Chemie
Elektrochemická řada napětí kovů (Beketovova řada kovů)
Chemie
Obsah

Elektrochemická řada napětí kovů
    (Beketovova řada kovů)

Sestavíme-li řadu kovů podle rostoucích hodnot standardních elektrodových potenciálů, dostáváme řadu napětí kovů.

Protože z umístění kovu v řadě napětí lze vyvodit jeho chování v redoxních reakcích, je užitečné tuto řadu aspoň pro nejvýznamnější kovy znát zpaměti. Její zapamatování není s mnemotechnickou pomůckou problém.

Neúplná řada napětí kovů:
Li  K  Ba  Sr  Ca  Na  Mg  Al  Mn  Zn  Cr  Fe  Co  Ni  Sn  Pb   H   Cu Ag Hg Pt Au

Citlivé povahy nechť prominou použití expresivních výrazů, které zde plní neocenitelnou službu při zapamatování si této řady 22 kovů setříděných podle rostoucí ušlechtilosti.

Mnemotechnickou pomůckou je popis události z bouřlivého večírku:

Lída Karasová Bruta´lně Sežraná Ca´kla Na Magnetofon Alkoholu Mnoho Značky Citrusový Fernet Co s Nim Snad Poběží. HovnoCuc Argumentuje Hygienou Platinového Automobilu.

  • Kovy v řadě jsou seřazeny podle stoupajících hodnot standardních elektrodových potenciálů.

  • Kovy stojící v řadě nalevo od vodíku se nazývají kovy neušlechtilé, kovy stojící napravo jsou kovy ušlechtilé.

  • Li   K   Ba   Sr   Ca   Na   Mg   Al   Mn   Zn   Cr   Fe   Co   Ni   Sn   Pb  H  Cu   Ag   Hg   Pt   Au
    Obr. 1: Porovnání hodnot standardních redoxních potenciálů některých kovů

     

  • Neušlechtilé kovy mají E0 < 0, snadno tvoří kationty, např. E0 (Na+/Na) = –2,714 V.

  • Ušlechtilé kovy mají E0 > 0, např. E0 (Au3+/Au) = +1,420 V.

  • Redukční schopnosti prvků klesají v řadě směrem zleva doprava.

  • Prvek stojící v řadě vlevo působí jako redukční činidlo na ionty prvků stojících od něj napravo.

  • To znamená, že kovy stojicí v řadě více vlevo mohou vytěsnit kovy stojící od nich napravo z roztoků jejich iontů.
    Například:

    iontový zápis:   Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu
    úplný zápis: Fe(s) + CuSO4 (aq) → FeSO4 (aq) + Cu(s)
       
    iontový zápis: Zn + Pb2+ → Zn2+ + Pb
    úplný zápis: Zn(s) + Pb(NO3)2 (aq) → Zn(NO3)2 (aq) + Pb(s)
       
    iontový zápis:  Cu + 2 Ag+ → Cu2+ + 2 Ag
    úplný zápis: Cu (s) + 2 AgNO3 (aq) → Cu(NO3)2 (aq) + 2 Ag(s)

 

  • Pouze kovy, které jsou od vodíku nalevo, jsou schopny jej vytěsnit z kyselin.
    2 Na + H2O → H2 + 2 NaOH
    Zn + 2 HCl → H2 + ZnCl2
    2 Al + 3 H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3 H2

  • Kationty kovů stojících od vodíku napravo mají schopnost zoxidovat vodík.
     Vodík redukuje kationty ušlechtilých kovů na elementární kov:
    CuO + H2 → Cu + H2O

  • Zleva doprava klesá reaktivita kovů vůči vodě a kyselinám:
    Li   K   Ba   Sr   Ca   Na   Mg   Al   Mn   Zn   Cr   Fe   Co   Ni   Sn   Pb  H  Cu   Ag   Hg   Pt   Au
    – Od lithia po sodík reagují s vodou za studena za vzniku vodíku a příslušného hydroxidu, 
       např. sodík reaguje prudce: 2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2.
    – Od hořčíku po železo reagují s vodní párou za vzniku vodíku a hydroxidů nebo oxidů kovů,  
        např.:

     hořčík     Mg + 2 H2O → Mg(OH)2 + H2 
     mangan    Mn + 2 H2O → Mn(OH)2 + H2 
     chrom   2 Cr + 3 H2O → Cr2O3 + 3 H2 


    – S neoxidujícími kyselinami reagují všechny neušlechtilé kovy na vodík a sůl dané kyseliny.
    – Kobalt a nikl se ve zředěných kyselinách rozpouštějí jen neochotně a pomalu, v koncetrované HNO3 se pasivují.
    – Cín se ochotně rozpouští v koncentrované HCl za přítomnosti malého množství oxidačních činidel (HNO3, H2O2).
    – Olovo se dobře rozpouští v kyselině dusičné HNO3, ale v koncentrované kyselině sírové se pasivuje.  

  • Ušlechtilé kovy reagují pouze s kyselinami se silnými oxidačními účinky,
    např.
    Cu, Ag, Hg reagují s HNO3 nebo s H2SO4, ale zlato ani platina s těmito kyselinami nereagují.
    Au a Pt reagují s lučavkou královskou. 

    Ušlechtilé kovy nemohou vyredukovat z kyselin vodík, ale reagovat s kyselinami s oxidačními účinky mohou.
    Například měď je koncentrovanou kyselinou dusičnou oxidována na měďnatou sůl a tím se kyselina dusičná redukuje na oxid dusičitý:
    Cu + 4 HNO3 → Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O.
    Průběh této reakce můžete sledovat z tohoto odkazu:

  • Cu s kyselinou chlorovodíkovou nereaguje, protože HCl nemá oxidační účinky (chlor je ve svém nejnižším oxidačním stupni –I, a nemůže se proto již více redukovat)

Vyznačíme-li prvky z Beketovovy řady v periodické tabulce pomocí pořadových čísel, vidíme umístění kovů s největšími redukčními účinky i umístění ušlechtilých kovů.

Obr. 2: Umístění prvků Beketovovy řady v periodické tabulce prvků

 

Zdroje

Obrázky

  • Pokud není uvedeno jinak, autorem obrázků je Jaroslav Svatoň
Přílohy1
05_Navod__Kovy_a__elektrochemicka_Beketovova_rada_napeti_kovu
05_Navod__Kovy_a__elektrochemicka_Beketovova_rada_napeti_kovu.pdf
ELUC · Elektronická učebnice