Hemijska reakcija kiseline sa metalom je specifična za ove klase jedinjenja. U svom toku, vodikov proton se obnavlja i, u sprezi sa kiselim anjonom, 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 vodonika.
Principi reakcija kiselina sa metalima
Sve reakcije anorganske kiseline sa metalom dovode do stvaranja soli. Jedini izuzetak je, možda, reakcija plemenitog metala s aqua regia, mješavinom klorovodične i dušične kiseline. Svaka druga interakcija kiselina sa metalima dovodi do stvaranja soli. Ako kiselina nije ni koncentrisana sumporna ni azotna, tada se molekularni vodonik odvaja kao proizvod.
Ali kada koncentrovana sumporna kiselina reaguje, interakcija sa metalima se odvija prema principu redoks procesa. Stoga su eksperimentalno izdvojene dvije vrste interakcija, tipičnemetali i jake neorganske kiseline:
- reakcija metala sa razrijeđenim kiselinama;
- interakcija sa koncentriranom kiselinom.
Reakcije prvog tipa se odvijaju sa bilo kojom kiselinom. Jedini izuzetak su koncentrirana sumporna kiselina i dušična kiselina bilo koje koncentracije. Reaguju prema drugoj vrsti i dovode do stvaranja soli i produkata redukcije sumpora i dušika.
Tipične reakcije kiselina sa metalima
Metali koji se nalaze lijevo od vodonika u standardnoj elektrohemijskoj seriji reaguju sa razrijeđenom sumpornom kiselinom i drugim kiselinama različitih koncentracija, osim dušične kiseline, da tvore so i oslobađaju molekularni vodonik. Metali koji se nalaze desno od vodonika u nizu elektronegativnosti ne mogu reagovati sa gore navedenim kiselinama i reaguju samo sa azotnom kiselinom, bez obzira na njenu koncentraciju, sa koncentriranom sumpornom kiselinom i sa carskom vodom. Ovo je tipična interakcija kiselina sa metalima.
Reakcije metala sa koncentriranom sumpornom kiselinom
Kada je sadržaj sumporne kiseline u rastvoru veći od 68%, ona se smatra koncentrisanom i stupa u interakciju sa metalima levo i desno od vodonika. Princip reakcije s metalima različite aktivnosti prikazan je na fotografiji ispod. Ovdje je oksidacijsko sredstvo atom sumpora u sulfatnom anionu. Redukuje se na vodonik sulfid, 4-valentni oksid ili na molekularni sumpor.
Reakcije sa razblaženom azotnom kiselinom
Razrijeđenodušična kiselina reagira s metalima koji se nalaze lijevo i desno od vodonika. U reakciji s aktivnim metalima nastaje amonijak, koji se odmah otapa i stupa u interakciju s nitratnim anjonom, formirajući drugu sol. S metalima srednje aktivnosti, kiselina reagira oslobađanjem molekularnog dušika. U neaktivnom stanju, reakcija se nastavlja oslobađanjem dinitričnog oksida. Najčešće se u jednoj reakciji formira nekoliko produkata redukcije sumpora. Primjeri reakcija su predloženi u grafičkoj aplikaciji ispod.
Reakcije s koncentriranom dušičnom kiselinom
U ovom slučaju, azot takođe deluje kao oksidaciono sredstvo. Sve reakcije završavaju stvaranjem soli i oslobađanjem dušikovog oksida. U grafičkoj aplikaciji predložene su sheme toka redoks reakcija. Istovremeno, reakcija carske vode s nisko aktivnim elementima zaslužuje posebnu pažnju. Takva interakcija kiselina sa metalima je nespecifična.
Reaktivnost metala
Metali vrlo lako reaguju sa kiselinama, iako postoji nekoliko inertnih supstanci. To su plemeniti metali i elementi koji imaju visok standard elektrohemijskog potencijala. Postoji niz metala koji su izgrađeni na osnovu ovog indikatora. To se zove niz elektronegativnosti. Ako se metal nalazi lijevo od vodonika u njemu, tada može reagirati s razrijeđenom kiselinom.
Postoji samo jedan izuzetak: gvožđe 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 vodonika u elektrohemijskom nizu aktivnosti ne mogu reagirati s anorganskom kiselinom, uključujući razrijeđenu sumpornu kiselinu. Postoje dva izuzetka od pravila: ovi metali se rastvaraju u koncentrovanoj i razrijeđenoj dušičnoj kiselini i carskoj vodici. Samo rodijum, rutenijum, iridijum i osmijum se ne mogu rastvoriti u poslednjem.
