Väävelhape on üsna raske vedelik, selle tihedus on 1,84 g/cm³. Sellel on võime tõmmata vett gaasidest ja. Väävelhappe lahustamisel vees eraldub tohutul hulgal soojust, mille tagajärjeks on happe võimalik pritsimine. Kui see puutub kokku inimese nahaga, põhjustab see isegi väikestes kogustes tõsiseid põletusi. Selle vältimiseks peate vette lisama hapet ja mitte vastupidi.

Väävelhappe valmistamine

Meetodit, mille abil väävelhapet tööstuslikus mastaabis toodetakse, nimetatakse kontaktiks. Esiteks põletatakse spetsiaalses ahjus märg (raudsulfiid). Selle reaktsiooni tulemusena eraldub vääveldioksiid (vääveldioksiid), hapnik ja veeaur, kuna kasutati märga püriiti. Vabanenud gaasid sisenevad kuivatuskambrisse, kus nad vabanevad veeaurust, samuti spetsiaalsesse tsentrifuugi, et eemaldada kõik võimalikud tahkete osakeste lisandid.

Järgmisena toodetakse väävelgaas väävel(IV)oksiidist oksüdatsioonireaktsiooni abil. Sel juhul kasutatakse katalüsaatorina viietavalentset ainet. Reaktsioon võib kulgeda mõlemal viisil ja on pöörduv. Tagamaks, et see voolab ainult ühes suunas, luuakse reaktoris teatud temperatuur ja rõhk. Väävelgaas lahustatakse eelnevalt ettevalmistatud väävelhappes ooleumi saamiseks, mis seejärel saadetakse valmistoote lattu.

Väävelhappe keemilised omadused

Väävelhappel on võime vastu võtta elektrone ja see on tugev oksüdeerija. Kontsentreeritud ja lahjendatud väävelhappel on erinevad keemilised omadused.

Lahjendatud väävelhape on võimeline lahustama metalle, mis on pingereas vesinikust vasakul. Nende hulgas: tsink, magneesium, liitium ja teised. Kontsentreeritud väävelhape võib lagundada mõningaid halogeenhappeid (välja arvatud vesinikkloriidhape, kuna väävelhape ei ole võimeline klooriiooni redutseerima).

Väävelhappe pealekandmine

Tänu ainulaadsele võimele vett välja tõmmata kasutatakse väävelhapet sageli gaaside kuivatamiseks. Seda kasutatakse värvainete, mineraalväetiste (fosfor ja lämmastik), suitsu moodustavate ainete ja erinevate sünteetiliste detergentide tootmiseks. Seda kasutatakse sageli elektrolüüdina, kuna väävelhape ei suuda pliid lahustada.

Vääveltrioksiid näib tavaliselt värvitu vedelikuna. See võib esineda ka jää, kiudkristallide või gaasi kujul. Kui vääveltrioksiid puutub kokku õhuga, hakkab eralduma valget suitsu. See on sellise keemiliselt aktiivse aine komponent nagu kontsentreeritud väävelhape. See on selge, värvitu, õline ja väga agressiivne vedelik. Seda kasutatakse väetiste, lõhkeainete, muude hapete tootmisel, naftatööstuses ja autode pliiakudes.

Kontsentreeritud väävelhape: omadused

Väävelhape lahustub vees hästi, mõjub söövitavalt metallidele ja kangastele ning kokkupuutel söestub puit ja enamik teisi orgaanilisi aineid. Sissehingamisel võivad tekkida kahjulikud tervisemõjud aine pikaajalisel kokkupuutel madalate kontsentratsioonidega või lühiajalise kokkupuute tagajärjel kõrgete kontsentratsioonidega.

Kontsentreeritud väävelhapet kasutatakse väetiste ja muude kemikaalide valmistamiseks, nafta rafineerimisel, raua ja terase tootmisel ning paljudel muudel eesmärkidel. Kuna sellel on üsna kõrge keemistemperatuur, saab seda kasutada nende sooladest lenduvate hapete vabastamiseks. Kontsentreeritud väävelhappel on tugev hügroskoopne omadus. Mõnikord kasutatakse seda kuivatusainena paljude ühendite, näiteks süsivesikute dehüdreerimiseks (vee keemiliseks eemaldamiseks).

Väävelhappe reaktsioonid

Kontsentreeritud väävelhape reageerib suhkruga ebatavaliselt, jättes endast maha rabeda, käsnalise musta süsiniku massi. Sarnast reaktsiooni täheldatakse kokkupuutel naha, tselluloosi ja muude taimsete ja loomsete kiududega. Kui kontsentreeritud hapet segada veega, eraldub see suurel hulgal kuumust, millest piisab kohese keemise tekitamiseks. Lahjendamiseks tuleks see pidevalt segades lisada aeglaselt külma vette, et piirata kuumuse kogunemist. Väävelhape reageerib vedelikuga, moodustades väljendunud omadustega hüdraate.

füüsilised omadused

Värvitu ja lõhnatu vedelik lahjendatud lahuses on hapu maitsega. Väävelhape on naha ja kõigi kehakudedega kokkupuutel äärmiselt agressiivne, põhjustades otsesel kokkupuutel tõsiseid põletusi. Puhtal kujul ei ole H 2 SO4 elektrijuht, kuid vee lisamisel muutub olukord vastupidises suunas.

Mõned omadused on, et molekulmass on 98,08. Keemistemperatuur on 327 kraadi Celsiuse järgi, sulamistemperatuur on -2 kraadi Celsiuse järgi. Väävelhape on tugev mineraalhape ja üks peamisi keemiatööstuse tooteid oma laialdase kaubandusliku kasutuse tõttu. See tekib looduslikult sulfiidmaterjalide, näiteks raudsulfiidi, oksüdeerumisel.

Väävelhappe (H2SO4) keemilised omadused avalduvad erinevates keemilistes reaktsioonides:

1. Leelistega suhtlemisel moodustub kaks soolade seeriat, sealhulgas sulfaate.
2. Reageerib karbonaatide ja vesinikkarbonaatidega, moodustades soolasid ja süsinikdioksiidi (CO 2).
3. See mõjutab metalle erinevalt, sõltuvalt temperatuurist ja lahjendusastmest. Külmalt ja lahjendatult eraldub vesinik, kuumalt ja kontsentreeritult SO 2 emissiooni.
4. H 2 SO4 (kontsentreeritud väävelhape) lahus laguneb keetmisel vääveltrioksiidiks (SO 3) ja veeks (H 2 O). Keemilised omadused hõlmavad ka tugeva oksüdeeriva aine rolli.

Tuleoht

Väävelhape on väga reaktsioonivõimeline, süttides kokkupuutel peenelt hajutatud põlevaid materjale. Kuumutamisel hakkavad eralduma väga mürgised gaasid. See on plahvatusohtlik ja ei sobi kokku paljude ainetega. Kõrgematel temperatuuridel ja rõhul võivad tekkida üsna agressiivsed keemilised muutused ja deformatsioonid. Võib ägedalt reageerida vee ja muude vedelikega, põhjustades pritsmeid.

Terviseoht

Väävelhape söövitab kõiki kehakudesid. Aurude sissehingamine võib põhjustada tõsiseid kopsukahjustusi. Silmade limaskesta kahjustus võib põhjustada nägemise täielikku kaotust. Kokkupuude nahaga võib põhjustada tõsist nekroosi. Isegi mõned tilgad võivad olla surmavad, kui hape pääseb hingetorusse. Krooniline kokkupuude võib põhjustada trahheobronhiidi, stomatiiti, konjunktiviiti, gastriiti. Võib tekkida mao perforatsioon ja peritoniit, millega kaasneb vereringe kollaps. Väävelhape on väga söövitav ja seda tuleb käsitseda äärmise ettevaatusega. Kokkupuute nähud ja sümptomid võivad olla tõsised ja hõlmata urineerimist, tugevat janu, neelamisraskust, valu, šokki ja põletusi. Okse on tavaliselt jahvatatud kohvi värvi. Äge sissehingamine võib põhjustada aevastamist, kähedust, lämbumist, larüngiiti, õhupuudust, hingamisteede ärritust ja valu rinnus. Samuti võivad tekkida verejooksud ninast ja igemetest, kopsuturse, krooniline bronhiit ja kopsupõletik. Kokkupuude nahaga võib põhjustada tõsiseid valulikke põletusi ja dermatiiti.

Esmaabi

1. Viige kannatanu värske õhu kätte. Päästeteenistuse töötajad peaksid vältima kokkupuudet väävelhappega.
2. Hinnake elulisi näitajaid, sealhulgas pulssi ja hingamissagedust. Kui pulssi ei tuvastata, teostage elustamismeetmed sõltuvalt saadud täiendavatest vigastustest. Kui hingamine on raskendatud, toetage hingamist.
3. Eemaldage määrdunud riided niipea kui võimalik.
4. Silma sattumisel loputada sooja veega vähemalt 15 minutit, nahale sattumisel pesta seebi ja veega.
5. Mürgiste aurude sissehingamisel loputage suud rohke veega; ärge jooge ega kutsuge ise esile oksendamist.
6. Ohvri transportimine meditsiiniasutusse.

15. sajandil elanud munk-alkeemik Vassili Valentini, keda paljud keemiaajaloolased peavad müütiliseks tegelaseks, kirjutistes soovitati saada “vaimu sooladest” (“spiritus salis”) – kaltsineerides segu kivisool ja raudsulfaat. Samal ajal destilleeriti ära vedelik, mis hämmastas alkeemikute kujutlusvõimet: see suitses õhus, tekitas köha ning söövitas kangast, paberit ja metalli. Mis ainest me räägime? Millised muud huvitavad omadused ja miks sellel ainel on? Need on küsimused, millele peame vastama.

Väävelhape on tugev hape. Seda seletatakse selle molekuli struktuuriga, kuna vesinikuaatomite elektrontihedus nihkub hapniku- ja väävliaatomitele, millel on suurem elektronegatiivsus, mis võimaldab vesiniku prootoneid kergesti eraldada.

Väävelhappe füüsikalised omadused

100% H2SO4 (monohüdraat, SO3×H2O) kristalliseerub 10,45 C juures; keemistemperatuur 296,2 C; tihedus 1,9203 g/cm3; soojusmahtuvus 1,62 J/g (K. H2SO4 seguneb suvalises vahekorras H2O ja SO3-ga, moodustades ühendeid:

H2SO4×4H2O (sulamistemperatuur - 28,36 C),

H2SO4×3H2O (sulamistemperatuur - 36,31 C),

H2SO4×2H2O (sulamistemperatuur - 39,60 C),

H2SO4×H2O (sulamistemperatuur - 8,48 C),

Kuni 70% H2SO4 sisaldavate süsinikdioksiidi vesilahuste kuumutamisel ja keetmisel eraldub aurufaasi ainult veeaur. Kontsentreeritumate lahuste kohal tekivad ka süsihappegaasi aurud.98,3% H2SO4 lahus (aseotroopne segu) destilleeritakse täielikult keemistemperatuuril (336,5 0C). Väävelhape, mis sisaldab üle 98,3% H2SO4, eraldab kuumutamisel SO3 auru.

Lahjendatud väävelhappe keemilised omadused ja väävelhappe lahuste koostoime aktiivsete metallidega.

Protsess on eriti aktiivne leelis- ja leelismuldmetallide puhul. Aastal 1808 Inglise keemik Humphry Davy jälgis, kuidas tema esmalt saadud metallbaarium vajus kontsentreeritud väävelhappesse ja seejärel hõljus üles, ümbritsetuna vabanenud gaasimullidest.

Kaalium ja naatrium reageerivad plahvatuslikult lahjendatud väävelhappega. Isegi jahutatuna temperatuurini -50 C süttib eralduv vesinik. Reaktsioon peatub ainult happe külmumistemperatuuri lähedal (30% H2sO4 puhul on see alla -70).

Tegime uuringud lahjendatud väävelhappe koostoime kohta liitiumi ja kaltsiumiga.

2Li + H2SO4 = Li2SO4 + H2

Li 0 - 1 e → Li+ *2 redutseerija

2H + + 2e → H2 0 oksüdeeriv aine

Ca + H2SO4 = CaSO4 + H2

Ca 0 - 2 e → Ca 2+ redutseerija

2H + + 2e → H2 0 oksüdeeriv aine

Kui väävelhape interakteerub aktiivsete metallidega, on reaktsiooniproduktiks vesinik.

b\ Lahjendatud väävelhappe reaktsioonid keskmise aktiivsusega metallidega

Kui väävelhape reageerib keskmise aktiivsusega metallidega, on reaktsiooniproduktideks vesinik ja vesiniksulfiid.

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

2H+ + 2e → H2 oksüdeeriv aine

4Zn + 5H2SO4 = 4ZnSO4 + H2S + 4H2O

Zn0 - 2e → Zn 2+ redutseerija

SO4 2- +8e +8H+→S 2-+4H2O oksüdeeriv aine

Lahjendatud väävelhape ei reageeri pliiga isegi kuumutamisel.

c\ Lahjendatud väävelhappe reaktsioonid alumiiniumi ja rauaga

Kui väävelhape interakteerub alumiiniumi ja rauaga, on reaktsiooniproduktideks vesinik ja vesiniksulfiid.

2Al+3H2SO4 =Al2(SO4)3+3H2

Al0 – 3e →Al+3 *2 redutseerija

2H+ + 2e → H2 *3 oksüdeeriv aine

8Al+15H2SO4 =4 Al2(SO4)3+3H2S +12H2O

S+6 +8e →S-2 *3 oksüdeeriv aine

2Fe+ 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 +3 H2

Fe0 -3e →Fe+3 *2 redutseerija

2H+ + 2e → H2 *3 oksüdeeriv aine g\ Lahjendatud väävelhappe reaktsioonid madala aktiivsusega metallidega

Lahjendatud (50%) väävelhape ei reageeri metallidega, mis asuvad pingereas pärast vesinikku.

Kontsentreeritud väävelhappe ja naatriumi keemilised omadused reageerivad kontsentreeritud väävelhappega aeglasemalt kui veega. Kuid reaktsioon kaaliumiga lõpeb ikkagi plahvatusega. Nende reaktsioonide käigus tekivad muude toodete hulgas nende metallide sulfiidid.

8Na + 4H2SO4 (k) = 2S + 6Na2S + 4H2O

Na 0 - 1 e → Na+ *8 redutseerija

S+6 +8e →S-2 *1 oksüdeerija b\ Kontsentreeritud väävelhappe reaktsioonid keskmise aktiivsusega metallidega

Kui kontsentreeritud väävelhape reageeris keskmise aktiivsusega metallidega, olid reaktsiooniproduktid väävel, vesiniksulfiid ja vääveldioksiid.

Zn + 2H2 SO4 = ZnSO4 + H2O + SO2

Zn 0 - 2 e → Zn+ 2 redutseerija

S+6 + 2 e → S+4 oksüdeerija

4Zn + 5H2SO4 = 4ZnSO4 + 4H2O + H2S

Zn 0 - 2 e → Zn+ 2 *4 redutseerija

S+6 + 8 e → S-2 *1 oksüdeeriv aine

3Zn + 4H2SO4 = 3ZnSO4 +4 H2O + S

Zn 0 - 2 e → Zn+ 2 *3redutseerija

S+6 + 6 e → S0 *1oksüdeerija in\ Kontsentreeritud väävelhappe reaktsioonid alumiiniumi ja rauaga

Külmas passiveerib kontsentreeritud väävelhape paljusid metalle, sealhulgas Pb, Cr, Ni, teras ja malm.

Reaktsioonisegu kuumutamisel toimub keemiline reaktsioon.

8Fe+15H2SO4 =4 Fe2(SO4)3+3H2S +12H2O

Al0 – 3e →Al+3 *8 redutseerija

S+6 +8e →S-2 *3 oksüdeerija g\ Kontsentreeritud väävelhappe reaktsioonid madala aktiivsusega metallidega

Kas kontsentreeritud väävelhape võib reageerida metallidega pingereas pärast vesinikku? Väävli oksüdatsiooniaste on väävelhappes +6, mis viitab sellele, et väävelhape on sulfaadiooni tõttu oksüdeeriv aine.

Cu + 2H2 SO4 = CuSO4 + H2O + SO2

Cu 0 - 2 e → Cu+ 2 redutseerija

S+6 + 2 e → S+4 oksüdeerija

Kui kontsentreeritud väävelhape reageerib madala aktiivsusega metallidega, eraldub vääveldioksiid.

5. Kontsentreeritud väävelhappe reaktsioonid mittemetallidega

S + 2H2SO4 = 2H2O + 3SO2

S 0 - 4 e → S+4 redutseerija

S +6 + 2 e → S+4 *2 oksüdeeriv aine

2P + 5H2SO4 = 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O

P 0+ 2H2 O -5 e → PO4 2- +4 H+ *2 redutseerija

SO4 2- +4H+ +2e →SO2 + 2H2O *5 oksüdeeriv aine

6. Kontsentreeritud väävelhappe reaktsioonid orgaaniliste ainetega

Kas konts. Kas väävelhape interakteerub orgaaniliste ainetega?

Konts. väävelhappel on vett eemaldavad omadused. Seda omadust saab kasutada keemilises protsessis erinevate toodete, näiteks gaaside kuivatamiseks.

See oksüdeerib sahharoosi, mis tekitab lenduvaid gaase süsinikdioksiidi ja vääveldioksiidi, mistõttu mass paisub ja tõuseb. Lisaks võib see tselluloosi söestada.

C12H22O11 + H2SO4 = 13 H2O + 2SO2 + 11C + CO2

Väävelhape eemaldab keemiliselt seotud vee hüdroksüülrühmi sisaldavatest orgaanilistest ühenditest – OH. Etüülalkoholi dehüdratsioon kontsentreeritud väävelhappe juuresolekul põhjustab etüleeni või estrite segu tootmist.

C2H5OH H2SO4 → CH2=CH2 + H2O

2C2H5OH H2SO4 → C2H5O C2H5 + H2O

2C2H5OH + H2SO4 → C2H5OSO3H + H2O

1. Väävelhape reageerib enamiku metallidega, kuid sõltuvalt selle kontsentratsioonist ja metalli asendist pingereas võivad reaktsiooni kiirus ja produktid oluliselt erineda.

2. Reaktsiooniprodukti oksüdatsiooniaste sõltub metalli aktiivsusest, mida aktiivsem metall reageerib kontsentreeritud väävelhappega, seda madalam on väävli redutseerimisprodukti oksüdatsiooniaste.

3. Kontsentreeritud väävelhappe omadused erinevad oluliselt selle lahuste omadustest.

4. Kontsentreeritud väävelhape on tugev oksüdeerija.

Kontsentreeritud väävelhappes on oksüdeerijaks sulfaadiioon ja selle lahustes vesiniku prooton.

Järeldus

Projekti kallal töötamise tulemusena: viisime läbi rea sõltumatuid laboriuuringuid ja eksperimentaalselt selgitasime välja, millised reaktsiooniproduktid on võimalikud, kui väävelhape interakteerub teatud tingimustel erinevate ainetega.

Uurisime kontsentreeritud väävelhappe eriomadusi; kehtestas oksüdeeriva aine ja redutseeriva aine mõiste.

Sain võimaluse täiendada ja arendada katseoskusi.

Tunni eesmärgid: õpilased peaksid teadma H 2 SO 4 struktuuri, füüsikalisi ja keemilisi omadusi; suutma, tuginedes teadmistele keemiliste reaktsioonide kiiruse ja keemilise tasakaalu kohta, põhjendama väävelhappe tootmise aluseks olevate reaktsioonitingimuste valikut; sulfaadi ja sulfiidi ioonide määramine praktikas.

Põhimõisted: vääveldioksiid, väävelanhüdriid, tooraine komplekskasutus.

Tundide ajal

I. Organisatsioonimoment; kodutööde kontrollimine

II. Uus materjal

1. Elektroonilised ja struktuurvalemid. Kuna väävel on perioodilisuse tabeli 3. perioodis, siis oktetireeglit ei järgita ja väävliaatom võib omandada kuni kaksteist elektroni.

(Väävli kuus elektroni on tähistatud tärniga.)

2. Kviitung. Väävelhape tekib vääveloksiidi (VI) reaktsioonil veega (SO 3 + H 2 O H 2 SO 4). Väävelhappe tootmise kirjeldus on toodud §-s 16 (, lk 37 - 42).

3. Füüsikalised omadused. Väävelhape on värvitu raske (=1,84 g/cm3) mittelenduv vedelik. Kui see lahustatakse vees, tekib väga tugev kuumenemine. Pidage meeles, et te ei saa valada vett kontsentreeritud väävelhappesse (joonis 2)! Kontsentreeritud väävelhape neelab õhust veeauru. Seda saab kontrollida, kui kontsentreeritud väävelhappega avatud anum on skaalal tasakaalus: mõne aja pärast kukub anumaga tass alla.

Riis. 2.

4. Keemilised omadused. Lahjendatud väävelhappel on üldised, hapetele iseloomulikud ja spetsiifilised omadused (tabel 7).

Tabel 7

Rakendus. Väävelhapet kasutatakse laialdaselt (joonis 3), see on keemiatööstuse põhitoode.

Riis. 3. Väävelhappe kasutamine: 1 - värvainete tootmine; 2 - mineraalväetised; 3 - naftasaaduste puhastamine; 4 - vase elektrolüütiline tootmine; 5 - elektrolüüt akudes; 6 - lõhkeainete tootmine; 7 - värvained; 8 - tehissiid; 9 -- glükoos; 10 -- soolad; 11 - happed.

Väävelhape moodustab kaks soolade seeriat - keskmist ja happelist:

Na2SO4NaHSО 4

naatriumsulfaat naatriumvesiniksulfaat

(keskmine sool) (hapu sool)

Väävelhappe sooli kasutatakse laialdaselt, näiteks Na 2 SO 4 10H 2 O - naatriumsulfaadi kristallhüdraati (Glauberi sool) kasutatakse sooda, klaasi tootmisel, meditsiinis ja veterinaarmeditsiinis. CaSO 4 2H 2 O - kaltsiumsulfaadi kristallhüdraat (looduslik kips) - kasutatakse ehituses vajaliku poolveelise kipsi tootmiseks ja meditsiinis - kipssidemete paigaldamiseks. CuSO 4 5H 2 O - vask(II)sulfaadi (vasksulfaadi) kristalne hüdraat - kasutatakse taimekahjurite vastu võitlemiseks.

III. Uue materjali konsolideerimine

1. Talvel asetatakse mõnikord aknaraamide vahele anum kontsentreeritud väävelhappega. Mis eesmärgil seda tehakse, miks ei saa anumat happega lõpuni täita?

2. Kontsentreeritud väävelhape reageerib kuumutamisel elavhõbeda ja hõbedaga, sarnaselt sellele, kuidas see reageerib vasega. Kirjutage üles nende reaktsioonide võrrandid ning märkige oksüdeerija ja redutseerija.

3. Kuidas sulfiide ära tunda? Kus neid kasutatakse?

4. Looge reaktsioonivõrrandid, mis on antud diagrammide abil praktiliselt teostatavad:

Hg + H2SO4 (konts.)

MgCl2 + H2SO4 (konts.)

Na2SO3 + H2SO4

Al(OH)3 + H2SO4

Reaktsioonivõrrandite koostamisel märkige nende rakendamise tingimused. Vajadusel kirjutage võrrandid ioonsel ja lühendatud ioonsel kujul.

5. Nimetage oksüdeerija reaktsioonides: a) lahjendatud väävelhape metallidega; b) kontsentreeritud väävelhape metallidega.

6. Mida sa tead väävelhappest?

7. Miks on kontsentreeritud väävelhape tugev oksüdeerija? Millised on kontsentreeritud väävelhappe eriomadused?

8. Kuidas kontsentreeritud väävelhape reageerib metallidega?

9. Kus kasutatakse väävelhapet ja selle sooli?

1. Millises mahus hapnikku kulub: a) 3,4 kg vesiniksulfiidi põletamiseks; b) 6500 m 3 vesiniksulfiidi?

2. Millise massiga on 0,2 massiosa väävelhapet sisaldav lahus, mis kulub reaktsioonis 4,5 g alumiiniumiga?

Laboratoorsed katsed

VI. Sulfaadiioonide äratundmine lahuses. Valage ühte katseklaasi 1-2 ml naatriumsulfaadi lahust, teise sama palju tsinksulfaati ja kolmandasse lahjendatud väävelhappe lahust. Asetage igasse katseklaasi tsingigraanul ja lisage paar tilka baariumkloriidi või baariumnitraadi lahust.

Ülesanded. 1. Kuidas eristada väävelhapet selle sooladest? 2. Kuidas eristada sulfaate teistest sooladest? Kirjutage üles oma läbiviidud reaktsioonide võrrandid molekulaarsel, ioonsel ja lühendatud ioonsel kujul.

IV. Kodutöö

Metalliga hape on nendele ühendiklassidele omane. Selle käigus vesiniku prooton redutseerub ja koos happeaniooniga asendub metallikatiooniga. See on näide reaktsioonist, mis tekitab soola, kuigi on mitut tüüpi interaktsioone, mis seda põhimõtet ei järgi. Need kulgevad redoksreaktsioonidena ja nendega ei kaasne vesiniku eraldumist.

Hapete reaktsioonide põhimõtted metallidega

Kõik reaktsioonid metalliga põhjustavad soolade moodustumist. Ainus erand on võib-olla väärismetalli reaktsioon aqua regiaga, vesinikkloriidhappe seguga ja mis tahes muu hapete koostoime metallidega viib soola moodustumiseni. Kui hape ei ole kontsentreeritud väävel- ega lämmastikhape, eraldub produktina molekulaarne vesinik.

Kui aga kontsentreeritud väävelhape reageerib, toimub interaktsioon metallidega oksüdatsiooni-redutseerimise protsessi põhimõttel. Seetõttu tuvastati eksperimentaalselt kahte tüüpi interaktsioonid tüüpiliste metallide ja tugevate anorgaaniliste hapete vahel:

• metallide koostoime lahjendatud hapetega;
• koostoime kontsentreeritud happega.

Esimest tüüpi reaktsioonid toimuvad mis tahes happega. Ainsad erandid on kontsentreeritud ja mis tahes kontsentratsiooniga lämmastikhape. Nad reageerivad vastavalt teisele tüübile ja põhjustavad soolade ning väävli ja lämmastiku redutseerimisproduktide moodustumist.

Hapete tüüpilised vastasmõjud metallidega

Standardsetes elektrokeemilistes sarjades vesinikust vasakul asuvad metallid reageerivad teiste erineva kontsentratsiooniga hapetega, välja arvatud lämmastikhape, moodustades soola ja vabastades molekulaarse vesiniku. Elektronegatiivsuse reas vesinikust paremal asuvad metallid ei saa reageerida ülaltoodud hapetega ja interakteeruvad ainult lämmastikhappega, sõltumata selle kontsentratsioonist, kontsentreeritud väävelhappega ja aqua regiaga. See on tüüpiline reaktsioon hapete ja metallide vahel.

Metallide reaktsioonid kontsentreeritud väävelhappega

Reaktsioonid lahjendatud lämmastikhappega

Lahjendatud lämmastikhape reageerib metallidega, mis asuvad vesinikust vasakul ja paremal. Reaktsiooni käigus aktiivsete metallidega tekib ammoniaak, mis kohe lahustub ja reageerib nitraadianiooniga, moodustades teise soola. Hape reageerib keskmise aktiivsusega metallidega, vabastades molekulaarse lämmastiku. Madala aktiivsusega ainete puhul kulgeb reaktsioon kahevalentse lämmastikoksiidi vabanemisega. Kõige sagedamini moodustub ühes reaktsioonis mitu väävli redutseerimisprodukti. Reaktsioonide näited on toodud allolevas graafilises lisas.

Reaktsioonid kontsentreeritud lämmastikhappega

Sel juhul toimib lämmastik ka oksüdeeriva ainena. Kõik reaktsioonid lõpevad soola moodustumisega ja redoksreaktsioonide vabanemisega Redoksreaktsioonide kulgemise skeemid on välja pakutud graafilises lisas. Sel juhul väärib erilist tähelepanu reaktsioon madala aktiivsusega elementidega. See hapete koostoime metallidega on mittespetsiifiline.

Metallide reaktsioonivõime

Metallid reageerivad hapetega üsna kergesti, kuigi on mitmeid inertseid aineid. Need on ka elemendid, millel on kõrge standardne elektrokeemiline potentsiaal. Selle näitaja alusel on ehitatud mitmeid metalle. Seda nimetatakse elektronegatiivsuse jadaks. Kui metall on selles vesinikust vasakul, siis on see võimeline reageerima lahjendatud happega.

On ainult üks erand: raud ja alumiinium, kuna nende pinnal moodustuvad 3-valentsed oksiidid, ei saa ilma kuumutamiseta happega reageerida. Segu kuumutamisel reageerib metalloksiidkile alguses ja seejärel lahustub see ise happes. Elektrokeemilise aktiivsuse seerias vesinikust paremal asuvad metallid ei saa reageerida anorgaanilise happega, sealhulgas lahjendatud väävelhappega. Reeglist on kaks erandit: need metallid lahustuvad kontsentreeritud ja lahjendatud lämmastikhappes ja aqua regia. Viimases ei saa lahustuda ainult roodium, ruteenium, iriidium ja osmium.