Электрохимический ряд напряжений металлов: что это и как читать

Электрохимический ряд напряжений металлов — это последовательность, в которой металлы расставлены по убыванию их химической активности. Он показывает, какой металл легче отдаёт электроны и вступает в реакцию, а какой ведёт себя пассивно. Этот ряд ещё называют рядом активности металлов, и без него сложно предсказать, пойдёт ли конкретная реакция замещения или нет.

Как устроен ряд и в чём его логика

Металлы в ряду расположены не случайно, а по убыванию способности отдавать электроны при химических реакциях. Чем левее стоит металл, тем он активнее — легче окисляется, то есть теряет электроны и превращается в ион. Правая часть ряда занята металлами, которые расстаются с электронами неохотно и потому считаются малоактивными.

В школьной программе ряд обычно записывают так: литий, калий, кальций, натрий, магний, алюминий, цинк, железо, никель, олово, свинец, водород, медь, ртуть, серебро, платина, золото. Водород в этой цепочке стоит не просто так — он не металл, но включён в ряд как ориентир, с которым сравнивают активность всех остальных элементов.

Что значит положение металла относительно водорода

Место водорода в ряду делит все металлы на две группы, и от этого зависит их поведение в реакциях с кислотами.

• Металлы, стоящие левее водорода (калий, кальций, магний, цинк, железо и другие), способны вытеснять водород из растворов кислот — при взаимодействии с соляной или серной кислотой выделяется газ.
• Металлы правее водорода (медь, серебро, золото) с обычными кислотами, такими как соляная, не реагируют — им не хватает активности, чтобы отобрать электрон у водорода в составе кислоты.

Отсюда и практическое правило: если нужно проверить, растворится ли металл в кислоте с выделением водорода, достаточно посмотреть, где он стоит относительно водорода в ряду.

Вытеснение металлов из растворов солей

Второе важное свойство ряда касается не кислот, а солей. Каждый металл способен вытеснять из раствора соли те металлы, которые стоят правее него в ряду напряжений. Например, если железную пластинку опустить в раствор сульфата меди, железо начнёт вытеснять медь — на пластинке появится красноватый налёт чистой меди, а в растворе вместо соли меди образуется соль железа.

Работает это и в обратную сторону: медь никогда не вытеснит железо из раствора соли железа, потому что медь стоит правее и менее активна. Это правило часто проверяют на практических работах, погружая металлическую пластину в раствор соли другого металла и наблюдая, что происходит с её поверхностью.

Сравнение поведения металлов в ряду

Почему этот ряд важен на практике

Ряд напряжений — не абстрактная таблица для запоминания, а рабочий инструмент. По нему предсказывают, пойдёт ли реакция металла с кислотой, безопасно ли хранить раствор соли в металлической посуде, какой металл защитит другой от коррозии. На этом же принципе основана работа гальванических элементов и батареек: разница в активности двух металлов создаёт электрический ток.

В школьных задачах ряд напряжений чаще всего используют для двух типов заданий: определить, выделится ли газ при добавлении металла в кислоту, и предсказать, какой металл выпадет в осадок при реакции с солью. Оба случая решаются одинаково — надо просто сравнить положение металлов в ряду.

Частые вопросы про ряд напряжений металлов

Почему водород стоит внутри ряда, если он не металл?

Водород включён в ряд как точка отсчёта для сравнения. Химики условились считать его активность средней величиной, относительно которой удобно判 определять, вытеснит ли металл водород из кислоты или нет. Сам водород в металлических реакциях не участвует, он только служит меркой.

Что будет, если два металла из левой части ряда поместить в один раствор соли?

Сработает то же правило: более активный металл, то есть стоящий левее, вытеснит менее активный из раствора его соли. Если оба металла стоят близко друг к другу в ряду, реакция может идти медленно, но направление всегда определяется положением в ряду.

Можно ли по ряду напряжений определить, как быстро идёт реакция?

Нет, ряд показывает только направление реакции — какой металл активнее и кто кого вытеснит. Скорость зависит от других условий: концентрации раствора, температуры, площади поверхности металла. Активный металл может реагировать и медленно, если, например, кислота слишком разбавлена.

Чаще всего путают направление вытеснения: кажется логичным, что реагировать должен более «слабый» металл, а на деле работает обратное правило — реагирует и вытесняет именно тот, кто активнее и стоит левее в ряду.

Читайте также

• Напряженность электрического поля - понятие, формула, единица измерения и значение
• Электрическое напряжение - виды, формулы и суть