ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕКОТОРЫХ МЕТАЛЛОВ С ВОДНЫМИ РАСТВОРАМИ ЩЕЛОЧЕЙ

Щелочами металлы окисляться не могут, так как ионы щелочных металлов – одни из самых слабых окислителей в водных растворах. Однако в присутствии щелочей окисляющее действие воды может значительно возрастать. При окислении металлов водой образуется гидроксид и водород. Если характер оксида и гидроксида амфотерный, то они будут растворяться в щелочном растворе. В результате пассивные в чистой воде металлы могут энергично взаимодействовать с растворами щелочей.

Такое поведение характерно для следующей группы металлов:

Be, Al, Ga, Zn, Sn, Pb, Cr

На поверхности этих металлов присутствуют естественные оксидные пленки, нерастворимые в воде. При обычных условиях и даже при нагревании они защищают металл от контакта с ионами H⁺ и, следовательно, от возможности окисления.

Оксидные пленки этих металлов обладают амфотерными свойствами (способны реагировать как с кислотами, так и с щелочами) и химически растворяются щелочами:

Al₂O₃ + 2 NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

После растворения амфотерного оксида в щелочи металл реагирует с водой по схеме взаимодействия активного металла. При этом происходит образование амфотерного гидроксида:

2 Al + 6 H₂O → 2 Al(OH)₃↓ + 3 H₂↑    (1)

Но на этом процесс не останавливается, далее следует взаимодействие амфотерного гидроксида со щелочью:

2 Al(OH)₃ + 2 NaOH → 2 Na[Al(OH)₄]   (2)

Образуется гидроксокомплекс, в котором число гидроксильных групп OH^- соответствует координационному числу (КЧ) иона металла. Для алюминия КЧ=4.

Суммарный процесс [(1)+(2)] взаимодействия алюминия с раствором щелочи можно выразить следующим уравнением:

2 Al + 6 H₂O + 2 NaOH → 2 Na[Al(OH)₄] + 3 H₂

Таким образом, роль окислителя выполняют ионы водорода H⁺ из воды. Щелочь создает условия протекания этого процесса химически, растворяя сначала оксидную пленку, а затем и амфотерный гидроксид.

© Е.А. Нуднoва, М.В. Андрюxова

К следующему разделу
К оглавлению