Szereg napięciowy metali, jest często omawiany wraz reakcjami redoks. Dziś zajmiemy się dlaczego pewne reakcje zachodzą, a drugie nie.
1. Szereg napięciowy.
Na początku spójrzmy na szereg napięciowy metali jaki możemy spotkać w tablicach maturalnych.
 |
| Tabela.1 Szereg napięciowy metali |
Możemy zauważyć, że potencjał półogniwa wodorowego jest równy 0. Jest tak dlatego, ponieważ do porównywania potencjałów półogniw wykorzystuje się potencjały standardowe,
zmierzone względem standardowej elektrody wodorowej. Dla takiego szeregu możemy wyróżnić:
1. Metale występujące przed wodorem:
- Są to metale od litu do żelaza (metale aktywne),
- Wyróżniają je mocne właściwości redukujące (czyli same się utleniają),
- Wypierają one wodór z kwasów,
- Wśród nich możemy wyróżnić metale ulegające pasywacji (glin, żelazo, chrom)
2. Metale występujące po wodorze:
- Są to metale od bizmutu do złota (mniej aktywne),
- Wyróżniają je mocne właściwości utleniające (czyli same się redukują),
- Nie wypierają wodoru z kwasów,
- Reagują z kwasami utleniającymi dając odpowiedni tlenek metalu,
- Wśród nich wyróżniamy metale szlachetne (platynowce, srebro i złoto), które reagują tylko i wyłącznie z wodą królewską (mieszanina kwasu solnego i azotowego(V) w stosunku 3:1)
Wiedza ta pozwala Nam na stwierdzanie czy dane reakcje zachodzą czy nie. Spójrzmy na następujące zadanie:
Zad. 1. Wskaż czy dane reakcje zachodzą czy nie:
Należy zapamiętać iż metal aktywniejszy wypiera metal mniej aktywny. Jest to klucz do rozwiązywania zadań z szeregu napięciowego metali.
2. Równanie Nernsta.
Obok metali w tabeli. 1 możesz zauważyć potencjały standardowe półogniw wyrażone w woltach. Potencjał standardowy oznacza iż iloraz stężeń produktów i substratów podniesiony do odpowiednich potęg jest równy 1. Jednak, gdy iloraz będzie inny, wówczas musimy wykorzystać równanie Nernsta.
 |
| Równanie Nernsta |
gdzie: E0 to potencjał standardowy, n to liczba elektronów w równaniu połówkowym, natomiast Q-1 to iloraz stężeń substratów do produktów podniesionych do odpowiednich potęg.
Zad. 2. Oblicz potencjał półogniwa Pt | MnO4- , Mn2+, H+ jeśli stężenia wszystkich reagentów wynosi 0,1mol/dm3.
W pierwszym kroku zapisujemy reakcje połówkową półogniwa:
Następnie podkładamy pod wzór Nernsta:
Na końcu wyliczamy wartości:
3. Płytki w roztworach wodnych metali
Posiadając powyższe wiadomości możemy przejść do reakcji pomiędzy metalami. W sytuacji, gdy w zadaniu zanurzamy płytkę metalu w roztworze innego metalu, możemy wykorzystać tzw.: deficyt masy.
 |
| Deficyt masy gdzie masa rzeczywista oznacza rzeczywistą masę np. płytka o masie 2g, natomiast masa teoretyczna to wartość masy brana jako masa molowa metalu. Spójrzmy teraz na zadanie o treści: Zad. 3. Do naczynia z roztworem CuSO4 włożono drut żelazny, którego masa po pewnym czasie wzrosła o 2g. Ile gramów miedzi osadziło się jednocześnie na drucie? Jak je rozwiązać? Wiedząc jak wygląda wzór na deficyt masy jest to bardzo proste. Najpierw zapiszmy występującą w tym zadaniu reakcję:  Posiadając wszystkie dane możemy rozwiązać równanie:  Weźmy teraz przykład zadania, w którym następuje zmniejszenie się masy: Zad. 4. Blaszkę cynkową o masie 50g zanurzono w wodnym roztworze Cu(NO3)3. Po pewnym czasie blaszkę wyjęto z roztworu i zważono ją. Jej masa wynosiła 49g. Oblicz ile gramów miedzi wydzieliło się w czasie doświadczenia, jeśli masa molowa cynku wynosi 65,38g, natomiast miedzi 63,55g. Na początek równanie:  Następnie obliczmy różnicę masy:
W następnym kroku podkładamy i wyliczamy masę miedzi:  Jak widzisz czasem w reakcji masa płytki/pręcika maleje lub wzrasta. Jeśli w reakcji na płytce osadza się lżejszy metal to wówczas masa płytki maleje, natomiast gdy osadza się cięższy metal, wówczas masa płytki wzrasta. |
0 comments