1. Wpływ kwasów na
metale

1a. Do pierwiastków który posiada ujemny
potencjał należy Zn

E

o

(Zn/Zn2+)

= - 0,76 V

Potencjały standardowe metali przybierają wartości
ujemne lub dodatnie zawsze względem wodoru , dla
którego potencjał reakcji 2H

+

(aq)

+ 2e = H

2(g)

wynosi

0.

Jeśli złożymy ogniwo z elektrody wodorowej i cynkowej,
to w takim ogniwie reakcja będzie przebiegać, ponieważ
cynk ma ujemny potencjał tzn. ma zdolności redukujące.

W ogniwie reakcja sumaryczna :

Zn

(s)

+ 2H

+

(aq)

 Zn

2+

(aq)

+ H

2(g)

Cynk redukuje jony
wodorowe do
gazowego wodoru

Wszystkie pierwiastki o potencjałach mniejszych od wodoru mają

zdolność redukcji wodoru , czyli wypierania wodoru z kwasów

beztlenowych i tlenowych.

Na podstawie standardowych potencjałów elektrod możemy przewidywać kierunek

reakcji samorzutnych. np.: Mg, Fe, In, Sn, Pb i inne metale o ujemnych potencjałach

wykazują dążność do redukowania jonów wodorowych w roztworach kwasów i wypierania

tych jonów jako gazowego wodoru czyli redukowania H

+

do H

2

1. Reakcja metalu o ujemny potencjale
z kwasem beztlenowym

a) Zn + 2HCl  ZnCl

2

+

H

2



2. Reakcja metalu o ujemnym
potencjale z kwasem tlenowym:

a) Zn + 2HNO

3

 Zn(NO

3

)

2

+

H

2



b) Sn + HNO

3

 Sn(NO

3

)

2

+

H

2



b) 2Na + 2HCl  2NaCl +

H

2



W praktyce występuje wyjątek
Al-glin

2Al + 6 HCl  2AlCl

3

+ 3

H

2



wypiera wodór z kwasów
beztlenowych i tlenowych –
ROZCIEŃCZONYCH

2Al + 6HNO

3

 2Al(NO

3

)

3

+ 3H

2

Al nie reaguje ze stężonym HCl i
HNO

3

Al + HCl

(stęż.)



pasywacja

Al + HNO

3

(stęż)



pasywacja

Kwas HNO

3

to kwas silnie

utleniający, utworzone jony Al

3+

natychmiast tworzą warstewkę

tlenku Al

2

O

3

na powierzchni

metalu. Warstwa tlenku

uniemożliwia dalsza reakcję.

Metal został spasywowany

(zabezpieczony przed dalsza

reakcją).

Pasywacja – wytworzenie ochronnej
warstwy tlenku Al

2

O

3

na powierzchni

metalu

Pasywacja -

glinu umożliwia

zastosowanie glinu do produkcji
puszek do napojów, samolotów czy
ram okiennych

Do pierwiastków który posiada dodatni potencjał
należy Cu

E

o

(Cu2+/Cu)

= + 0,34 V

Wszystkie pierwiastki które, w szeregu potencjałów

posiadają dodatnie wartości potencjału nie mają

zdolności redukcji wodoru.

NIE WYPIERAJĄ WODORU Z KWASÓW

BEZTLENOWYCH

Cu + HCl  nie

zachodzi

Ag + HCl  nie

zachodzi

Au + HCl  nie

zachodzi

Miedź i metale szlachetne (Ag, Pt, Au, Ag) nie

zostają utlenione przez jony wodorowe.

Jest to jeden z powodów, dla których są one od

dawna używane do produkcji monet.

1b. Metale o dodatnim potencjale elektrodowym

3Cu + 8HNO

3

 3Cu(NO

3

)

2

+ 2NO +

4H

2

O

Cu nie reaguje z HCl ale może reagować z HNO

3

nie wypiera wodoru ale wypiera NO

lub NO

2

Cu + 4HNO

3(steż.)

 Cu(NO

3

)

2

+ 2NO

2

+

2H

2

O

Bezbarwn

y gaz

Brunatn

y gaz

V

V

II

V

V

IV

Stopień utlenienia miedzi wzrósł z 0 do II jest więc ona reduktorem, a stopień
utlenienia azotu zmalał z V na II lub IV – wniosek : kwas azotowy(V) jest
utleniaczem

Metale które posiadają dodatnie potencjały elektrodowe (Ag, Cu, Au, Hg, Pt) nie
reagują z kwasami beztlenowymi ale reagują z kwasami tlenowymi (kwasy
utleniające) z wydzieleniem odpowiednich tlenków- które z kwasów mogą się
wydzielać (No, NO

2

, SO

2

)

2. KOROZJA

Korozja jest niepożądanym utlenianiem metalu,
skraca ona żywotność produktów ze stali – mostów ,
samochodów.

Korozja jest procesem
elektrochemicznym.

Główna winowajczynią w korozji jest
woda.

Gwóźdź
żelazny
przechowywa
ny w wodzie
pozbawionej
tlenu nie
rdzewieje

Gdy obecny
jest tlen (w
wyniku
rozpuszczania
powietrza w
wodzie)
utlenianie
żelaza zachodzi
samorzutnie i
zaraz tworzy
się rdza.

Na brzegu kropli tlen

rozpuszczony w wodzie

utlenia żelazo. Elektrony

wyciągnięte z metalu w

wyniku tego utleniania

mogą zostać uzupełnione

elektronami z innej

części przewodzącego

metalu.

Tutaj atomy oddają swe

elektrony i tworzą jony Fe

2+

które odpływają w głąb

otaczającej wody.

W wyniku tego tworzą się

małe zgłębienia. Jony Fe

2+

zostają utlenione do Fe

3+

przez rozpuszczony tlen. Te

jony strącają się następnie

w postaci uwolnionych

tlenków żelaza(II)

Fe

2

O

3

•H

2

O - RDZA

Korozję żelaza przyspiesza obecność tlenu,
wilgoci i soli.

Co się dzieje w trakcie korozji :

2 H

2

O

(c)

+ 2e  H

2(g)

+ 2OH

-

(aq)

E

0

= - 0,83 V dla pH=14 ale

już

E

0

= -0,42 dla pH=7

Fe - 2e  Fe

2+

E

0

= - 0,44 V

W czystej wodzie pozbawionej tleny sama woda nie jest w stanie utlenić

żelaza do jonów Fe

2+,

ponieważ potencjały reakcji rozkładu wody i reakcji

utleniania żelaza są prawie takie same

Jednak gdy w wodzie obecny jest rozpuszczony tlen to po uwagę należy brać
reakcje

O

2(g)

+ 4H

+

+ 4e 2H

2

O dla której przy pH= 7 E

0

= + 0,82V

Fe - 2e  Fe

2+

E

0

= - 0,44 V

Potencja reakcji rozkładu tlenu w wodzie jest dużo wyższy od

potencjału żelaza – a więc tlen i woda łącznie mogą utlenić żelazo