Hapon kemiallinen reaktio metallin kanssa on ominaista näille yhdisteluokille. Sen aikana vetyprotoni palautuu ja korvataan yhdessä happoanionin kanssa metallikationilla. Tämä on esimerkki suolaa muodostavasta reaktiosta, vaikka on olemassa useita vuorovaikutustyyppejä, jotka eivät noudata tätä periaatetta. Ne etenevät redox-muodossa, eikä niihin liity vedyn kehittymistä.
Happojen ja metallien reaktioiden periaatteet
Kaikki epäorgaanisen hapon reaktiot metallin kanssa johtavat suolojen muodostumiseen. Ainoa poikkeus on kenties jalometallin reaktio aqua regian, suola- ja typpihapon seoksen, kanssa. Mikä tahansa muu happojen vuorovaikutus metallien kanssa johtaa suolan muodostumiseen. Jos happo ei ole väkevää rikki- eikä typpihappoa, molekyylivety hajoaa tuotteena.
Mutta kun väkevä rikkihappo reagoi, vuorovaikutus metallien kanssa tapahtuu redox-prosessin periaatteen mukaisesti. Siksi kokeellisesti erotettiin kahden tyyppisiä vuorovaikutuksia, tyypillisiämetallit ja vahvat epäorgaaniset hapot:
- metallien reaktio laimennettujen happojen kanssa;
- vuorovaikutus väkevän hapon kanssa.
Ensimmäisen tyypin reaktiot etenevät millä tahansa hapolla. Ainoat poikkeukset ovat tiivistetty rikkihappo ja typpihappo minkä tahansa pitoisuuden mukaan. Ne reagoivat toisen tyypin mukaan ja johtavat suolojen ja rikin ja typen pelkistystuotteiden muodostumiseen.
Tyypillisiä happojen reaktioita metallien kanssa
Sähkökemiallisen standardisarjan vedyn vasemmalla puolella olevat metallit reagoivat laimean rikkihapon ja muiden eripitoisten happojen kanssa typpihappoa lukuun ottamatta muodostaen suolaa ja vapauttaen molekyylivetyä. Elektronegatiivisuussarjassa vedyn oikealla puolella olevat metallit eivät voi reagoida yllä olevien happojen kanssa ja ovat vuorovaikutuksessa vain typpihapon kanssa sen pitoisuudesta riippumatta, väkevän rikkihapon ja aqua regian kanssa. Tämä on tyypillinen happojen vuorovaikutus metallien kanssa.
Metallien reaktiot väkevän rikkihapon kanssa
Kun liuoksen rikkihappopitoisuus on yli 68 %, sitä pidetään väkevänä ja se on vuorovaikutuksessa vedyn vasemmalla ja oikealla puolella olevien metallien kanssa. Reaktion periaate eri aktiivisten metallien kanssa on esitetty alla olevassa kuvassa. Tässä hapettava aine on sulfaattianionin rikkiatomi. Se pelkistetään rikkivedyksi, 4-arvoiseksi oksidiksi tai molekyylirikiksi.
Reaktiot laimean typpihapon kanssa
laimennettutyppihappo reagoi metallien kanssa, jotka sijaitsevat vedyn vasemmalla ja oikealla puolella. Reaktion aikana aktiivisten metallien kanssa muodostuu ammoniakkia, joka liukenee välittömästi ja on vuorovaikutuksessa nitraattianionin kanssa muodostaen toisen suolan. Keskiaktiivisten metallien kanssa happo reagoi molekyylitypen vapautumisen kanssa. Inaktiivisena reaktio etenee vapauttamalla dityppioksidia. Useimmiten yhdessä reaktiossa muodostuu useita rikin pelkistystuotteita. Esimerkkejä reaktioista on ehdotettu alla olevassa graafisessa sovelluksessa.
Reaktiot väkevän typpihapon kanssa
Tässä tapauksessa typpi toimii myös hapettavana aineena. Kaikki reaktiot päättyvät suolan muodostumiseen ja typpioksidin vapautumiseen. Graafisessa sovelluksessa on esitetty kaavioita redox-reaktioiden kulusta. Samaan aikaan aqua regian reaktio vähäaktiivisten alkuaineiden kanssa ansaitsee erityistä huomiota. Tällainen happojen vuorovaikutus metallien kanssa on epäspesifistä.
Metallien reaktiivisuus
Metallit reagoivat melko helposti happojen kanssa, vaikka niissä on muutamia inerttejä aineita. Nämä ovat jalometalleja ja alkuaineita, joilla on korkea standardi sähkökemiallinen potentiaali. On olemassa useita metalleja, jotka on rakennettu tämän indikaattorin perusteella. Sitä kutsutaan elektronegatiivisuussarjaksi. Jos metalli sijaitsee siinä vedyn vasemmalla puolella, se pystyy reagoimaan laimean hapon kanssa.
On vain yksi poikkeus: rauta jaalumiini ei voi reagoida hapon kanssa ilman kuumennusta, koska niiden pinnalle muodostuu 3-arvoisia oksideja. Jos seosta kuumennetaan, metallin oksidikalvo tulee aluksi reaktioon ja sitten liukenee itse happoon. Sähkökemiallisessa aktiivisuussarjassa vedyn oikealla puolella sijaitsevat metallit eivät voi reagoida epäorgaanisen hapon, mukaan lukien laimean rikkihapon, kanssa. Säännöstä on kaksi poikkeusta: nämä metallit liukenevat väkevään ja laimeaan typpihappoon ja aqua regiaan. Vain rodiumia, ruteenia, iridiumia ja osmiumia ei voida liuottaa jälkimmäiseen.
