοτερικά και βασικά:

4Li + O 2 = 2Li 2 O,

4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3.

Αλκαλιμέταλλα, με εξαίρεση το λίθιο, σχηματίζουν υπεροξείδια:

2Na + O 2 = Na 2 O 2.

ΜΕ αλογόνα τα μέταλλα σχηματίζουν άλατα υδραλογονικών οξέων, για παράδειγμα,

Cu + Cl 2 = CuCl 2.

ΜΕ υδρογόνο τα πιο ενεργά μέταλλα σχηματίζουν ιοντικά υδρίδια - ουσίες που μοιάζουν με άλατα στις οποίες το υδρογόνο έχει κατάσταση οξείδωσης -1.

2Na + H2 = 2NaH.

ΜΕ γκρί τα μέταλλα σχηματίζουν σουλφίδια - άλατα υδρόθειου οξέος:

ΜΕ άζωτο Ορισμένα μέταλλα σχηματίζουν νιτρίδια η αντίδραση συμβαίνει σχεδόν πάντα όταν θερμαίνονται:

3Mg + N2 = Mg3N2.

ΜΕ άνθρακας σχηματίζονται καρβίδια:

4Al + 3C = Al 3 C 4.

ΜΕ φώσφορος – φωσφίδια:

3Ca + 2P = Ca 3 P 2 .

Τα μέταλλα μπορούν να αλληλεπιδράσουν μεταξύ τους, σχηματίζοντας διαμεταλλικές ενώσεις :

2Na + Sb = Na 2 Sb,

3Cu + Au = Cu 3 Au.

Τα μέταλλα μπορούν να διαλυθούν μεταξύ τους σε υψηλές θερμοκρασίες χωρίς να αντιδράσουν, να σχηματιστούν κράματα.

Κράματα

Κράματα ονομάζονται συστήματα που αποτελούνται από δύο ή περισσότερα μέταλλα, καθώς και μέταλλα και αμέταλλα, τα οποία έχουν χαρακτηριστικές ιδιότητες εγγενείς μόνο στη μεταλλική κατάσταση.

Οι ιδιότητες των κραμάτων είναι πολύ διαφορετικές και διαφέρουν από τις ιδιότητες των συστατικών τους, για παράδειγμα, για να γίνει ο χρυσός πιο σκληρός και πιο κατάλληλος για την κατασκευή κοσμημάτων, προστίθεται ασήμι σε αυτό και ένα κράμα που περιέχει 40% κάδμιο και 60% βισμούθιο έχει σημείο τήξης 144 °C, δηλαδή πολύ χαμηλότερο από το σημείο τήξης των συστατικών του (Cd 321 °C, Bi 271 °C).

Είναι δυνατοί οι ακόλουθοι τύποι κραμάτων:

Τα τηγμένα μέταλλα αναμιγνύονται μεταξύ τους σε οποιαδήποτε αναλογία, διαλύοντας το ένα στο άλλο επ' αόριστον, για παράδειγμα, Ag-Au, Ag-Cu, Cu-Ni και άλλα. Αυτά τα κράματα είναι ομοιογενή στη σύσταση, έχουν υψηλή χημική αντίσταση και φέρουν ηλεκτρικό ρεύμα.

Τα ισιωμένα μέταλλα αναμιγνύονται μεταξύ τους σε οποιαδήποτε αναλογία, αλλά όταν ψύχονται διαχωρίζονται και λαμβάνεται μια μάζα που αποτελείται από μεμονωμένους κρυστάλλους συστατικών, για παράδειγμα, Pb-Sn, Bi-Cd, Ag-Pb και άλλα.

Αποκαταστατικές ιδιότητες- αυτά είναι τα κυριότερα Χημικές ιδιότητες, χαρακτηριστικό όλων των μετάλλων. Εκδηλώνονται σε αλληλεπίδραση με μια μεγάλη ποικιλία οξειδωτικών παραγόντων, συμπεριλαμβανομένων των οξειδωτικών παραγόντων από περιβάλλον. Γενικά, η αλληλεπίδραση ενός μετάλλου με οξειδωτικά μέσα μπορεί να εκφραστεί με το ακόλουθο σχήμα:

Me + Οξειδωτικός παράγοντας" Μου(+X),

Όπου (+Χ) είναι η θετική κατάσταση οξείδωσης του Me.

Παραδείγματα οξείδωσης μετάλλων.

Fe + O 2 → Fe(+3) 4Fe + 3O 2 = 2 Fe 2 O 3

Ti + I 2 → Ti(+4) Ti + 2I 2 = TiI 4

Zn + H + → Zn(+2) Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2

Η διαφορά δυναμικού «ουσία ηλεκτροδίου – διάλυμα» χρησιμεύει ακριβώς ως ποσοτικό χαρακτηριστικό της ικανότητας μιας ουσίας (τόσο τα μέταλλα όσο και ταμη μέταλλα) μεταφέρονται σε διάλυμα με τη μορφή ιόντων, δηλ. χαρακτήραςσταθερότητα της ικανότητας ΟΒ του ιόντος και της αντίστοιχης ουσίας του.

Αυτή η διαφορά δυναμικού ονομάζεταιδυναμικό ηλεκτροδίου.

Ωστόσο, άμεσες μέθοδοι για τη μέτρηση τέτοιων διαφορών δυναμικούδεν υπάρχει, οπότε συμφωνήσαμε να τα ορίσουμε σε σχέση μετο λεγόμενο τυπικό ηλεκτρόδιο υδρογόνου, ισχύςal που συμβατικά λαμβάνεται ως μηδέν (συχνά ονομάζεται επίσηςηλεκτρόδιο αναφοράς). Ένα τυπικό ηλεκτρόδιο υδρογόνου αποτελείται απόαπό μια πλάκα πλατίνας βυθισμένη σε διάλυμα οξέος που περιέχεισυγκέντρωση ιόντων Η + 1 mol/l και πλύθηκε με ρεύμα αερίουυδρογόνου υπό τυπικές συνθήκες.

Η εμφάνιση ενός δυναμικού σε ένα τυπικό ηλεκτρόδιο υδρογόνου μπορεί να φανταστεί ως εξής. Το αέριο υδρογόνο, που προσροφάται από την πλατίνα, περνά στην ατομική κατάσταση:

H22H.

Πραγματοποιείται μια κατάσταση δυναμικής ισορροπίας μεταξύ ατομικού υδρογόνου που σχηματίζεται στην επιφάνεια της πλάκας, ιόντων υδρογόνου στο διάλυμα και πλατίνας (ηλεκτρόνια!):

HH + + e.

Η συνολική διαδικασία εκφράζεται με την εξίσωση:

H 2 2H + + 2e.

Η πλατίνα δεν συμμετέχει σε αντιδράσεις οξειδοαναγωγήςΚαι αλλά είναι μόνο φορέας ατομικού υδρογόνου.

Εάν μια πλάκα από ένα συγκεκριμένο μέταλλο, βυθισμένη σε διάλυμα του άλατος του με συγκέντρωση μεταλλικών ιόντων ίση με 1 mol/l, συνδεθεί με ένα τυπικό ηλεκτρόδιο υδρογόνου, το αποτέλεσμα θα είναι γαλβανικό στοιχείο. Ηλεκτροκινητική δύναμη αυτού του στοιχείου(EMF), μετρημένο στους 25 ° C, και χαρακτηρίζει το τυπικό δυναμικό ηλεκτροδίου του μετάλλου, που συνήθως ορίζεται ως E 0 .

Σε σχέση με το σύστημα H 2 / 2H +, ορισμένες ουσίες θα συμπεριφέρονται ως οξειδωτικοί παράγοντες, άλλες ως αναγωγικοί παράγοντες. Επί του παρόντος, έχουν ληφθεί τυπικά δυναμικά για όλα σχεδόν τα μέταλλα και πολλά αμέταλλα, τα οποία χαρακτηρίζουν τη σχετική ικανότητα των αναγωγικών ή οξειδωτικών παραγόντων να δίνουν ή να συλλαμβάνουν ηλεκτρόνια.

Τα δυναμικά των ηλεκτροδίων που δρουν ως αναγωγικοί παράγοντες σε σχέση με το υδρογόνο έχουν πρόσημο «-» και το σύμβολο «+» υποδεικνύει τα δυναμικά των ηλεκτροδίων που είναι οξειδωτικοί παράγοντες.

Αν τακτοποιήσουμε τα μέταλλα με αύξουσα σειρά των τυπικών δυναμικών ηλεκτροδίων τους, τότε το λεγόμενο ηλεκτροχημική σειρά μετάλλων τάσης:

Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, N a, M g, A l, M n, Zn, C r, F e, C d, Co, N i, Sn, P b, H, Sb, B i, С u, Hg, А g, Р d, Р t, А u.

Ένας αριθμός τάσεων χαρακτηρίζει τις χημικές ιδιότητες των μετάλλων.

1. Όσο πιο αρνητικό είναι το δυναμικό του ηλεκτροδίου ενός μετάλλου, τόσο μεγαλύτερη είναι η αναγωγική του ικανότητα.

2. Κάθε μέταλλο είναι ικανό να εκτοπίζει (ανάγει) από τα διαλύματα αλάτων εκείνα τα μέταλλα που βρίσκονται στη σειρά των μεταλλικών τάσεων μετά από αυτό. Οι μόνες εξαιρέσεις είναι τα μέταλλα αλκαλίων και αλκαλικών γαιών, τα οποία δεν θα μειώσουν τα ιόντα άλλων μετάλλων από διαλύματα των αλάτων τους. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι σε αυτές τις περιπτώσεις με μεγαλύτερη ταχύτητασυμβαίνουν αντιδράσεις μεταξύ μετάλλων και νερού.

3. Όλα τα μέταλλα που έχουν αρνητικό πρότυπο δυναμικό ηλεκτροδίου, δηλ. αυτά που βρίσκονται στη σειρά τάσης των μετάλλων στα αριστερά του υδρογόνου είναι ικανά να το εκτοπίσουν από όξινα διαλύματα.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η παρουσιαζόμενη σειρά χαρακτηρίζει τη συμπεριφορά των μετάλλων και των αλάτων τους μόνο σε υδατικά διαλύματα, αφού τα δυναμικά λαμβάνουν υπόψη τις ιδιαιτερότητες της αλληλεπίδρασης ενός συγκεκριμένου ιόντος με μόρια διαλύτη. Γι' αυτό η ηλεκτροχημική σειρά ξεκινά με το λίθιο, ενώ το πιο χημικά ενεργό ρουβίδιο και κάλιο βρίσκονται στα δεξιά του λιθίου. Αυτό οφείλεται αποκλειστικά υψηλή ενέργειαη διαδικασία ενυδάτωσης ιόντων λιθίου σε σύγκριση με ιόντα άλλων αλκαλικών μετάλλων.

Η αλγεβρική τιμή του τυπικού δυναμικού οξειδοαναγωγής χαρακτηρίζει την οξειδωτική δραστηριότητα της αντίστοιχης οξειδωμένης μορφής. Επομένως, μια σύγκριση των τιμών των τυπικών δυναμικών οξειδοαναγωγής μας επιτρέπει να απαντήσουμε στην ερώτηση: συμβαίνει αυτή ή εκείνη η αντίδραση οξειδοαναγωγής;

Έτσι, όλες οι ημι-αντιδράσεις οξείδωσης ιόντων αλογονιδίου σε ελεύθερα αλογόνα

2 Cl – – 2 e = C l 2 E 0 = -1,36 V (1)

2 Br – -2e = V r 2 E 0 = -1,07 V (2)

2I – -2 e = I 2 E 0 = -0,54 V (3)

μπορεί να εφαρμοστεί υπό τυπικές συνθήκες όταν χρησιμοποιείται οξείδιο μολύβδου ως οξειδωτικό μέσο ( IV ) (Ε 0 = 1,46 V) ή υπερμαγγανικό κάλιο (Ε 0 = 1,52 V). Όταν χρησιμοποιείτε διχρωμικό κάλιο (Ε 0 = 1,35 V) μόνο οι αντιδράσεις (2) και (3) μπορούν να πραγματοποιηθούν. Τέλος, χρησιμοποιήστε ως οξειδωτικό παράγοντα νιτρικό οξύ (Ε 0 = 0,96 V) επιτρέπει μόνο ημιαντίδραση που περιλαμβάνει ιόντα ιωδίου (3).

Έτσι, ένα ποσοτικό κριτήριο για την αξιολόγηση της πιθανότητας εμφάνισης μιας συγκεκριμένης αντίδρασης οξειδοαναγωγής είναι η θετική τιμή της διαφοράς μεταξύ των τυπικών δυναμικών οξειδοαναγωγής των ημι-αντιδράσεων οξείδωσης και αναγωγής.