De chemische reactie van een zuur met een metaal is specifiek voor deze klassen van verbindingen. In zijn loop wordt het waterstofproton hersteld en, samen met het zure anion, vervangen door een metaalkation. Dit is een voorbeeld van een zoutvormende reactie, hoewel er verschillende soorten interacties zijn die dit principe niet volgen. Ze verlopen als redox en gaan niet gepaard met waterstofontwikkeling.
Principes van reacties van zuren met metalen
Alle reacties van een anorganisch zuur met een metaal leiden tot de vorming van zouten. De enige uitzondering is misschien de reactie van het edelmetaal met aqua regia, een mengsel van zoutzuur en salpeterzuur. Elke andere interactie van zuren met metalen leidt tot de vorming van een zout. Als het zuur noch geconcentreerd zwavelzuur noch salpeterzuur is, wordt moleculaire waterstof als product afgesplitst.
Maar wanneer geconcentreerd zwavelzuur reageert, verloopt de interactie met metalen volgens het principe van een redoxproces. Daarom werden twee soorten interacties experimenteel onderscheiden, typischmetalen en sterke anorganische zuren:
- reactie van metalen met verdunde zuren;
- interactie met geconcentreerd zuur.
Reacties van het eerste type gaan door met elk zuur. De enige uitzonderingen zijn geconcentreerd zwavelzuur en salpeterzuur van elke concentratie. Ze reageren volgens het tweede type en leiden tot de vorming van zouten en reductieproducten van zwavel en stikstof.
Typische reacties van zuren met metalen
Metalen die zich links van waterstof in de standaard elektrochemische reeks bevinden, reageren met verdund zwavelzuur en andere zuren van verschillende concentraties, met uitzondering van salpeterzuur, om een zout te vormen en moleculaire waterstof vrij te maken. Metalen die zich rechts van waterstof in de elektronegativiteitsreeks bevinden, kunnen niet reageren met de bovengenoemde zuren en hebben alleen interactie met salpeterzuur, ongeacht de concentratie, met geconcentreerd zwavelzuur en met koningswater. Dit is een typische interactie van zuren met metalen.
Reacties van metalen met geconcentreerd zwavelzuur
Wanneer het zwavelzuurgeh alte in de oplossing meer dan 68% is, wordt het als geconcentreerd beschouwd en interageert het met metalen links en rechts van waterstof. Het principe van de reactie met metalen met verschillende activiteit wordt getoond in de onderstaande foto. Hier is het oxidatiemiddel het zwavelatoom in het sulfaatanion. Het wordt gereduceerd tot waterstofsulfide, 4-waardig oxide of tot moleculaire zwavel.
Reacties met verdund salpeterzuur
Verdundsalpeterzuur reageert met metalen die zich links en rechts van waterstof bevinden. Tijdens de reactie met actieve metalen wordt ammoniak gevormd, dat onmiddellijk oplost en een interactie aangaat met het nitraatanion, waardoor een ander zout wordt gevormd. Bij metalen met een gemiddelde activiteit reageert het zuur met het vrijkomen van moleculaire stikstof. Bij inactief verloopt de reactie met de afgifte van distikstofoxide. Meestal worden in één reactie meerdere zwavelreductieproducten gevormd. Voorbeelden van reacties worden voorgesteld in de onderstaande grafische toepassing.
Reacties met geconcentreerd salpeterzuur
In dit geval werkt stikstof ook als oxidatiemiddel. Alle reacties eindigen met de vorming van zout en het vrijkomen van stikstofmonoxide. Schema's van het verloop van redoxreacties worden voorgesteld in de grafische toepassing. Tegelijkertijd verdient de reactie van aqua regia met laagactieve elementen speciale aandacht. Een dergelijke interactie van zuren met metalen is niet-specifiek.
Reactiviteit van metalen
Metalen reageren vrij gemakkelijk met zuren, hoewel er een paar inerte stoffen zijn. Dit zijn edelmetalen en elementen met een hoog elektrochemisch potentieel. Er zijn een aantal metalen die op basis van deze indicator zijn gebouwd. Het wordt de elektronegativiteitsreeks genoemd. Als het metaal zich links van waterstof bevindt, kan het reageren met verdund zuur.
Er is maar één uitzondering: ijzer enaluminium kan vanwege de vorming van driewaardige oxiden op hun oppervlak niet reageren met zuur zonder verwarming. Als het mengsel wordt verwarmd, komt aanvankelijk de oxidefilm van het metaal in de reactie en lost het vervolgens op in het zuur zelf. Metalen die zich rechts van waterstof in de elektrochemische reeks van activiteit bevinden, kunnen niet reageren met anorganisch zuur, inclusief verdund zwavelzuur. Er zijn twee uitzonderingen op de regel: deze metalen lossen op in geconcentreerd en verdund salpeterzuur en koningswater. Alleen rhodium, ruthenium, iridium en osmium kunnen daarin niet worden opgelost.
