Metallien reaktiivisuus veden ja emästen kanssa. Metallit vedellä ja emäksillä

Kuten selitettiin tekstissäMetallin reaktiivisuusjärjestys", Jotta kaikki reaktiot tapahtuvat, on välttämätöntä täyttää tietyt ehdot, kuten reagenssien saattaminen kosketukseen ja kemiallinen affiniteetti niiden välillä, mikä tarkoittaa, että niiden on oltava vuorovaikutuksessa uusien aineiden muodostumisen mahdollistamiseksi.

Kun laitamme metallit reagoimaan happojen kanssa, suurimmalla osalla on tämä kemiallinen affiniteetti ja reaktio. Samaa ei kuitenkaan tapahdu, kun se saatetaan reagoimaan emästen ja veden kanssa.

Muista, että Arrheniuksen määritelmän mukaan emäs on mikä tahansa aine, joka vesiliuoksessa vapauttaa hydroksyyli-OH: n ainoana anionina^-.

Ainoat metallit, jotka reagoivat emästen kanssa, ovat alumiini (Al), sinkki (Zn), lyijy (Pb) ja tina (Sn).

Huomaa alla natriumhydroksidiemäksen (NaOH) ja alumiinin sekä sinkin välinen reaktio:

2 Al_s + 2 NaOH_(tässä) + H₂O → 2 NaAlO_{2 (aq)} + 3 H_{2 g)}
perusmetallisuola vetykaasu
natriumaluminaatti

Zn_s + 2 NaOH_(tässä)  → 2 tuumaa₂ZnO_{2 (aq)} + H_{2 g)}
perusmetallisuola vetykaasu
natriumsinktaatti

Huomaa, että molemmissa tapauksissa muodostuneet tuotteet olivat suola- ja vetykaasua. Siksi, kun mainitut metallit reagoivat vahvan emäksen kanssa, tuotteet ovat aina epätavallisia suoloja ja vetykaasua.

Veden kanssa reagoivat metallit ovat alkalimetalleja (perheen 1 tai IA elementit - Li, Na, K, Rb, Cs ja Fr), maa-alkalimetallit (perheen 2 tai II elementit A - Ca, Sr, Ba ja Ra), magnesium (Mg), rauta (Fe) ja sinkki (Zn).

Erityisesti alkalimetallit ovat erittäin reaktiivisia sekä veden että jopa ilmassa olevan hapen kanssa. Siksi ne varastoidaan yleensä upotettuna kerosiiniin.

Tämä johtuu siitä, että niillä on suuri taipumus menettää elektroneja, hapettaa ja toimia voimakkaina pelkistysaineina.

Kaikki alkalimetalli- ja maa-alkalimetallit muodostavat kosketuksessa veden kanssa emäksen ja vetykaasun tuotteina.

Esimerkiksi natriumin ja veden välinen reaktio tuottaa natriumhydroksidia ja vetykaasua, kuten alla oleva yhtälö osoittaa:

2 tuumaa_s + 2 H₂O₍₁₎→ 2 NaOH_(tässä) + H_{2 g)}

Kun annamme natriumin kosketuksiin veden kanssa, tapahtuu voimakas reaktio, joka, jos laitamme happo-emäksisen fenolftaleiinin indikaattorin, näemme vaaleanpunaisen värin, joka todistaa läsnäolon tukiasemasta. Lisäksi mitä suurempi natriumin määrä on, sitä suurempi reaktio visualisoidaan, koska vapautunut vety palaa, kun se joutuu kosketuksiin ilmassa olevan hapen kanssa.

Natriumin ja veden välinen väkivaltainen reaktio rikkoo lasiastian *

Tämä reaktiivisuus kasvaa alkalimetallien jaksojen kasvaessa, eli se kasvaa tähän suuntaan:

Li

Litium reagoi veden kanssa hitaammin kuin muut alkalimetallit. Kaliumin (K) reaktio veden kanssa on jo riittävän voimakas sytyttämään vetyä (tulessa) jopa pienillä määrillä reagensseja. Rubidiumin ja cesiumin kanssa tämä pienimuotoinen reaktio on jo vaarallisesti räjähtävä, ja koska nämä metallit ovat tiheämpiä kuin vesi, reaktio tapahtuu sen pinnan alla.

Katso nyt esimerkki kalsiumin, maa-alkalimetallin ja veden välisestä reaktiosta:

Tässä_s + 2 H₂O₍₁₎→ Ca (OH)_{2 (aq)} + H_{2 g)}

Muiden metallien (magnesium, rauta ja sinkki) tapauksessa reaktio tapahtuu vain kuumennettaessa, ja reaktiossa veden kanssa muodostuneet tuotteet ovat oksideja ja vetykaasua:

mg_s + H₂O_v)→ MgO_s + H_{2 g)}
3 Fe_s + 4 H₂O_v)→ Fe₃O_{4 (s)} + 4 H_{2 g)}
Zn_s + H₂O_v)→ ZnO_s + H_{2 g)}

* Kuvan tekijä: Tavoromann

Kirjailija: Jennifer Fogaça
Valmistunut kemian alalta

Lähde: Brasilian koulu - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reatividade-dos-metais-com-agua-bases.htm