Kemična reakcija kisline s kovino je specifična za te razrede spojin. Pri tem se vodikov proton obnovi in ga v povezavi s kislinskim anionom nadomesti kovinski kation. To je primer reakcije tvorbe soli, čeprav obstaja več vrst interakcij, ki ne sledijo temu načelu. Potekajo kot redoks in jih ne spremlja razvoj vodika.
Načela reakcij kislin s kovinami
Vse reakcije anorganske kisline s kovino vodijo do tvorbe soli. Edina izjema je morda reakcija plemenite kovine z aqua regia, mešanico klorovodikove in dušikove kisline. Vsaka druga interakcija kislin s kovinami vodi do tvorbe soli. Če kislina ni niti koncentrirana žveplova niti dušikova, se molekularni vodik odcepi kot produkt.
Toda ko reagira koncentrirana žveplova kislina, interakcija s kovinami poteka po principu redoks procesa. Zato sta bili eksperimentalno ločeni dve vrsti interakcij, tipičnikovine in močne anorganske kisline:
- reakcija kovin z razredčenimi kislinami;
- interakcija s koncentrirano kislino.
Reakcije prve vrste potekajo s katero koli kislino. Edina izjema sta koncentrirana žveplova kislina in dušikova kislina katere koli koncentracije. Reagirajo po drugi vrsti in vodijo do tvorbe soli in produktov redukcije žvepla in dušika.
Tipične reakcije kislin s kovinami
Kovine, ki se nahajajo levo od vodika v standardni elektrokemični seriji, reagirajo z razredčeno žveplovo kislino in drugimi kislinami različnih koncentracij, z izjemo dušikove kisline, da tvorijo sol in sproščajo molekularni vodik. Kovine, ki se nahajajo desno od vodika v seriji elektronegativnosti, ne morejo reagirati z zgornjimi kislinami in medsebojno delujejo samo z dušikovo kislino, ne glede na njeno koncentracijo, s koncentrirano žveplovo kislino in s kraljevo vodo. To je tipična interakcija kislin s kovinami.
Reakcije kovin s koncentrirano žveplovo kislino
Ko je vsebnost žveplove kisline v raztopini več kot 68%, se šteje za koncentrirano in deluje s kovinami levo in desno od vodika. Načelo reakcije s kovinami različnih aktivnosti je prikazano na spodnji fotografiji. Tu je oksidant atom žvepla v sulfatnem anionu. Reducira se v vodikov sulfid, 4-valentni oksid ali v molekularno žveplo.
Reakcije z razredčeno dušikovo kislino
Razredčenodušikova kislina reagira s kovinami, ki se nahajajo levo in desno od vodika. Med reakcijo z aktivnimi kovinami nastane amoniak, ki se takoj raztopi in medsebojno deluje z nitratnim anionom ter tvori drugo sol. Pri kovinah srednje aktivnosti kislina reagira s sproščanjem molekularnega dušika. Pri neaktivnem se reakcija nadaljuje s sproščanjem dinitrijevega oksida. Najpogosteje v eni reakciji nastane več produktov redukcije žvepla. Primeri reakcij so predlagani v spodnji grafični aplikaciji.
Reakcije s koncentrirano dušikovo kislino
V tem primeru dušik deluje tudi kot oksidant. Vse reakcije se končajo s tvorbo soli in sproščanjem dušikovega oksida. V grafični aplikaciji so predlagane sheme poteka redoks reakcij. Hkrati je treba posebno pozornost nameniti reakciji kraljeve vode z nizko aktivnimi elementi. Takšna interakcija kislin s kovinami je nespecifična.
Reaktivnost kovin
Kovine zelo zlahka reagirajo s kislinami, čeprav obstaja nekaj inertnih snovi. To so plemenite kovine in elementi, ki imajo visok standard elektrokemijskega potenciala. Obstajajo številne kovine, ki so zgrajene na podlagi tega kazalnika. Imenuje se niz elektronegativnosti. Če se kovina nahaja levo od vodika v njej, potem lahko reagira z razredčeno kislino.
Izjema je le ena: železo inaluminij zaradi tvorbe 3-valentnih oksidov na njihovi površini ne more reagirati s kislino brez segrevanja. Če se zmes segreje, potem najprej v reakcijo vstopi oksidni film kovine, nato pa se raztopi v sami kislini. Kovine, ki se nahajajo desno od vodika v elektrokemični seriji aktivnosti, ne morejo reagirati z anorgansko kislino, vključno z razredčeno žveplovo kislino. Obstajata dve izjemi od pravila: te kovine se raztopijo v koncentrirani in razredčeni dušikovi kislini in carski vodi. V slednjem ni mogoče raztopiti samo rodija, rutenija, iridija in osmija.
