Szereg napięciowy metali

Dziś Szereg napięciowy metali to temat, który wzbudza zainteresowanie szerokiego grona ludzi na całym świecie. Niezależnie od tego, czy ze względu na wpływ na społeczeństwo, znaczenie w historii czy wpływ na życie codzienne, temat ten przykuł uwagę zarówno naukowców, ekspertów, jak i entuzjastów. Od swoich początków po implikacje w teraźniejszości, Szereg napięciowy metali nadal jest przedmiotem ciągłej debaty i analizy. W tym artykule szczegółowo zbadamy różne aspekty Szereg napięciowy metali, od jego początków po ewolucję w czasie, aby zapewnić kompleksowe spojrzenie na ten fascynujący temat.

Potencjały standardowe wybranych metali[1]
Elektroda E0
Li/Li+ −3,04
K/K+ –2,93
Ca/Ca2+ –2,87
Na/Na+ –2,71
Mg/Mg2+ –2,37
Mn/Mn2+ –1,19
Cr/Cr2+ –0,91
Zn/Zn2+ –0,76
Cr/Cr3+ –0,74
Fe/Fe2+ –0,45
Ni/Ni2+ –0,26
Sn/Sn2+ –0,14
Pb/Pb2+ –0,13
H2/2H+ 0
Cu/Cu2+ 0,34
Ag/Ag+ 0,8
Hg/Hg2+ 0,85
Au/Au3+ 1,5
Au/Au+ 1,7

Szereg napięciowy metali (inaczej szereg elektrochemiczny, szereg aktywności metali) to zestawienie pierwiastków chemicznych o właściwościach metalicznych, według ich potencjału standardowego E0. Punktem odniesienia dla tego zestawienia jest elektroda wodorowa, której potencjał standardowy przyjmuje się umownie za zero.

Praktyczne znaczenie szeregu napięciowego metali wynika z faktu, że metal bardziej aktywny (o niższym E0) wypiera (poza niektórymi wyjątkami) metal mniej aktywny z roztworu jego soli, zaś dobrą miarą aktywności chemicznej metali jest ich potencjał standardowy. Na przykład, zgodnie z tabelą obok, dodanie metalicznego Zn do roztworu Fe2+ spowoduje wytrącenie metalicznego Fe i roztworzenie Zn do Zn2+.

Szereg ważniejszych metali uporządkowany w kierunku wzrostu potencjału i zarazem spadku łatwości tworzenia kationów[1]:

Li K Na Ca Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Ag Hg Pt Au

Wnioski wynikające z szeregu napięciowego metali

Każdy metal o niższym potencjale normalnym wypiera z roztworu soli metal o wyższym potencjale[2].

Reguła ta nie dotyczy litowców i berylowców, które nie wypierają innych metali z wodnych roztworów, gdyż pierwszeństwo ma reakcja z wodą prowadząca do otrzymania wodorotlenków. Jedynie magnez i beryl, które reagują z wodą na gorąco, mogą wypierać w temperaturze pokojowej inne metale z roztworu. Glin nie wydziela z roztworów zawierających jony metali Fe2+, Zn2+, Pb2+ i Cu2+, ponieważ ulega pasywacji – pokrywa się warstewką ochronną swojego tlenku. W obecności jonów Cl−, niszczących powłokę tlenków, możliwe jest jednak wypieranie miedzi przez glin. Wykorzystuje się to w pokazowym doświadczeniu "żarłoczny roztwór"[3].

Metale o ujemnych potencjałach normalnych mogą wypierać wodór[2]. Metale te są metalami aktywnymi, nazywane czasami nieszlachetnymi.

Reakcja przebiega tym mniej energicznie, im bliższy zera jest potencjał normalny metali.

Metale o dodatnich potencjałach normalnych nie wypierają wodoru z kwasów i bywają nazywane metalami szlachetnymi. Reagują one z kwasami tlenowymi wykazującymi właściwości utleniające.

Im bardziej ujemny potencjał normalny metalu, tym mocniejszym jest reduktorem.

Im bardziej dodatni potencjał normalny metalu, tym mocniejszym jest utleniaczem.

Przypisy

  1. ↑ a b CRC Handbook of Chemistry and Physics. Wyd. 88th. Boca Raton: CRC Press, 2008, s. 8-20–8-29.
  2. ↑ a b Włodzimierz Trzebiatowski: Chemia nieorganiczna. Wyd. VIII. Warszawa: PWN, 1978, s. 354.
  3. ↑ Marek Ples: Żarłoczny roztwór – wypieranie miedzi przez glin, w obecności jonów chlorkowych (opis, zdjęcia i film). Weird science. .

Bibliografia