Teorija

Metālu ķīmiskā aktivitāte
Metālu atomu ārējā enerģijas līmenī ir neliels skaits elektronu, kurus tie viegli zaudē, tāpēc arī visās ķīmiskajās reakcijās metālu atomi oksidējas. Viens no faktoriem, kas nosaka šo metāliem kopīgo īpašību, ir relatīvi mazais kodola lādiņš attiecībā pret atoma rādiusu.
Svarīgi!
Atceries! Metālu atomi oksidējas, bet šo procesu sauc par reducēšanu.
Metālu atomu oksidēšanās spēja raksturo metālu ķīmisko aktivitāti, kuru nosaka jonizācijas enerģija.
Jonizācijas enerģija ir enerģija, kas nepieciešama vērtības elektronu atraušanai.
Metālu oksidēšanās spēju elektrolītu šķīdumos raksturo metālu elektroķīmisko spriegumu rinda. Šos spriegumus nosaka eksperimentāli īpašā ierīcē, kur noteiktos apstākļos noris pārbaudāmo metālu oksidēšanās - rodas elektriskā strāva, kuras spriegumu var izmērīt, un var noteikt attiecīgā metāla standartpotenciālu. Sakārtojot metālus standartpotenciālu pieaugšanas secībā, iegūst elektroķīmisko spriegumu rindu:
rinda.PNG
Elektroķīmisko spriegumu rindā metāli sakārtoti to oksidēšanās aktivitātes samazināšanās secībā. Tas nozīmē, ka tādā pašā secībā pieaug metālu katjonu reducēšanās aktivitāte. Pēc metālu vietas elektroķīmisko spriegumu rindā var spriest par oksidēšanās - reducēšanās procesu norisi sāļu un skābju ūdens šķīdumos.
Metāli, kuri elektroķīmisko spriegumu rindā atrodas pirms ūdeņraža, reducē ūdeņraža jonus skābju ūdens šķīdumos (aizvieto ūdeņradi). Piemēram, cinka reakcijā ar sērskābi:
Zn+H2SO4ZnSO4+H2
 
Pēc vietas elektroķīmisko spriegumu rindā metālus iedala aktīvos, vidēji aktīvos un neaktīvos metālos.
el_kim_spr_r.PNG
Aktīvie metāli reaģē ar ūdeni parastos apstākļos, uz vidēji aktīviem metāliem ūdens iedarbojas tikai paaugstinātā temperatūrā, bet neaktīvie metāli ar ūdeni nereaģē.
Jāņem vērā, ka metālu spriegumu rinda attiecas tikai uz tām oksidēšanās - reducēšanās reakcijām, kuras noris elektrolītu ūdens šķīdumos un tā neatspoguļo metālu ķīmisko aktivitāti citos apstākļos.
Metālu ķīmiskās īpašības
Visās ķīmiskajās reakcijās metālu atomi oksidējas un iegūst pozitīvu oksidēšanās pakāpi. Tie nekad nepievieno elektronus, tāpēc metāli, atšķirībā no nemetāliem, neveido negatīvi lādētus jonus un visās ķīmiskās reakcijās ir tikai reducētāji.
Pie metālu kopīgajām īpašībām pieder to spēja reaģēt ar daudziem nemetāliem. Reakcijās ar skābekli tie veido oksīdus.
  
Daudzi metāli reaģē ar ūdeņradi, veidojot hidrīdus, kuros ūdeņraža oksidēšanas pakāpe ir -1.
2Li0+H02t02LiH+11
 
Aktīvie un vidēji aktīvie metāli reaģē ar ūdeni.
Aktīvie metāli reaģē ar ūdeni parastos apstākļos, izdalās ūdeņradis un veidojas šķīstošs hidroksīds - sārms.
Ca+2H2OCa(OH)2+H2
Vidēji aktīvie metāli ar ūdeni parastos apstākļos nereaģē, jo to hidroksīdi ir praktiski nešķīstoši un uz metāla virsmas veido aizsargkārtiņu, kas traucē reakcijas tālāku norisi. Vidēji aktīvie metāli sasmalcinātā un sakarsētā veidā reaģē ar ūdens tvaiku. Reakcijā rodas attiecīgā metāla oksīds un ūdeņradis.
Zn+H2Ot0ZnO+H2
 
Metāli reaģē ar skābēm.
Šo reakciju norise un rezultāts ir atkarīgi no dažādiem faktoriem: no metāla aktivitātes, skābes stipruma un stabilitātes, skābes šķīduma koncentrācijas, temperatūras, kā arī no tā, vai reaģējošās skābes anjons ir oksidētājs.
 
Metāli reaģē ar sāļu ūdens šķīdumiem.
To, kā noritēs metālu reakcijas ar sāļu šķīdumiem, var noteikt pēc metālu elektroķīmisko spriegumu rindas. Šīs metālu katjonu reducēšanas reakcijas sāļu ūdens šķīdumos norit ar metāliem, kas elektroķīmiskajā spriegumu rindā atrodas aiz magnija. Tās ir tipiskas aizvietošanas reakcijas, kas noris līdz galam, ja rodas šķīstoši sāļi. Nešķīstošie sāļi izgulsnējas uz metāla virsmas un to pasivē.
Fe+CuSO4FeSO4+Cu
 
Aktīvie metāli reaģē ar termiski stabiliem sāļu kausējumiem.
Metālu reakcijas ar sāļu kausējumiem arī pieder pie aizvietošanas reakcijām, taču metālu elektroķīmisko spriegumu rinda uz tām neattiecas.
Al+3KClt0AlCl3+3K
 
Metāli, kam atbilst amfotērie hidroksīdi, reaģē ar sārmu ūdens šķīdumiem.
Zn+2H2O+2KOHK2[Zn(OH)4]+H2
Atsauce:
 
Bergmanis U. Neorganiskā ķīmija vidusskolām, "Lielvārds",1996, 19-22