Растворение металлов

Промышленность пытается получить металлы в чистом виде, извлекая их из руд. Однако гораздо чаще химики переводят металлы в соединения. Некоторые (например, натрий и калий) настолько активны, что реагируют даже с водой. Другие золото, платина настолько благородны, что на них действует только царская вода (смесь концентрированной азотной (V) и соляной кислот). Несколько из следующих экспериментов позволят вам увидеть поведение металлов при их растворении (распространенное заблуждение о металлах состоит в том, что растворение — это чисто физический процесс, и если при переходе вещества в раствор происходит химическая реакция, то это растворение ).

Растворение металлов – алюминий

Первый эксперимент позволит наблюдать за изменениями, происходящими при обработке металлического алюминия соляной кислотой HCl и основанием натрия NaOH (фото 1). Наполнив пробирки растворами, бросьте в них кусочки очищенной алюминиевой проволоки. В обеих пробирках на поверхности металла выделяются пузырьки газа (фото 2). Это водород, образующийся в реакциях:

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

2Al + 2NaOH + 6H₂О → 2Na [Al (ОН)₄] + 3Н₂

При реакции алюминия с соляной кислотой образуется хлорид алюминия, а с гидроксидом натрия – комплексное соединение, называемое тетрагидроксиалюминатом натрия. Алюминий — амфотерный металл, реагирующий как с кислотами, так и с основаниями.

Растворение металлов – цинк

В следующем тесте растворим металлический цинк в соляной кислоте HCl (фото 3). В две пробирки налейте немного раствора HCl и бросьте в них очищенные цинковые пластины. На поверхности металла медленно образуются пузырьки газа (фото 4):

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Выделение водорода на поверхности чистого цинка очень затруднено. После добавления в одну из пробирок нескольких капель раствора сульфата меди (II) CuSO₄ (фото 5) скорость выделения водорода увеличивается. Явление обусловлено отложением металлической меди на поверхности цинка (цинк, как более активный металл, вытесняет медь из раствора его солей), о чем свидетельствует явное потемнение цинковой пластины (фото 6 и 7). Создаются локальные гальванические элементы, что облегчает переход цинка в раствор, а на осажденной меди выделяется водород.

Растворение металлов – медь

В третьем эксперименте мы проверим поведение металлической меди по отношению к соляной кислоте HCl и азотной (V) HNO.₃ (фото 8). Кусочки медной проволоки (предварительно тщательно очищенные от потускнения) поместите в две пробирки с растворами кислот. Пока в пробирке с раствором соляной кислоты признаков реакции нет, в пробирке с раствором азотной кислоты (V) начинается интенсивное газовыделение и содержимое окрашивается в синий цвет (фото 9). Над поверхностью раствора скапливаются газы бурого цвета (фото 10).

Медь является полудрагоценным металлом, а это значит, что она не реагирует с кислотами с выделением водорода (нет признаков реакции с HCl). Однако на него действуют окисляющие кислоты (реакция с HNO₃); однако в этом случае водород не выделяется. В процессе получается смесь продуктов:

3Cu+8HNO₃ → 3Cu(НЕТ₃)₂ + 2НО + 4Ч₂O

С + 4HNO₃ → С (НЕТ₃)₂ + 2НО₂ + 2H₂O

Образующиеся оксиды азота реагируют с кислородом и димеризуются (две молекулы соединяются друг с другом), создавая смесь газов коричневого цвета. Гидратированные ионы меди (II) ответственны за синюю окраску раствора.