** Substanțe anorganice

SUBSTANTE ANORGANICE

Metale - proprietăți chimice

 

Atomii metalelor au tendința de a ceda electroni și de a forma ioni pozitivi. Datorită faptului că formează ioni pozitivi, metalele au caracter electropozitiv. Caracterul electropozitiv, ca și reactivitatea metalelor variază de la un metal la altul. La aşezarea metalele în ordine descrescătoare a reactivităţii lor se obţine seria activităţii metalelor.

 

K
Ba
Ca
Na
Mg
Al
Mn
Zn
Cr
Fe
Ni
Sn
Pb
H2
Cu
Bi
Sb
Hg
Ag
Pt
Au

Reacţionează cu oxigenul, formând oxizi

Nu rcț. cu O2
Cu apa form. baze
Cu apa formează oxizi

Nu reacționează cu apa

Înlocuiesc hidrogenul din acizi
Nu înlocuiesc hidrogenul din acizi

Orice metal poate înlocui din compuşi metalele situate după el și poate fi înlocuit din compuși de metalele situate înaintea sa

 

• Reacția cu nemetalele

Metalele reacționează cu nemetalele cu formare de săruri ale hidracizilor sau, în cazul oxigenului, oxizi. În funcție de reactivitatea metalului și a nemetalului reacțiile pot fi spontane și energice sau pot necesita încălzire.

Mm + Nemn → MnNemm

Nemetalele cu caracter electronegativ puternic (O2, Cl2, Br2) formează în reacție cu metalele cu mai multe valențe compuși în care metalul are valența mai mare (SnIV, FeIII, CuII), iar cele cu caracter electronegativ mai slab (S) formează în reacție cu metalele cu mai multe valențe compuși în care metalul are valența mai mică (SnII, FeII, CuI).

Vom prezenta mai jos reacțiile unor metale cu O2, Cl2 și S.

 

♦ Reacția cu oxigenul

4 Li + O2→ 2 Li2O

  4 Al + 3 O2→ 2 Al2O3  
oxid de litiu   oxid de aluminiu  
2 Na + O2→ Na2O2   3 Fe + 2 O2→ Fe3O4  
peroxid de sodiu   oxid fero-feric  
K + O2→ KO2  

2 Cu + O2→ 2 CuO

 
superoxid de potasiu   oxid de cupru (II)  

2 Mg + O2→ 2 MgO

  Sn + O2→ SnO2  
oxid de magneziu   oxid de staniu (IV)  

2 Ca + O2→ 2 CaO

 

2 Pb + O2→ 2 PbO

 
oxid de calciu   oxid de plumb (II)  

 

♦ Reacția cu clorul

2 Na + Cl2→ 2 NaCl

  Pb + Cl2→ PbCl2  
clorură de sodiu   clorură de plumb (II)  
Mg + Cl2→ MgCl2   2 Fe + 3 Cl2→ FeCl3  
clorură de magneziu   clorură de fier (III)  
2 Al + 3 Cl2→ 2 AlCl3  

Cu + Cl2→ CuCl2

 
clorură de aluminiu   clorură de cupru (II)  
Sn + 2 Cl2→ SnCl4   Zn + Cl2→ ZnCl2  
clorură de staniu (IV)   clorură de zinc  

 

♦ Reacția cu sulful

2 Na + S → Na2O

  Pb + S → PbS  
sulfură de sodiu   sulfură de plumb (II)  
Ca + S → CaS   Fe + S → FeS  
sulfură de calciu   sulfură de fier (II)  
2 Al + 3 S → Al2S3  

Cu + S Cu2S

 
sulfură de aluminiu   sulfură de cupru (I)  
Sn + S → SnS   Zn + S → ZnS  
sulfură de staniu (II)   sulfură de zinc  

 

• Reacția cu apa

Metalele situate înaintea hidrogenului în seria reactivității pot substitui hidrogenul din apă.

Mn + H2O → M(OH)n + H2(pentru metalele cu reactivitate foarte mare)

Mn + H2O → M2On + H2(pentru nemetalele cu reactivitate medie)

Condițiile de reacție variază în funcție de reactivitatea metalului (Na reacționează cu apa la rece, iar Fe reacționează cu apa în stare de vapori la temperaturi ridicate).

2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2

  3 Fe + 4 H2O → Fe3O4 + H2  
hidroxid de sodiu     oxid fero-feric    

Ca + 2 H2O → Ca(OH)2 + H2

  Zn + H2O → ZnO + H2  
hidroxid de calciu     oxid de zinc    
2 Al + 6 H2O → Al(OH)3 + 3 H2   Sn + 2 H2O → SnO2 + 2 H2  
hidroxid de aluminiu     oxid de staniu (IV)    
    Pb + H2O → PbO + H2  
    oxid de plub (II)    

 

• Reacția cu acizii

Metalele situate în fața hidrogenului în seria reactivității substituie hidrogenul atât din hidracizi cât și din oxoacizi, formând săruri și hidrogen.

Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2

  Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2  
clorură de zinc     sulfat de magneziu    

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2

  2 Al + 3 H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3 H2  
clorură de aluminiu     oxid de zinc    

Fe + 2 HCl → FeCl2 + H2

  Fe + H2SO4 (diluat) → FeSO4 + H2  
clorură de fier (II)     sulfat de fier (II)    

 

Unele metale se pasivează în prezența unor oxoacizi, prin acoperirea lor cu un strat de oxid sau sare care protejează metalul împotriva acțiunii acidului. Astfel, fierul se acoperă cu un strat de oxizi în prezența H2SO4 și a HNO3, aluminiul se pasivează în prezența HNO3, iar plumbul compact se acoperă cu un strat de clorură de plumb (II) în HCl și cu un strat de sulfat în soluție diluată de H2SO4.

Reacția metalelor cu acidul azotic este influențată de de caracterul oxidant al acestuia și decurg cu degajare de monoxid de azot, în loc de hidrogen:

3 Pb + 8 HNO3 → 3 Pb(NO3)2 + 2 NO↑ + 4 H2O
sulfat de plumb (II)  
3 Zn + 8 HNO3 → 3 Zn(NO3)2 + 2 NO↑ + 4 H2O
sulfat de zinc  

 

În mod asemănător se desfășoară reacția metalelor situate imediat după hidrogen în seria reactivității (Cu, BI, Sb, Hg, Ag) cu oxoacizii. Reacția decurge practic în două etape: reacția metalului cu acidul cu formare de oxid și apă, urmată de transformarea oxizilor în săruri:

Cu + H2SO4 → CuO + SO2↑ + H2O   (obținerea oxidului)
CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O   (obținerea sării)
Cu + 2 H2SO4 → CuSO4+ SO2↑ + 2 H2O   (reacția globală)

 

3 Cu + 2 HNO3 → 3 CuO + 2 NO↑ + H2O   (obținerea oxidului)
3 CuO + 6 HNO3→ 3 Cu(NO3)2 + 3 H2O   (obținerea sării)
3 Cu + 8 HNO3→ 3 Cu(NO3)2 + 2 NO↑ + 4 H2O   (reacția globală)

Monoxidul de azot rezultat se oxidează la dioxid de azot:

2 NO + O2 → 2 NO2

Metalele situate după hidrogen nu reacționează cu hidracizii.

 

• Reacția cu oxizii sau sărurile metalelor mai puțin active

Orice metal poate înlocui din compuşi metalele situate după el și poate fi înlocuit din compuși de metalele situate înaintea sa.

2 Al + Fe2O3 → Al2O3 + Fe

oxid de fier (III)   oxid de aluminiu

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

sulfat de cupru   sulfat de fier (II)
Cu + 2 AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2 Ag
azotat de argint   azotat de cupru (II)