Металдардың белсенділігі

Оқулық: Оспанова М.Қ., Аухадиева Қ.С., Белоусова Т.Г. Химия: 8-сынып. — Алматы: Мектеп, 2018. Мәтін — оқулық тақырыптары бойынша өз сөзімізбен жазылған конспект. Жақшадағы бет — параграфтың басталатын беті.

§11. Металдардың оттекпен және сумен әрекеттесуі (8-сынып, 42-б.)

Металдардың химиялық белсенділігі олардың электрон беру қабілетімен анықталады: атом сыртқы электрондарын неғұрлым оңай берсе, металл соғұрлым белсенді.

Оттекпен әрекеттесу. Белсенді металдар оттекпен қалыпты жағдайда-ақ әрекеттеседі (натрий, калий ауада тез тотығады, сондықтан керосин астында сақталады). Магний қыздырғанда жарқырап жанады: 2Mg + O₂ → 2MgO. Темір оттекте ұшқын шашып жанады: 3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄. Мыс қыздырғанда қараяды: 2Cu + O₂ → 2CuO. Алтын мен платина оттекпен әрекеттеспейді.

Сумен әрекеттесу. Сілтілік металдар (Li, Na, K) және кальций суық сумен әрекеттесіп, сілті мен сутек түзеді: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑; Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂↑. Калий натрийден де белсенді — сутек тұтанып кетеді.

Магний ыстық сумен баяу әрекеттеседі. Мырыш, темір сияқты орташа белсенді металдар тек қыздырылған су буымен әрекеттесіп, оксид түзеді: 3Fe + 4H₂O(бу) → Fe₃O₄ + 4H₂. Мыс, күміс, алтын сумен әрекеттеспейді.

Бақылаулар бойынша белсенділік қатары: K > Na > Ca > Mg > Zn > Fe > Cu > Ag > Au.

§12. Металдардың қышқыл ерітінділерімен әрекеттесуі (8-сынып, 44-б.)

Металдардың электрохимиялық кернеу қатары (белсенділік қатары): Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, (H₂), Cu, Hg, Ag, Pt, Au.

Қатарда сутекке дейін тұрған металдар тұз қышқылы мен сұйылтылған күкірт қышқылынан сутекті ығыстырады: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑; Mg + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂↑; Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑ (темір бұл жағдайда +2 тотығу дәрежесін көрсетеді).

Сутектен кейін тұрған металдар (Cu, Ag, Au) бұл қышқылдардан сутекті ығыстырмайды: Cu + HCl → реакция жүрмейді.

Реакция жылдамдығы металдың белсенділігіне байланысты: магнийде газ қарқынды бөлінеді, мырышта орташа, темірде баяу. Мұны газ көпіршіктерінің бөлінуі арқылы салыстыруға болады.

Ескерту: азот қышқылы мен концентрлі күкірт қышқылы металдармен басқаша әрекеттеседі — сутек бөлінбейді (бұл 9-сыныпта қарастырылады).

§13. Металдардың тұз ерітінділерімен әрекеттесуі (8-сынып, 47-б.)

Белсенді металл белсенділігі төмен металды оның тұзының ерітіндісінен ығыстырады. Ереже: қатарда сол жақта тұрған металл оң жақта тұрған металды тұзынан ығыстырады.

Мысалдар: Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu (темір шегеде қызғылт мыс қабаты түзіледі, ерітіндінің көк түсі әлсірейді); Zn + Pb(NO₃)₂ → Zn(NO₃)₂ + Pb («қорғасын ағашы»); Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag (мыс сымда күміс кристалдары, ерітінді көгереді).

Реакция жүрмейтін жағдай: Cu + ZnSO₄ → жүрмейді, өйткені мыс мырыштан белсенділігі төмен.

Маңызды шарттар: 1) тұз суда еритін болуы керек; 2) сумен әрекеттесетін өте белсенді металдарды (Na, K, Ca) алуға болмайды — олар алдымен сумен әрекеттесіп сілті түзеді, сілті тұзбен әрекеттесіп гидроксид тұнбасын береді, ал металл бөлінбейді.

Бұл реакциялар металдарды тұздарынан алу әдісі (гидрометаллургия) ретінде қолданылады.

§14. Металдардың жемірілуі және оның алдын алу (8-сынып, 50-б.)

Жемірілу (коррозия) — металдардың қоршаған ортаның әсерінен өздігінен бұзылуы. Темірдің жемірілуі тот басу деп аталады; тот — құрамы шамамен Fe₂O₃·nH₂O болатын қоңыр зат.

Тот басу үшін бір мезгілде су мен оттек қажет. Жалпы теңдеу: 4Fe + 3O₂ + 6H₂O → 4Fe(OH)₃. Тұздар (мысалы, қыста жолға себілетін ас тұзы) мен қышқыл орта жемірілуді жылдамдатады.

Тәжірибе: үш сынауықта темір шеге — 1) суда және ауада; 2) қайнатылған суда, бетінде май қабаты бар (оттек жоқ); 3) құрғақ ауада, кальций хлоридімен (ылғал жоқ). Тот тек бірінші сынауықта пайда болады.

Түрлері: химиялық жемірілу (құрғақ газдар әсерінен, жоғары температурада) және электрохимиялық жемірілу (электролит ерітіндісінде, екі түрлі металл түйіскенде).

Алдын алу тәсілдері: 1) қорғаныш қабаттар — бояу, лак, май, эмаль, пластмасса; 2) басқа металмен қаптау — мырыштау (мырыштанған темір), қалайылау (консерві банкасы), хромдау, никельдеу; 3) протекторлық қорғау — белсендірек металл (Zn, Mg) жалғанады, ол өзі жеміріліп, негізгі конструкцияны қорғайды (кеме корпусы, құбырлар); 4) жемірілмейтін құймалар — тот баспайтын болат (Fe + Cr + Ni); 5) ортаны өңдеу — ингибиторлар қосу, ылғалды азайту.

Жемірілу жыл сайын шығарылатын металдың едәуір бөлігін жояды, сондықтан оның алдын алудың экономикалық маңызы зор.

3-зертханалық тәжірибе. Металдардың қышқыл ерітінділерімен әрекеттесуі (8-сынып, 54-б.)

Үш сынауыққа мырыш, темір және мыс түйіршіктері салынады. Алдымен кернеу қатары бойынша қай металл қышқылмен әрекеттесетіні болжанады, содан кейін әрқайсысына 2 мл тұз немесе күкірт қышқылы ерітіндісі қосылады.

Бақылау: мырышта газ көпіршіктері тез бөлінеді, темірде баяу, мыста ешқандай өзгеріс жоқ. Теңдеулер: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑; Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑.

Қорытынды: газ бөліну жылдамдығы металдың кернеу қатарындағы орнына сәйкес; сутектен кейін тұрған мыс қышқылдан сутекті ығыстырмайды.