التفاعل الكيميائي لحمض مع معدن خاص بهذه الفئات من المركبات. في مساره ، يتم استعادة بروتون الهيدروجين ، وبالتزامن مع أنيون الحمض ، يتم استبداله بكاتيون معدني. هذا مثال على تفاعل مكون الملح ، على الرغم من وجود عدة أنواع من التفاعلات التي لا تتبع هذا المبدأ. إنها تعمل كأكسدة للاختزال ولا يصاحبها تطور الهيدروجين.
مبادئ تفاعلات الأحماض مع المعادن
جميع تفاعلات حمض غير عضوي مع معدن تؤدي إلى تكوين الأملاح. ربما يكون الاستثناء الوحيد هو تفاعل المعدن النبيل مع أكوا ريجيا ، وهو خليط من حمض الهيدروكلوريك وحمض النيتريك. أي تفاعل آخر للأحماض مع المعادن يؤدي إلى تكوين الملح. إذا كان الحمض ليس كبريتيًا مركزًا ولا نيتريكًا ، فسيتم فصل الهيدروجين الجزيئي كمنتج.
لكن عندما يتفاعل حمض الكبريتيك المركز ، يستمر التفاعل مع المعادن وفقًا لمبدأ عملية الأكسدة والاختزال. لذلك ، تم تمييز نوعين تجريبيًا من التفاعلات النموذجيةالمعادن والأحماض غير العضوية القوية:
- تفاعل المعادن مع الأحماض المخففة ؛
- التفاعل مع حامض مركّز
تفاعلات من النوع الأول تستمر مع أي حمض. الاستثناءات الوحيدة هي حمض الكبريتيك المركز وحمض النيتريك بأي تركيز. تتفاعل وفقًا للنوع الثاني وتؤدي إلى تكوين الأملاح ومنتجات اختزال الكبريت والنيتروجين.
تفاعلات نموذجية للأحماض مع المعادن
المعادن الموجودة على يسار الهيدروجين في السلسلة الكهروكيميائية القياسية تتفاعل مع حمض الكبريتيك المخفف والأحماض الأخرى بتركيزات مختلفة ، باستثناء حمض النيتريك ، لتكوين ملح وإطلاق الهيدروجين الجزيئي. لا يمكن للمعادن الموجودة على يمين الهيدروجين في سلسلة الكهربية أن تتفاعل مع الأحماض المذكورة أعلاه وتتفاعل فقط مع حامض النيتريك ، بغض النظر عن تركيزه ، مع حامض الكبريتيك المركز ومع الريجيا المائية. هذا هو تفاعل نموذجي للأحماض مع المعادن.
تفاعلات المعادن مع حامض الكبريتيك المركز
عندما يكون محتوى حامض الكبريتيك في المحلول أكثر من 68٪ ، فإنه يعتبر مركزًا ويتفاعل مع المعادن على يسار ويمين الهيدروجين. يظهر مبدأ التفاعل مع معادن ذات نشاط مختلف في الصورة أدناه. هنا ، العامل المؤكسد هو ذرة الكبريت في أنيون الكبريتات. يتم اختزاله إلى كبريتيد الهيدروجين ، أكسيد رباعي التكافؤ أو كبريت جزيئي.
التفاعلات مع حمض النيتريك المخفف
مخففيتفاعل حمض النيتريك مع المعادن الموجودة على يسار ويمين الهيدروجين. أثناء التفاعل مع المعادن النشطة ، تتشكل الأمونيا ، والتي تذوب على الفور وتتفاعل مع أنيون النترات ، وتشكل ملحًا آخر. مع المعادن ذات النشاط المتوسط ، يتفاعل الحمض مع إطلاق النيتروجين الجزيئي. في حالة عدم النشاط ، يستمر التفاعل بإطلاق أكسيد ثنائي النيتروجين. في أغلب الأحيان ، يتم تكوين العديد من منتجات اختزال الكبريت في تفاعل واحد. أمثلة من ردود الفعل المقترحة في التطبيق الرسومي أدناه.
التفاعلات مع حمض النيتريك المركز
في هذه الحالة ، يعمل النيتروجين أيضًا كعامل مؤكسد. تنتهي جميع التفاعلات بتكوين الملح وإطلاق أكسيد النيتريك. تم اقتراح مخططات مسار تفاعلات الأكسدة والاختزال في التطبيق الرسومي. في الوقت نفسه ، يستحق تفاعل أكوا ريجيا مع العناصر منخفضة النشاط اهتمامًا خاصًا. مثل هذا التفاعل بين الأحماض والمعادن غير محدد.
تفاعلية المعادن
تتفاعل المعادن بسهولة مع الأحماض ، على الرغم من وجود القليل من المواد الخاملة. هذه معادن وعناصر نبيلة لها إمكانات كهروكيميائية عالية المستوى. هناك عدد من المعادن التي تم بناؤها على أساس هذا المؤشر. إنها تسمى سلسلة الكهربية. إذا كان المعدن موجودًا على يسار الهيدروجين فيه ، فيمكنه التفاعل مع الحمض المخفف.
هناك استثناء واحد فقط: الحديد والألومنيوم بسبب تكوين 3 أكاسيد التكافؤ على سطحها لا يمكن أن تتفاعل مع الحمض دون تسخين. إذا تم تسخين الخليط ، في البداية يدخل فيلم أكسيد المعدن في التفاعل ، ثم يذوب في الحمض نفسه. لا يمكن للمعادن الموجودة على يمين الهيدروجين في سلسلة النشاط الكهروكيميائية أن تتفاعل مع حمض غير عضوي ، بما في ذلك حمض الكبريتيك المخفف. هناك استثناءان للقاعدة: تذوب هذه المعادن في حمض النيتريك المركز والمخفف والماء الريجيا. فقط الروديوم والروثينيوم والإيريديوم والأوزميوم لا يمكن إذابته في الأخير.
