Chemická reakce kyseliny s kovem je specifická pro tyto třídy sloučenin. V jeho průběhu se obnovuje vodíkový proton a ve spojení s kyselým aniontem je nahrazen kationtem kovu. Toto je příklad reakce tvořící sůl, i když existuje několik typů interakcí, které tento princip nedodržují. Probíhají jako redoxní a nejsou doprovázeny vývojem vodíku.
Principy reakcí kyselin s kovy
Všechny reakce anorganické kyseliny s kovem vedou k tvorbě solí. Jedinou výjimkou je snad reakce ušlechtilého kovu s aqua regia, směsí kyseliny chlorovodíkové a dusičné. Jakákoli jiná interakce kyselin s kovy vede ke vzniku soli. Pokud kyselina není ani koncentrovaná sírová ani dusičná, pak se molekulární vodík odštěpí jako produkt.
Když ale koncentrovaná kyselina sírová reaguje, interakce s kovy probíhá podle principu redoxního procesu. Proto byly experimentálně rozlišeny dva typy interakcí, typickékovy a silné anorganické kyseliny:
- reakce kovů se zředěnými kyselinami;
- interakce s koncentrovanou kyselinou.
Reakce prvního typu probíhají s jakoukoli kyselinou. Jedinou výjimkou jsou koncentrovaná kyselina sírová a kyselina dusičná v jakékoli koncentraci. Reagují podle druhého typu a vedou ke vzniku solí a produktů redukce síry a dusíku.
Typické reakce kyselin s kovy
Kovy umístěné nalevo od vodíku ve standardní elektrochemické řadě reagují se zředěnou kyselinou sírovou a jinými kyselinami o různých koncentracích, s výjimkou kyseliny dusičné, za vzniku soli a uvolňování molekulárního vodíku. Kovy umístěné napravo od vodíku v elektronegativní řadě nemohou reagovat s výše uvedenými kyselinami a interagují pouze s kyselinou dusičnou, bez ohledu na její koncentraci, s koncentrovanou kyselinou sírovou a s vodníkem královským. Toto je typická interakce kyselin s kovy.
Reakce kovů s koncentrovanou kyselinou sírovou
Pokud je obsah kyseliny sírové v roztoku vyšší než 68 %, považuje se za koncentrovanou a interaguje s kovy nalevo a napravo od vodíku. Princip reakce s kovy různé aktivity je znázorněn na fotografii níže. Zde je oxidačním činidlem atom síry v síranovém aniontu. Redukuje se na sirovodík, 4-valentní oxid nebo na molekulární síru.
Reakce se zředěnou kyselinou dusičnou
Zředěnýkyselina dusičná reaguje s kovy umístěnými nalevo a napravo od vodíku. Při reakci s aktivními kovy vzniká amoniak, který se okamžitě rozpouští a interaguje s dusičnanovým aniontem za vzniku další soli. S kovy střední aktivity kyselina reaguje s uvolňováním molekulárního dusíku. Při neaktivním probíhá reakce s uvolňováním oxidu dusnatého. Nejčastěji v jedné reakci vzniká několik produktů redukce síry. Příklady reakcí jsou navrženy v grafické aplikaci níže.
Reakce s koncentrovanou kyselinou dusičnou
V tomto případě dusík působí také jako oxidační činidlo. Všechny reakce končí tvorbou soli a uvolňováním oxidu dusnatého. V grafické aplikaci jsou navržena schémata průběhu redoxních reakcí. Zvláštní pozornost si přitom zaslouží reakce aqua regia s málo aktivními prvky. Taková interakce kyselin s kovy je nespecifická.
Reaktivita kovů
Kovy reagují docela snadno s kyselinami, i když existuje několik inertních látek. Jedná se o ušlechtilé kovy a prvky, které mají vysoký standardní elektrochemický potenciál. Existuje řada kovů, které jsou postaveny na základě tohoto ukazatele. Říká se tomu řada elektronegativity. Pokud se kov nachází nalevo od vodíku v něm, pak je schopen reagovat se zředěnou kyselinou.
Existuje pouze jedna výjimka: železo ahliník v důsledku tvorby 3-valentních oxidů na jejich povrchu nemůže reagovat s kyselinou bez zahřívání. Pokud se směs zahřeje, pak nejprve oxidový film kovu vstoupí do reakce a poté se rozpustí v samotné kyselině. Kovy umístěné napravo od vodíku v elektrochemické řadě aktivity nemohou reagovat s anorganickou kyselinou, včetně zředěné kyseliny sírové. Existují dvě výjimky z pravidla: tyto kovy se rozpouštějí v koncentrované a zředěné kyselině dusičné a aqua regia. Pouze rhodium, ruthenium, iridium a osmium v nich nelze rozpustit.
