활성 금속에는 cu가 포함됩니다. 활성 금속

일련의 전압에서 어떤 정보를 얻을 수 있습니까?

다양한 전압 금속이 널리 사용됩니다. 무기화학. 특히, 많은 반응의 결과와 구현 가능성은 NRN에서 일부 금속의 위치에 따라 다릅니다. 이 문제에 대해 더 자세히 논의해 보겠습니다.

금속과 산의 상호 작용

수소 왼쪽의 일련의 전압에 있는 금속은 비산화제인 산과 반응합니다. H 오른쪽의 ERN에 위치한 금속은 산-산화제(특히 HNO 3 및 농축 H 2 SO 4)와만 상호 작용합니다.

실시예 1. 아연은 수소 왼쪽의 NER에 위치하므로 거의 모든 산과 반응할 수 있습니다.

Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2

Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2

실시예 2. 구리는 H 오른쪽의 ERN에 있습니다. 이 금속은 "일반" 산(HCl, H 3 PO 4 , HBr, 유기산)과 반응하지 않지만 산화성 산(질소, 진한 황산)과 상호 작용합니다.

Cu + 4HNO 3 (농축) = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Cu + 2H 2 SO 4 (진한) = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

나는 주목한다 중요한 포인트: 금속이 산화성 산과 상호작용할 때 수소가 방출되지 않고 일부 다른 화합물이 방출됩니다. 이것에 대해 더 읽을 수 있습니다!

금속과 물의 상호 작용

Mg 왼쪽의 일련의 전압에 위치한 금속은 이미 실온에서 물과 쉽게 반응하여 수소를 방출하고 알칼리 용액을 형성합니다.

실시예 3. 나트륨, 칼륨, 칼슘은 물에 쉽게 용해되어 알칼리 용액을 형성합니다.

2Na + 2H 2 O \u003d 2NaOH + H 2

2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2

Ca + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + H 2

수소에서 마그네슘(포함)까지의 전압 범위에 위치한 금속은 경우에 따라 물과 상호 작용하지만 반응에는 특정 조건이 필요합니다. 예를 들어, 알루미늄과 마그네슘은 금속 표면에서 산화막을 제거한 후에야 H 2 O와 상호 작용하기 시작합니다. 철은 실온에서 물과 반응하지 않지만 수증기와 상호 작용합니다. 코발트, 니켈, 주석, 납은 실온에서뿐만 아니라 가열될 때도 H 2 O와 실질적으로 상호 작용하지 않습니다.

ERN 오른쪽에 위치한 금속(은, 금, 백금)은 어떠한 경우에도 물과 반응하지 않습니다.

염 수용액과 금속의 상호작용

우리는 다음과 같은 유형의 반응에 대해 이야기할 것입니다.

금속(*) + 금속염(**) = 금속(**) + 금속염(*)

이 경우 별표는 금속의 원자가가 아니라 산화 정도를 나타내는 것이 아니라 단순히 금속 1번과 금속 2번을 구별할 수 있게 해준다는 점을 강조하고 싶습니다.

이러한 반응이 일어나려면 세 가지 조건이 동시에 충족되어야 합니다.

공정에 포함된 염은 물에 용해되어야 합니다(이것은 용해도 표를 사용하여 쉽게 확인할 수 있음).
금속(*)은 금속(**) 왼쪽의 일련의 전압에 있어야 합니다.
금속(*)은 물과 반응하지 않아야 합니다(ERN에서도 쉽게 확인할 수 있음).

실시예 4. 몇 가지 반응을 살펴보겠습니다.

Zn + CuSO 4 \u003d ZnSO 4 + Cu

K + Ni(NO 3) 2 ≠

첫 번째 반응은 구현하기 쉽고 위의 모든 조건이 충족됩니다. 황산구리는 물에 용해되고 아연은 구리 왼쪽의 ERN에 있으며 Zn은 물과 반응하지 않습니다.

두 번째 반응은 첫 번째 조건이 충족되지 않기 때문에 불가능합니다(황화구리(II)는 물에 거의 녹지 않음). 세 번째 반응은 납이 철(NRN 오른쪽에 위치)보다 덜 활성인 금속이기 때문에 실현 가능하지 않습니다. 마지막으로, 네 번째 공정은 칼륨이 물과 반응할 때 니켈 침전을 일으키지 않습니다. 생성된 수산화칼륨은 염 용액과 반응할 수 있지만 이것은 완전히 다른 과정입니다.

질산염의 열분해 과정

질산염은 질산의 염이라는 것을 상기시켜 드리겠습니다. 모든 질산염은 가열하면 분해되지만 분해 생성물의 조성은 다를 수 있습니다. 조성은 일련의 응력에서 금속의 위치에 의해 결정됩니다.

마그네슘 왼쪽에 있는 NER에 위치한 금속의 질산염은 가열될 때 해당하는 아질산염과 산소를 형성합니다.

2KNO 3 \u003d 2KNO 2 + O 2

Mg에서 Cu까지의 일련의 전압에 위치한 금속 질산염의 열분해 동안 금속 산화물, NO 2 및 산소가 형성됩니다.

2Cu(NO 3) 2 \u003d 2CuO + 4NO 2 + O 2

마지막으로, 활성이 가장 낮은 금속(구리 오른쪽의 NER에 위치)의 질산염이 분해되는 동안 금속, 이산화질소 및 산소가 형성됩니다.

금속의 전기화학적 활성 계열(일련의 전압, 일련의 표준전극전위) - 금속 양이온 환원 반쪽반응 Me n+ : Me n+ + nē → Me 에 해당하는 표준 전기화학적 전위 φ 0 가 증가하는 순서로 금속이 배열되는 순서

금속 활동 시리즈의 실용화

염 및 산 수용액과의 반응에서 금속의 화학적 활성을 비교 평가하고 전기 분해 중 음극 및 양극 공정을 평가하기 위해 실제로 여러 전압이 사용됩니다.

수소의 왼쪽에 있는 금속은 오른쪽에 있는 금속보다 더 강한 환원제입니다. 수소는 염 용액에서 후자를 대체합니다. 예를 들어 Zn + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu 상호작용은 순방향으로만 가능합니다.
수소 왼쪽에 있는 금속은 비산화성 산 수용액과 상호작용할 때 수소를 대체합니다. 가장 활동적인 금속(알루미늄까지 포함) - 그리고 물과 상호 작용할 때.
수소 오른쪽에 있는 금속은 정상적인 조건에서 비산화성 산 수용액과 상호 작용하지 않습니다.
전기분해 동안 수소 오른쪽에 있는 금속이 음극에서 방출됩니다. 중간 활성 금속의 감소는 수소 방출을 동반합니다. 가장 활성이 높은 금속(알루미늄까지)은 정상적인 조건에서 염 수용액에서 분리할 수 없습니다.

알칼리 금속이 가장 활동적인 것으로 간주됩니다.

리튬;
나트륨;
칼륨;
루비듐;
세슘;
프랑슘.

모든 금속은 산화환원 활성에 따라 금속의 전기화학적 전압 계열(금속이 표준 전기화학적 전위가 증가하는 순서로 배열되기 때문에) 또는 금속의 활성 계열이라고 하는 계열로 결합됩니다.

Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H 2 , Cu, Hg, Ag, Рt, Au

반응성이 가장 높은 금속은 수소까지 활성도가 높은 순으로 금속이 왼쪽에 위치할수록 활성도가 높아집니다. 활동 시리즈에서 수소 옆에 있는 금속은 비활성으로 간주됩니다.

알류미늄

알루미늄은 은백색입니다. 알루미늄의 주요 물리적 특성은 가벼움, 높은 열 및 전기 전도성입니다. 자유 상태에서 공기에 노출되면 알루미늄은 강한 산화막 Al 2 O 3 로 덮여 있어 농축된 산에 강합니다.

알루미늄은 p 계열 금속에 속합니다. 외부 에너지 준위의 전자 구성은 3s 2 3p 1 입니다. 화합물에서 알루미늄은 "+3"과 같은 산화 상태를 나타냅니다.

알루미늄은 이 원소의 용융 산화물을 전기분해하여 얻습니다.

2Al 2 O 3 \u003d 4Al + 3O 2

그러나 제품의 낮은 수율로 인해 Na 3 와 Al 2 O 3 혼합물을 전기분해하여 알루미늄을 얻는 방법이 더 많이 사용됩니다. 반응은 960C로 가열되고 촉매 존재(불화물(AlF 3 , CaF 2 등)) 하에 진행되는 반면, 알루미늄은 캐소드에서 방출되고 산소는 애노드에서 방출됩니다.

알루미늄은 표면(1)에서 산화막을 제거한 후 물과 상호 작용할 수 있고 단순한 물질(산소, 할로겐, 질소, 황, 탄소)(2-6), 산(7) 및 염기(8)와 상호 작용할 수 있습니다.

2Al + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2 (1)

2Al + 3 / 2O 2 \u003d Al 2 O 3 (2)

2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3 (3)

2Al + N 2 = 2AlN (4)

2Al + 3S \u003d Al 2 S 3 (5)

4Al + 3C \u003d Al 4 C 3 (6)

2Al + 3H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 (7)

2Al + 2NaOH + 3H 2 O \u003d 2Na + 3H 2 (8)

칼슘

자유 형태의 Ca는 은백색 금속입니다. 공기에 노출되면 즉시 노란색 필름으로 덮이는데, 이는 공기 구성 요소와의 상호 작용의 산물입니다. 칼슘은 상당히 단단한 금속이며 입방 면심 결정 격자를 가지고 있습니다.

외부 에너지 준위의 전자 구성은 4s 2 입니다. 그 화합물에서 칼슘은 "+2"와 같은 산화 상태를 나타냅니다.

칼슘은 용융염, 대부분 염화물을 전기분해하여 얻습니다.

CaCl 2 \u003d Ca + Cl 2

칼슘은 물에 용해되어 강한 염기성 특성을 나타내는 수산화물(1), 산소와 반응(2), 산화물 형성, 비금속과 상호작용(3-8), 산(9)에 용해될 수 있습니다.

Ca + H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + H 2 (1)

2Ca + O 2 \u003d 2CaO (2)

Ca + Br 2 \u003d CaBr 2 (3)

3Ca + N 2 \u003d Ca 3 N 2 (4)

2Ca + 2C = Ca 2 C 2 (5)

2Ca + 2P = Ca 3 P 2 (7)

Ca + H 2 \u003d CaH 2 (8)

Ca + 2HCl \u003d CaCl 2 + H 2 (9)

철 및 그 화합물

철은 회색 금속입니다. 순수한 형태로 매우 부드럽고 가단성이 있으며 연성입니다. 외부 에너지 준위의 전자 구성은 3d 6 4s 2 입니다. 그 화합물에서 철은 산화 상태 "+2" 및 "+3"을 나타냅니다.

금속 철은 수증기와 반응하여 혼합 산화물 (II, III) Fe 3 O 4를 형성합니다.

3Fe + 4H 2 O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4H 2

공기 중에서 철은 특히 습기가 있을 때 쉽게 산화됩니다(녹슬음).

3Fe + 3O 2 + 6H 2 O \u003d 4Fe (OH) 3

다른 금속과 마찬가지로 철은 할로겐(1)과 같은 단순한 물질과 반응하고 산(2)에 용해됩니다.

Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2 (2)

철은 수산화철(II), 수산화철(III), 염, 산화물 등 여러 산화 상태를 나타내기 때문에 전체 범위의 화합물을 형성합니다. 따라서 철(II) 수산화물은 공기 접근 없이 철(II) 염에 대한 알칼리 용액의 작용으로 얻을 수 있습니다.

FeSO 4 + 2NaOH \u003d Fe (OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4

수산화철(II)은 산에 용해되고 산소가 있는 경우 수산화철(III)로 산화됩니다.

철(II) 염은 환원제의 특성을 나타내며 철(III) 화합물로 전환됩니다.

산화철(III)은 산소에서 철을 연소시켜 얻을 수 없으며, 이를 얻기 위해서는 황화철을 태우거나 다른 철염을 소성해야 합니다.

4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

2FeSO 4 \u003d Fe 2 O 3 + SO 2 + 3H 2 O

철(III) 화합물은 약한 산화 특성을 나타내며 강력한 환원제로 OVR에 들어갈 수 있습니다.

2FeCl 3 + H 2 S \u003d Fe (OH) 3 ↓ + 3NaCl

철강 생산

강철 및 주철은 철과 탄소의 합금이며 강철의 탄소 함량은 최대 2%이고 주철의 탄소 함량은 2-4%입니다. 철강 및 주철에는 철강 - Cr, V, Ni 및 주철 - Si와 같은 합금 첨가제가 포함되어 있습니다.

강에는 다양한 종류가 있으므로 용도에 따라 구조용, 스테인리스강, 공구강, 내열강, 극저온강으로 구분됩니다. 화학 조성에 따라 탄소(저, 중 및 고 탄소)와 합금(저, 중 및 고 합금)이 구별됩니다. 구조에 따라 오스테나이트, 페라이트, 마르텐사이트, 펄라이트 및 베이나이트 강이 구별됩니다.

철강은 많은 산업 분야에서 사용됩니다. 국가 경제건설, 화학, 석유 화학, 보안과 같은 환경, 운송 에너지 및 기타 산업.

주철의 탄소 함량 형태-시멘타이트 또는 흑연 및 그 양에 따라 여러 유형의 주철이 구별됩니다. 흰색(시멘타이트 형태의 탄소 존재로 인한 파단의 밝은 색), 회색 (흑연 형태의 탄소 존재로 인한 회색 균열), 가단성 및 내열성. 주철은 매우 부서지기 쉬운 합금입니다.

주철의 적용 분야는 광범위합니다. 예술적 장식(울타리, 문), 차체 부품, 배관 장비, 가정 용품(팬)은 주철로 만들어지며 자동차 산업에 사용됩니다.

문제 해결의 예

실시예 1

운동

26.31g의 마그네슘과 알루미늄 합금을 염산에 용해시켰다. 이 경우 31.024리터의 무색 가스가 방출되었습니다. 합금에서 금속의 질량 분율을 결정하십시오.

해결책

두 금속 모두 염산과 반응할 수 있으며 그 결과 수소가 방출됩니다.

Mg + 2HCl \u003d MgCl 2 + H 2

2Al + 6HCl \u003d 2AlCl 3 + 3H 2

방출된 수소의 총 몰수를 구하십시오.

v(H 2) \u003d V(H 2) / V m

v (H 2) \u003d 31.024 / 22.4 \u003d 1.385 mol

물질 Mg의 양을 x mol, Al을 y mol이라고 하자. 그런 다음 반응 방정식을 기반으로 총 수소 몰 수에 대한 식을 작성할 수 있습니다.

x + 1.5y = 1.385

우리는 혼합물의 금속 질량을 표현합니다.

그러면 혼합물의 질량은 다음 방정식으로 표현됩니다.

24x + 27y = 26.31

우리는 방정식 시스템을 얻었습니다.

x + 1.5y = 1.385

24x + 27y = 26.31

그것을 해결하자:

33.24 -36년 + 27년 \u003d 26.31

v(Al) = 0.77몰

v(Mg) = 0.23mol

그런 다음 혼합물의 금속 질량:

m (Mg) \u003d 24 × 0.23 \u003d 5.52g

m(Al) \u003d 27 × 0.77 \u003d 20.79g

혼합물에서 금속의 질량 분율을 찾으십시오.

ώ = m(Me)/m 합 ×100%

ώ(Mg) = 5.52 / 26.31 × 100% = 20.98%

ώ(Al) = 100 - 20.98 = 79.02%

대답

합금의 금속 질량 분율: 20.98%, 79.02%

표준 전극 전위의 전체 시리즈에서 일반 방정식에 해당하는 전극 프로세스만 골라낸다면

그런 다음 일련의 금속 응력을 얻습니다. 이 시리즈에는 금속 외에도 수소가 항상 포함되어 있어 산 수용액에서 수소를 대체할 수 있는 금속을 확인할 수 있습니다.

표 19

가장 중요한 금속에 대한 여러 응력이 표에 나와 있습니다. 19. 일련의 전압에서 금속의 위치는 표준 조건에서 수용액에서 상호작용을 산화환원하는 능력을 특징으로 합니다. 금속 이온은 산화제이며 금속은 단순 물질- 복원자. 동시에 금속이 일련의 전압에 더 많이 위치할수록 수용액의 산화제는 이온이 강하고 그 반대도 마찬가지입니다. 금속이 시리즈의 시작 부분에 가까울수록 환원력이 강해집니다. 특성은 단순 물질 - 금속에 의해 나타납니다.

전극 공정 전위

중성 매체에서는 B입니다(273페이지 참조). -0.41V보다 훨씬 더 음의 전위를 갖는 시리즈 시작 부분의 활성 금속은 물에서 수소를 대체합니다. 마그네슘은 뜨거운 물에서 수소만을 대체합니다. 마그네슘과 카드뮴 사이에 위치한 금속은 일반적으로 물에서 수소를 대체하지 않습니다. 이러한 금속의 표면에는 보호 효과가 있는 산화막이 형성됩니다.

마그네슘과 수소 사이에 위치한 금속은 산성 용액에서 수소를 대체합니다. 동시에 일부 금속의 표면에도 보호막이 형성되어 반응을 억제합니다. 따라서 알루미늄의 산화막은 이 금속을 물뿐만 아니라 특정 산 용액에서도 내성을 갖도록 합니다. 납과 황산의 상호작용 중에 형성된 염은 불용성이며 금속 표면에 보호막을 생성하기 때문에 납은 그 이하 농도에서 황산에 용해되지 않습니다. 표면에 보호 산화물이나 염막이 존재하여 금속 산화가 심하게 억제되는 현상을 부동태(passivity)라고 하며, 이 경우 금속의 상태를 부동태(passive state)라고 합니다.

금속은 염 용액에서 서로를 대체할 수 있습니다. 이 경우 반응의 방향은 일련의 전압에서 상호 위치에 의해 결정됩니다. 이러한 반응의 특정 경우를 고려할 때 활성 금속은 물뿐만 아니라 모든 수용액에서도 수소를 대체한다는 점을 기억해야 합니다. 따라서 염 용액에서 금속의 상호 변위는 실제로 마그네슘 다음 행에 위치한 금속의 경우에만 발생합니다.

다른 금속에 의한 화합물의 금속 치환은 Beketov에 의해 처음으로 자세히 연구되었습니다. 그의 연구 결과로 그는 일련의 금속 응력의 원형인 변위 시리즈에서 화학적 활성에 따라 금속을 배열했습니다.

일련의 전압과 주기 시스템에서 일부 금속의 상호 위치는 언뜻보기에 서로 일치하지 않습니다. 예를 들어, 주기율표의 위치에 따라 칼륨의 반응성은 나트륨보다 커야 하고 나트륨은 리튬보다 커야 합니다. 일련의 전압에서 리튬이 가장 활동적이며 칼륨은 리튬과 나트륨의 중간 위치를 차지합니다. 주기율표에서의 위치에 따라 아연과 구리는 화학적 활성이 거의 같아야 하지만 일련의 전압에서 아연은 구리보다 훨씬 먼저 위치합니다. 이러한 불일치의 이유는 다음과 같습니다.

주기율표에서 특정 위치를 차지하는 금속을 비교할 때 화학적 활성(환원 능력)의 척도는 자유 원자의 이온화 에너지 값으로 간주됩니다. 실제로, 예를 들어 그룹 I의 주요 하위 그룹을 따라 위에서 아래로 전달할 때 주기율표원자의 이온화 에너지는 감소하는데, 이는 반지름의 증가(즉, 핵에서 외부 전자의 거리가 멀수록) 및 중간 전자 층에 의한 핵의 양전하 스크리닝 증가와 관련이 있습니다. 31). 따라서 칼륨 원자는 더 큰 화학적 활성을 나타냅니다. 회복 속성, - 나트륨 원자 및 나트륨 원자보다 - 훌륭한 활동리튬 원자보다

일련의 전압에서 금속을 비교할 때 화학적 활성의 측정은 고체 상태의 금속을 수용액에서 수화된 이온으로 전환하는 작업으로 간주됩니다. 이 작업은 원자화 에너지 - 금속 결정을 고립된 원자로 변환, 자유 금속 원자의 이온화 에너지 및 형성된 이온의 수화 에너지의 세 가지 용어의 합으로 나타낼 수 있습니다. 원자화 에너지는 주어진 금속의 결정 격자의 강도를 나타냅니다. 원자의 이온화 에너지 - 원자가 전자의 분리 -는 주기율표에서 금속의 위치에 의해 직접 결정됩니다. 수화 중에 방출되는 에너지는 이온의 전자 구조, 전하 및 반경에 따라 다릅니다.

전하가 같지만 반경이 다른 리튬 이온과 칼륨 이온은 전기장. 작은 리튬 이온 근처에서 생성된 필드는 큰 칼륨 이온 근처에서 필드보다 더 강할 것입니다. 이것으로부터 리튬 이온이 칼륨이 없는 것보다 더 많은 에너지를 방출하면서 수화된다는 것이 분명합니다.

따라서 고려 중인 변환 과정에서 에너지는 원자화 및 이온화에 소비되고 수화 중에 에너지가 방출됩니다. 총 에너지 소비가 낮을수록 전체 프로세스가 더 쉬워지고 주어진 금속이 일련의 전압 시작 부분에 더 가까워집니다. 그러나 총 에너지 균형의 세 가지 항 중 오직 하나만(이온화 에너지)만이 주기율표에서 금속의 위치에 의해 직접적으로 결정됩니다. 결과적으로, 일련의 전압에서 특정 금속의 상호 위치가 항상 주기 시스템에서의 위치와 일치할 것이라고 기대할 이유가 없습니다. 따라서 리튬의 경우 총 에너지 소비는 칼륨보다 적으며 이에 따라 리튬은 칼륨 이전의 일련의 전압에 있습니다.

구리와 아연의 경우, 자유 원자의 이온화를 위한 에너지 소비와 이온 수화 동안의 이득은 비슷합니다. 그러나 금속 구리는 아연보다 더 강한 결정 격자를 형성하는데, 이는 이러한 금속의 융점을 비교하면 알 수 있습니다. 아연은 에서 녹고 구리는 에서 녹습니다. 따라서 이러한 금속의 원자화에 소비되는 에너지는 상당히 다르며, 그 결과 구리의 경우 전체 공정에 대한 총 에너지 비용이 아연의 경우보다 훨씬 더 크며, 이는 이들 금속의 상대적 위치를 설명합니다. 전압 계열의 금속.

물에서 비수성 용매로 이동할 때 일련의 전압에서 금속의 상호 위치가 변경될 수 있습니다. 그 이유는 다양한 금속 이온의 용매화 에너지가 한 용매에서 다른 용매로 이동할 때 다른 방식으로 변하기 때문입니다.

특히, 구리 이온은 일부 유기 용매에서 매우 활발하게 용매화됩니다. 이것은 그러한 용매에서 구리가 수소까지의 일련의 전압에 위치하고 산성 용액에서 그것을 대체한다는 사실로 이어집니다.

따라서 원소의 주기적인 시스템과 달리 금속의 일련의 응력은 일반적인 규칙성을 반영하지 않으며, 이를 기반으로 금속의 화학적 특성에 대한 다양한 특성을 제공할 수 있습니다. 일련의 전압 엄격하게 정의된 조건에서 전기 화학 시스템 "금속 - 금속 이온"의 산화 환원 능력만을 특성화합니다. 여기에 제공된 값은 수용액, 온도 및 금속의 단위 농도(활성)를 나타냅니다. 이온.

전위차 "전극 물질 - 용액"은 물질(금속 및비금속) 이온의 형태로 용액으로 전달됩니다. 캐릭터이온 및 해당 물질의 OB 능력에 의해.

이 전위차를전극 전위.

그러나 이러한 전위차를 측정하는 직접적인 방법은존재하지 않으므로 다음과 관련하여 정의하기로 동의했습니다.소위 표준 수소 전극, 전위그 값은 조건부로 0으로 간주됩니다(종종기준 전극). 표준 수소 전극은 다음으로 구성됩니다.con과 함께 산성 용액에 담근 백금 판에서이온 농도 H + 1 mol/l 및 기체 제트로 세척표준 조건에서 수소.

표준 수소 전극에서 전위의 출현은 다음과 같이 상상할 수 있습니다. 백금에 흡착된 기체 수소는 원자 상태로 들어갑니다.

H22H.

판 표면에 형성된 원자 수소, 용액의 수소 이온 및 백금(전자!) 사이에 동적 평형 상태가 실현됩니다.

H H + + 전자.

전체 프로세스는 다음 방정식으로 표현됩니다.

H 2 2H + + 2e.

백금은 산화 환원에 참여하지 않습니다.그리고 과정이지만 원자 수소의 운반체일 뿐입니다.

금속 이온 농도가 1 mol / l인 염 용액에 담근 일부 금속 판이 표준 수소 전극에 연결되면 갈바니 전지가 얻어집니다. 이 요소의 기전력(EMF), 25 ° C에서 측정되며 일반적으로 E 0로 표시되는 금속의 표준 전극 전위를 특성화합니다.

H 2 / 2H + 시스템과 관련하여 일부 물질은 산화제로 작용하고 다른 물질은 환원제로 작용합니다. 현재 거의 모든 금속과 많은 비금속의 표준 전위가 얻어졌으며, 이는 전자를 제공하거나 포획하는 환원제 또는 산화제의 상대적 능력을 특징으로 합니다.

수소에 대하여 환원제 역할을 하는 전극의 전위는 "-"기호를, "+"기호는 산화제인 전극의 전위를 표시한다.

금속을 표준 전극 전위의 오름차순으로 정렬하면 소위 금속의 전기화학적 전압 계열:

Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, N a, M g, A l, M n, Zn, C r, F e, C d, Co, Ni, Sn, P b, H, Sb, V i , С u , Hg , А g , Р d , Р t , А u .

일련의 전압 특성 화학적 특성궤조.

1. 금속의 음극 전위가 클수록 환원 능력이 커집니다.

2. 각 금속은 염 용액에서 그 이후에 일련의 금속 응력을 받는 금속을 대체(복원)할 수 있습니다. 유일한 예외는 알칼리 및 알칼리 토금속이며 염 용액에서 다른 금속 이온을 환원시키지 않습니다. 이것은 이러한 경우 금속과 물의 상호 작용 반응이 더 빠른 속도로 진행되기 때문입니다.

3. 음의 표준 전극 전위를 갖는 모든 금속, 즉 수소의 왼쪽에 있는 일련의 금속 전압에 위치하며 산성 용액에서 수소를 대체할 수 있습니다.

제시된 시리즈는 수용액에서 금속 및 그 염의 거동을 특성화한다는 점에 유의해야합니다. 전위는 하나 또는 다른 이온과 용매 분자의 상호 작용 특성을 고려하기 때문입니다. 이것이 전기화학적 계열이 리튬으로 시작하는 반면, 화학적으로 더 활성인 루비듐과 칼륨은 리튬의 오른쪽에 위치하는 이유입니다. 이것은 다른 알칼리 금속 이온에 비해 리튬 이온 수화 과정의 예외적으로 높은 에너지 때문입니다.

표준 산화환원 전위의 대수적 값은 해당 산화 형태의 산화 활성을 특성화합니다. 따라서 표준 산화 환원 전위 값을 비교하면 이것이 산화 환원 반응이 진행됩니까? 아니면 산화 환원 반응이 진행됩니까?

따라서 할로겐화물 이온이 유리 할로겐으로 산화되는 모든 반쪽 반응

2 Cl - - 2 e \u003d C l 2 E 0 \u003d -1.36 V (1)

2 Br - -2e \u003d B r 2 E 0 \u003d -1.07 V (2)

2I - -2 e \u003d I 2 E 0 \u003d -0.54V (3)

산화납이 산화제로 사용될 때 표준 조건에서 실현될 수 있습니다( IV ) (E 0 = 1.46 V) 또는 과망간산 칼륨 (E 0 = 1.52 V). 중크롬산칼륨( E0 = 1.35 V) 반응 (2) 및 (3)만 수행할 수 있습니다. 마지막으로, 산화제로 질산의 사용( E0 = 0.96 V) 요오드화물 이온의 참여로 반쪽 반응만 허용합니다(3).

따라서 특정 산화환원 반응의 가능성을 평가하기 위한 정량적 기준은 산화 및 환원 반쪽 반응의 표준 산화환원 전위 간의 차이의 양의 값입니다.