Химия - 8-9 класс

Вы знаете, что наиболее активные металлы, то есть металлы, атомы которых с особой легкостью отдают электроны, окисляются водой (§ 11.4). Свои электроны атомы металлов отдают атомам водорода молекул воды, так как эти атомы водорода несут частичный заряд Δ . Можно сказать и наоборот: атомы водорода молекул воды, испытывая недостаток в электронах, отнимают электроны у атомов металла. Атомы менее активных металлов, обладающие меньшей склонностью к отдаче электронов, не могут отдать электроны атомам водорода, входящим в состав молекул воды (не окисляются водой). Но существует частица, в которой атомы водорода несут существенно больший частичный заряд Δ , чем те же атомы в молекуле воды. Это ион оксония. Следовательно, с этими ионами должны реагировать атомы большего числа металлов, чем реагируют с молекулами воды. Так оно и есть: большинство металлов вступает в реакцию с растворами кислот. Например, поместив гранулу цинка (он с водой не реагирует – вспомните оцинкованные ведра) в пробирку с соляной кислотой, мы сразу же увидим, как в виде пузырьков выделяется водород. Каждый атом цинка отдает свои два электрона двум атомам водорода разных ионов оксония. Пары электронов, связывавшие атомы кислорода с такими атомами водорода, полностью переходят к атомам кислорода. В результате образуются двухзарядные ионы цинка, атомы водорода и молекулы воды:

Ионы цинка гидратируются , в свою очередь, атомы водорода объединяются в молекулы, а молекулы – в пузырьки газа, в виде которого водород и выделяется из раствора:

2H· = H₂

В итоге ионное уравнение этой реакции:

Zn + 2H₃O = Zn² _aq + H₂ + 2H₂O,

а " молекулярное " : Zn + 2(H₃O)Cl_р

= ZnCl_2р + H₂ , но раствор хлорида оксония – это раствор хлороводорода (соляная кислота), поэтому молекулярное уравнение этой реакции обычно записывают так:

Zn + 2HCl_р = ZnCl_2р + H₂

Электронный баланс:

Zn⁰ –2e^– = Zn^+II

2H^+I +2e^– = H⁰₂.

Таким образом, атомы водорода в степени окисления +I, входящие в состав ионов оксония, являются в этой реакции окислителями, а нейтральные атомы цинка – восстановителями.

Аналогичное поведение ионов оксония и ионов металлов, участвующих в таких реакциях, дает возможность поместить водород в ряд напряжений в соответствии с окислительной активностью иона оксония.

Таким образом,все металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода, реагируют с растворами кислот, " вытесняя " водород, из нихметаллы от лития до натрия, кроме того, реагируют и с водой (это не относится к азотной кислоте – с ней реакции протекают по-другому).

Металлы, стоящие в этом ряду правее водорода, с водой не реагируют и водород из растворов кислот не " вытесняют" . С некоторыми кислотами или смесями кислот эти металлы все же реагируют, но водород при этом все равно не выделяется.

Обратите внимание: с безводными кислотами металлы или не реагируют (например, с фосфорной), или реагируют совсем по-другому (например, с серной). С некоторыми такими реакциями вы познакомитесь при изучении химических свойств конкретных веществ.

В качестве примера использования шаблона для составления уравнения реакции рассмотрим реакцию алюминия с раствором бромоводорода (бромоводородной кислотой):

Исходные вещества	Al	HBr
Взаимодействие их с водой	Не реагирует	HBr + H2O = H3O + Br
Перечень частиц, оказавшихся в растворе (и не реагирующих с водой веществ) до начала реакции	Al, H3O , Br, H2O (Алюминий стоит в ряду напряжений левее водорода, следовательно, он окисляется ионами оксония.)
Ионное уравнение	2Al + 6H3O = 2Al3 + 6H2O + 3H2
Перечень частиц в растворе после завершения реакции	Al3, Br, H2O
Проверка	Эти частицы между собой не реагируют
" Молекулярное" уравнение	2Al + 6HBrp = 2AlBr3p + 3H2