Li Cs K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H2 Cu Ag Hg Au

Электрохимический ряд напряжений металлов. Вытеснение металлов из растворов солей другими металлами.

Из строения атомов металлов следует, что они способны отдавать валентные электроны при химическом взаимодействии. Чем легче атомы металлов отдают электроны, тем они химически активнее.

Для качественной характеристики химической активности металлов можно воспользоваться реакциями вытеснения. Например, если пластинку железа опустить в раствор медного купороса, то происходящий процесс описывается уравнением:

Fe + Cu²⁺ = Fe²⁺ + Cu

Т.е. железо вытесняет медь из ее соединения. Следовательно, железо – более активный металл, чем медь, его атомы легче превращаются в положительно заряженные ионы.

По химической активности металлы располагают в ряд, который называют электрохимическим рядом напряжений.

Усиление восстановительной способности атомов

Li Cs K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H2 Cu Ag Hg Au

Li⁺ Cs⁺ K⁺ Ca²⁺ Na⁺ Mg²⁺ Al³⁺ Mn²⁺ Zn²⁺ Cr³⁺ Fe²⁺ Ni²⁺ Sn²⁺ Pb²⁺ 2H⁺ Cu²⁺ Ag⁺ Hg²⁺ Au³⁺.

Усиление окислительной способности ионов металлов

В ряду напряжений находится и водород, т.к. его атомы, как и атомы металлов, легко образуют положительно заряженные ионы H⁺.

Количественная характеристика активности металлов определяется их стандартными электродными потенциалами. При погружении любого металла в раствор его соли на границе раздела металл – раствор возникает разность потенциалов, которая называется электродным потенциалом. Так, при погружении цинковой пластинки в раствор соли цинка, полярные молекулы воды, действуя своими отрицательными полюсами на положительные ионы металла, переводят их в раствор. При этом электроны остаются на поверхности пластинки, заряжая ее отрицательно. Гидратированные ионы металла, перешедшие в раствор, притягиваются заряженной поверхностью пластинки и располагаются вблизи нее. В результате образуются два слоя с противоположными зарядами – так называемый двойной электрический слой. Процесс перехода ионов металла в жидкость является обратимым.

Если взять пластинку из малоактивного металла, например, меди и погрузить ее в раствор соли меди, то будет преобладать обратный процесс: ионы металла будут терять свою гидратную оболочку и переходить из раствора в кристаллическую решетку металла, заряжая пластинку положительно. Сам раствор за счет остающегося избытка анионов при этом заряжается отрицательно. В результате возникает двойной электрический слой, а значит, и определенный электродный потенциал. Отсюда следует, что при погружении металлов в растворы их солей одни из них (менее активные) заряжаются положительно, а другие (более активные), наоборот, отрицательно. Электродные потенциалы металлов измеряют путем сопоставления со стандартным водородным электродом.