Сформулируйте правило бекетова кратко

Обновлено: 05.07.2024

Электрохимический ряд активности (ряд напряжений, ряд стандартных электродных потенциалов) металлов — последовательность, в которой металлы расположены в порядке увеличения их стандартных электрохимических потенциалов φ 0 , отвечающих полуреакции восстановления катиона металла Me n+ : Me n+ + nē → Me

Ряд напряжений характеризует сравнительную активность металлов в окислительно-восстановительные реакциях в водных растворах.

Содержание

История

Последовательность расположения металлов в порядке изменения их химической активности в общих чертах была известна уже алхимикам [1] . Процессы взаимного вытеснения металлов из растворов и их поверхностное осаждение (например, вытеснение серебра и меди из растворов их солей железом) рассматривались как проявление трансмутации элементов.

В 1798 году Иоганн Вильгельм Риттер указал, что ряд Вольта эквивалентен ряду окисления металлов (т. е. последовательности уменьшения их сродства с кислородом). Таким образом, Риттер высказал гипотезу о возникновении электрического тока вследствие протекания химической реакции [3] .

Не отрицая значительных заслуг Бекетова в становлении современных представлений об ряде активности металлов, следует считать ошибочным бытующее в отечественной популярной и учебной литературе представление о нём как единственном создателе этого ряда. [5] [6] .

Теоретические основы

Значения электрохимических потенциалов являются функцией многих переменных и поэтому обнаруживают сложную зависимость от положения металлов в периодической системе. Так, окислительный потенциал катионов растёт с увеличением энергии атомизации металла, с увеличением суммарного потенциала ионизации его атомов и с уменьшением энергии гидратации его катионов.

В самом общем виде ясно, что металлы, находящиеся в начале периодов характеризуются низкими значениями электрохимических потенциалов и занимают места в левой части ряда напряжений. При этом чередование (щелочных и щёлочноземельных металлов отражает явление диагонального сходства. Металлы, расположенные ближе к серединам периодов, характеризуются большими значениями потенциалов и занимают места в правой половине ряда. Последовательное увеличение электрохимического потенциала (от −3,395 В у пары Eu 2+ /Eu [источник не указан 228 дней] до +1,691 В у пары Au + /Au) отражает уменьшение восстановительной активности металлов (свойство отдавать электроны) и усиление окислительной способности их катионов (свойство присоединять электроны). Таким образом, самым сильным восстановителем является металлический европий, а самым сильным окислителем — катионы золота Au + .

В ряд напряжений традиционно включается водород, поскольку практическое измерение электрохимических потенциалов металлов производится с использованием стандартного водородного электрода.

Практическое использование ряда напряжений

Ряд напряжений используется на практике для сравнительной оценки химической активности металлов в реакциях с водными растворами солей и кислот и для оценки катодных и анодных процессов при электролизе:

Первоначально Бекетов предполагал, что способность одних металлов вытеснять из растворов солей другие металлы связана с их плотностью: более лёгкие металлы способны вытеснять металлы более тяжелые. Но опыты говорили о ином. Непонятно было и то, как связан “вытеснительный ряд” с рядом напряжений Алессандро Вольта. Со временем накапливалось всё больше экспериментальных данных того, что некоторые правила вытеснения нарушаются при определенных условиях. Бекетов обнаружил, что водород под давлением 10 атмосфер вытесняет серебро из раствора нитрата серебра. Английский химик Уильям Одлинг (1829-1921) описал множество случаев подобных аномалий. Например, медь вытесняет олово из концентрированного подкисленного раствора хлорида олова (II) и свинец – из кислого раствора хлорида свинца (II). Медь, олово и свинец находятся в ряду правее кадмия, однако могут вытеснять его из кипящего слабо подкисленного раствора хлорид кадмия.

Теоретическую основу ряда активности (и ряда напряжений) заложил немецкий физикохимик Вальтер Нернст (1864-1941). Вместо качественной характеристики – “склонности” металла и его иона к тем или иным реакциям – появилась точная количественная величина. Такой величиной стал стандартный электродный потенциал металла, а соответствующий ряд, выстроенный в порядке изменения потенциалов, называется рядом стандартных электродных потенциалов.

Электрохимический ряд напряжений металлов (ряд Бекетова) это последовательность расположения металлов и их ионов в порядке возрастания стандартных электродных потенциалов в растворах электролитов. Электродом сравнения обычно служит стандартный водородный электрод, электродный потенциал которого условно принимается равным нулю.

Восстановленная форма Число отданных електронов Окисленная форма Стандартный электродный потенциал, В
Li 1e Li + -3,05
K 1e K + -2,925
Rb 1e Rb + -2,925
Cs 1e Cs + -2,923
Ba 2e Ba 2+ -2,91
Sr 2e Sr 2+ -2,89
Ca 2e Ca 2+ -2,87
Na 1e Na + -2,71
Mg 2e Mg 2+ -2,36
Al 3e Al 3+ -1,66
Mn 2e Mn 2+ -1,18
Zn 2e Zn 2+ -0,76
Cr 3e Cr 3+ -0,74
Fe 2e Fe 2+ -0,44
Cd 2e Cd 2+ -0,40
Co 2e Co 2+ -0,28
Ni 2e Ni 2+ -0,25
Sn 2e Sn 2+ -0,14
Pb 2e Pb 2+ -0,13
Fe 3e Fe 3+ -0,04
H2 2e 2H + 0,00
Cu 2e Cu 2+ 0,34
Cu 1e Cu + 0,52
2Hg 2e Hg2 2+ 0,79
Ag 1e Ag + 0,80
Hg 2e Hg 2+ 0,85
Pt 2e Pt 2+ 1,20
Au 3e Au 3+ 1,50

Место каждого элемента в ряду напряжений условно, т.к. величина электродного потенциала зависит от температуры и состава раствора, в который погружены электроды, в частности от концентрации ионов. Большое значение также имеет состояние поверхности электрода (гладкая, шероховатая). Стандартный электродный потенциал относится к водным растворам при температуре 25 °С, давлении газов 1 атмосфера и концентрации ионов 1 моль/л.

Из электрохимического ряда напряжений металлов вытекает ряд важных следствий:

  1. Каждый металл способен вытеснять (замещать) из растворов солей все другие металлы, стоящие правее данного металла;
  2. Все металлы, расположенные левее водорода, способны вытеснять его из кислот;
  3. Чем дальше расположены друг от друга два металла в ряду напряжений, тем большее напряжение может давать созданный из них гальванический элемент.

Восстановление водородом из оксидов

Металлы, которые водород не восстанавливает из их оксидов

Николай Николаевич Бекетов

Рассматривая способы получения водорода, мы уже отмечали, что одни металлы легко вытесняют из воды водород, другие — с трудом, третьи (железо, цинк)—требуют для этого высокой температуры, наконец, некоторые, как, например, медь и ртуть, не вытесняют водород и при высоких температурах.

В помещенном слева вертикальном ряду наиболее активные металлы находятся вверху, это — щелочные металлы калий и натрий, бурно реагирующие с водой с выделением водорода. К ним примыкают так называемые щелочноземельные металлы — барий, стронций и кальций, из которых в ряд включен только кальций как наиболее важный. Щелочноземельные металлы менее активны, чем щелочные; хотя они тоже вытесняют водород из воды, но реагируют с нею более спокойно. Магний уже очень медленно действует на воду при обыкновенной температуре, а цинк и железо взаимодействуют только с перегретым паром.

Вытеснительный ряд металлов

В списке помещен и водород, который хотя и не относится к металлам, но в химическом отношении сходен с ними.

Все металлы, стоящие в этом ряду выше водорода, вытесняют его из разбавленных кислот; скорость этой реакции возрастает при перемещении вверх от свинца к калию. Металлы, стоящие ниже водорода (начиная с меди), водород из кислот не вытесняют.

Николай Николаевич Бекетов (1826—1911) — профессор Харьковского университета, впоследствии академик, один из крупнейших русских ученых, автор исследований, посвященных проблеме химической связи и устойчивости химических соединений.

Большой заслугой Бекетова является возрождение физической химии как самостоятельной науки. Он продолжил начинание Ломоносова, введя в 1865 г. в Харьковском университете чтение лекций и лабораторные занятия по физической химии.

Вы читаете, статья на тему Вытеснительный ряд металлов Бекетова

Похожие страницы:

Содержание статьи1 Химические свойства металлов1.1 Удельный вес и температура плавления некоторых металлов1.2 Почему типичные металлы восстановители1.3 Вытеснение металлов из соединений.

Водород в природе Водород (Hydrogenium; ат. вес 1,008) в свободном состоянии встречается в природе лишь в незначительных количествах, главным образом.

Атомарный водород это химический элемент который неустойчив почти сразу переходит в обычный водород выделяя при этом некоторую температуру. Даже при.

Ряд активности металлов это последовательность в которой металлы расположены в порядке увеличения их стандартных электрохимических потенциалов. Примером может служить расширенный.

Соединения фосфора с водородом и галогенами С водородом фосфор образует три соединения: РН3 — газообразный фосфористый водород, Р2Н4 — жидкий фосфористый.

ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ Элемент Символ Атомный вес Порядковый номер Распределение электронов По слоям Рутений Ru 101,1 44 2 8 18 15.

Его научное название - ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ РЯД НАПРЯЖЕНИЙ МЕТАЛЛОВ. Но поскольку описал его русский химик Бекетов, ряд назван его именем. Выглядит это так:

Если выражаться заумным языком, то перед вами последовательность, в которой металлы расположены в порядке увеличения их стандартных электрохимических потенциалов E0, отвечающих полуреакции восстановления катиона металла Men+: Men+ + nē → Me. Можно также сказать, что этот ряд характеризует сравнительную активность металлов в окислительно-восстановительных реакциях в водных растворах.

Но если выражаться проще, то налицо следующая закономерность: элементы, стоящие в этом ряду до водорода (Н), являются восстановителями и каждый предыдущий металл вытесняет каждый последующий из его растворов.

При этом стоит помнить, что металлы, стоящие в ряду правее водорода, с водными растворами кислот-неокислителей при обычных условиях не взаимодействуют, а при электролизе они выделяются на катоде. Восстановление металлов умеренной активности сопровождается выделением водорода. А вот наиболее активные металлы (до алюминия) невозможно при обычных условиях выделить из водных растворов солей.

Всё это кажется вам китайской грамотой. Но вот как РЯД БЕКЕТОВА, сами того не зная, использовали люди в разные времена. Так, шарлатаны-алхимики демонстрировали своё умение "превращать" один металл в другой. Для этого они брали обычный железный гвоздь, опускали его в раствор медного купороса CuSO4*5(H2O), а когда извлекали обратно, зрители падали в обморок от изумления: железный гвоздь стал медным. Хотя теперь мы знаем, что железо всего лишь вытеснило медь из сульфата, в итоге сульфат железа перешёл в раствор, а металлическая медь осела на поверхности гвоздя.

Уже в наши времена, как я сам помню, школьники нередко дурили продавцов, натирая до блеска 3-копеечные монеты, которые по диаметру были такими же, что и "серебряные" 20-копеечные, и со стороны "орла" их было довольно трудно отличить - только по цвету. Но некоторые особо продвинутые доставали в химической лаборатории школы нитрат ртути Hg(NO3)2, растворяли его в воде и опускали свои 3 копейки, которые покрывались тонким слоем ртути и становились ну очень похожими на монеты достоинством в 20 копеек - но, опять же, со стороны "орла".

Короче, если надо покрыть железо слоем никеля - опустите его с раствор соли никеля. Надо покрыть олово слоем серебра - опустите его с раствор соли серебра. Надо покрыть цинк слоем свинца - опустите его в раствор соли свинца. И так далее. Учитывая то, что чем левее находится элемент, тем он более химически активен (а значит - быстрее разрушается), такое покрытие, явно, не помешает.

Николай Николаевич Бекетов (1/13 января 1827 - 30 ноября/13 декабря 1911) - один из основоположников физической химии и химической динамики, металлург. Помимо упомянутого ряда, в числе его достижений - метод алюмотермии, то есть получения металлов их восстановлением из оксидов с помощью металлического алюминия.

2Al + Fe2O3 = Al2O3 + 2Fe

Напомним, что именно эта реакция лежит в основе ПРОЦЕССА ГОЛЬДШМИДТА (горение термитной смеси), о чём я уже рассказывал.

И в доказательство справедливости открытых им закономерностей, в 1887 году он получает рубидий из его оксида, восстанавливая алюминием , а в 1893 году - цезий восстановлением из его оксидного соединения водородом .

Читайте также: