От чего зависит активность металла

От чего зависит активность металла

Активный металл легко отдает свои электро­ны, вступая в химическую реакцию. Сравнить активность нескольких металлов часто помо­гает всемогущая периодическая система.

Вот четыре металла-соседа. Нам известна их электронная структура (рис. 4).

Вступить в реакцию для перечисленных металлов означает отдать наружные электроны. Натрий отдаст легче один электрон, чем маг­ний — два или алюминий — три. Поэтому от натрия к алюминию активность металлов умень­шается. Два наружных электрона у кальция дальше от ядра, чем такие же два электрона у магния. Поэтому кальций легче потеряет их, а это и значит, что активность кальция выше, чем магния.

Когда речь идет о металлах, стоящих в главных подгруппах периодической системы, можно довольно точно теоретически предсказать, какова будет их относительная активность: чем ниже и левее место металла в сис­теме, тем он активнее. Не нужно, одна­ко, забывать, что активность связана и с тем «партнером», с которым взаимодействует металл. Относительную активность всех остальных металлов теоретически предвидеть гораздо труд­нее. Здесь на помощь приходит опыт, экспери­мент. Простейший опыт может проделать каж­дый: опустите железный гвоздь в пробирку с раствором медного купороса, очень быстро же­лезо покроется золотистым слоем металлической меди. Что произошло? Ионы меди, чтобы пре­вратиться в металлическую медь, должны вер­нуть себе два электрона:

Эти электроны и дают меди металлическое железо:

Более сложные и точные эксперименты по­могли выстроить металлы в одну шеренгу по их активности: К Na Mg Al Mn Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag

Почему в этот ряд попал водород? Он имеет на это право потому, что водород по своему химическому характеру во многих реакциях ведет себя как металл (см. ст. «Неметаллы»).

Кроме того, один из важнейших признаков, характеризующих металлы,— это отношение к разбавленным кислотам, в которых металлы, стоящие слева от водорода, растворяются, ста­новясь на его место.

А может ли водород вытеснять стоящие спра­ва от него металлы из растворов их солей? Да, может. Газообразный водород под давлением способен замещать малоактивные металлы.

Чем левее стоит металл в таком ряду ак­тивности, тем легче он вступает в химические реакции, отдавая электроны.

Вот мы бросили в чашку с водой кусочек металлического натрия. Блестящий шарик бе­гает по поверхности воды, шипя и потрескивая. То и дело вспыхивает желтый огонек, сердито разбрызгивая во все стороны образовавшийся раствор щелочи. А если кусочек металла взять побольше, то дело может кончиться взрывом!

Магний в ряду активностей стоит правее натрия, он реагирует с водой лишь при нагре­вании.

Если же наблюдать взаимодействие железа с водой, то потребуются, пожалуй, недели, а то и месяцы, пока появятся видимые изменения: ржавчина на поверхности железа и совсем не­большое количество водорода, которое можно собрать над водой. Поэтому химик назовет железо сравнительно неактивным металлом. А инженер-технолог с ним не согласится, да еще, пожалуй, и поругает железо за его из­лишнюю готовность вступать в реакции. Прав каждый по-своему. И наверно, стоит посочув­ствовать технологам: ведь они-то хорошо зна­ют, что более 10% всего добываемого ежегодно железа приносится в жертву воде, кислотам и другим веществам-агрессорам.

А поскольку железо, его сплавы с другими металлами и сами эти металлы — важнейшие конструкционные материалы, без которых не­возможна современная техника, то ясно, что проблема химической устойчивости выдвигает­ся на самое первое место.