Kemijska reakcija kiseline s metalom specifična je za ove klase spojeva. U svom tijeku, vodikov proton se obnavlja i, u suradnji s kiselim anionom, zamjenjuje se metalnim kationom. Ovo je primjer reakcije stvaranja soli, iako postoji nekoliko vrsta interakcija koje ne slijede ovaj princip. Oni se odvijaju kao redoks i nisu praćeni evolucijom vodika.
Načela reakcija kiselina s metalima
Sve reakcije anorganske kiseline s metalom dovode do stvaranja soli. Jedina iznimka je, možda, reakcija plemenitog metala s aqua regia, mješavinom klorovodične i dušične kiseline. Svaka druga interakcija kiselina s metalima dovodi do stvaranja soli. Ako kiselina nije ni koncentrirana sumporna ni dušična, tada se molekularni vodik odvaja kao produkt.
Ali kada koncentrirana sumporna kiselina reagira, interakcija s metalima odvija se prema principu redoks procesa. Stoga su se eksperimentalno razlikovale dvije vrste interakcija, tipičnemetali i jake anorganske kiseline:
- reakcija metala s razrijeđenim kiselinama;
- interakcija s koncentriranom kiselinom.
Reakcije prvog tipa odvijaju se s bilo kojom kiselinom. Jedina iznimka su koncentrirana sumporna kiselina i dušična kiselina bilo koje koncentracije. Oni reagiraju prema drugoj vrsti i dovode do stvaranja soli i produkata redukcije sumpora i dušika.
Tipične reakcije kiselina s metalima
Metali koji se nalaze lijevo od vodika u standardnom elektrokemijskom nizu reagiraju s razrijeđenom sumpornom kiselinom i drugim kiselinama različitih koncentracija, s izuzetkom dušične kiseline, stvarajući sol i oslobađajući molekularni vodik. Metali koji se nalaze desno od vodika u nizu elektronegativnosti ne mogu reagirati s gore navedenim kiselinama i međusobno djeluju samo s dušičnom kiselinom, bez obzira na njezinu koncentraciju, s koncentriranom sumpornom kiselinom i s kraljevskom vodom. Ovo je tipična interakcija kiselina s metalima.
Reakcije metala s koncentriranom sumpornom kiselinom
Kada je sadržaj sumporne kiseline u otopini veći od 68%, smatra se da je koncentrirana i stupa u interakciju s metalima lijevo i desno od vodika. Princip reakcije s metalima različite aktivnosti prikazan je na donjoj fotografiji. Ovdje je oksidacijsko sredstvo atom sumpora u sulfatnom anionu. Reducira se u vodikov sulfid, 4-valentni oksid ili u molekularni sumpor.
Reakcije s razrijeđenom dušičnom kiselinom
Razrijeđenodušična kiselina reagira s metalima koji se nalaze lijevo i desno od vodika. Tijekom reakcije s aktivnim metalima nastaje amonijak, koji se odmah otapa i stupa u interakciju s nitratnim anionom, tvoreći drugu sol. S metalima srednje aktivnosti, kiselina reagira oslobađanjem molekularnog dušika. U neaktivnom stanju, reakcija se nastavlja oslobađanjem dinitričnog oksida. Najčešće u jednoj reakciji nastaje nekoliko produkata redukcije sumpora. Primjeri reakcija su predloženi u grafičkoj aplikaciji ispod.
Reakcije s koncentriranom dušičnom kiselinom
U ovom slučaju, dušik također djeluje kao oksidacijsko sredstvo. Sve reakcije završavaju stvaranjem soli i oslobađanjem dušikovog oksida. U grafičkoj aplikaciji predložene su sheme tijeka redoks reakcija. Istodobno, reakcija carske vode s nisko aktivnim elementima zaslužuje posebnu pozornost. Takva interakcija kiselina s metalima je nespecifična.
Reaktivnost metala
Metali vrlo lako reagiraju s kiselinama, iako postoji nekoliko inertnih tvari. To su plemeniti metali i elementi koji imaju visok standard elektrokemijskog potencijala. Postoji niz metala koji su izgrađeni na temelju ovog pokazatelja. Zove se niz elektronegativnosti. Ako se metal nalazi lijevo od vodika u njemu, tada može reagirati s razrijeđenom kiselinom.
Postoji samo jedna iznimka: željezo ialuminij zbog stvaranja 3-valentnih oksida na njihovoj površini ne može reagirati s kiselinom bez zagrijavanja. Ako se smjesa zagrije, tada u reakciju u početku ulazi oksidni film metala, a zatim se otapa u samoj kiselini. Metali koji se nalaze desno od vodika u elektrokemijskom nizu aktivnosti ne mogu reagirati s anorganskom kiselinom, uključujući razrijeđenu sumpornu kiselinu. Postoje dvije iznimke od pravila: ti se metali otapaju u koncentriranoj i razrijeđenoj dušičnoj kiselini i carskoj vodici. U potonjem se ne mogu otopiti samo rodij, rutenij, iridij i osmij.
