Kāda ir sērskābes ietekme uz metālu?

Sērskābes ietekme uz metālu ir atkarīga no vairākiem faktoriem, tostarp metāla veida, skābes koncentrācijas un temperatūras. Atšķaidīta sērskābe teorētiski reaģēs ar jebkuru metālu, kas atrodas virs ūdeņraža reaktivitātes sērijā, izspiežot ūdeņradi no skābes, atbrīvojot to kā gāzi un veidojot metāla sulfāta sāli. Šajā kategorijā ietilpst sārmu metāli, piemēram, nātrijs un kālijs, un sārmzemju metāli, piemēram, magnijs un kalcijs, kā arī daudzi citi parastie metāli, piemēram, dzelzs, niķelis un cinks. Tā kā ūdeņradim ir ļoti zema šķīdība ūdenī un skābēs, tas veidos burbuļus; iegūtā putošanās ir lielāka ar reaktīvākiem metāliem. Piemēram, atšķaidīta sērskābe (H2SO4) un magnijs spēcīgi reaģēs: Mg + H2SO4 -> MgSO4 + H2.

Praksē ne visi šie metāli normālos apstākļos reaģēs ar sērskābi. Lai gan tīrie metāli reaģēs, daži elementi, pakļaujoties gaisa iedarbībai, ātri iegūst oksīda slāni. Šīs skābes ietekme uz metālu oksīdiem ir atšķirīga, taču dažos gadījumos oksīda slānis ir ķīmiski ļoti inerts un neļaus notikt jebkādai reakcijai. Piemēram, lai gan reaktivitātes sērijā titāns ir virs ūdeņraža, tam parasti ir plāns titāna dioksīda pārklājums, kas padara to nereaģējošu pret sērskābi un lielāko daļu citu skābju. Alumīnijs veido arī aizsargājošu oksīda slāni; tomēr sērskābe un alumīnijs reaģēs pēc nelielas kavēšanās, veidojot ūdeņraža gāzi un alumīnija sulfātu.

Vēl viens faktors, kas var ietekmēt kombināciju, ir reakcijas rezultātā iegūtā sāls vai metāla sulfāta šķīdība. Daži metālu sulfāti, piemēram, dzelzs, cinka un alumīnija sulfāti, ļoti labi šķīst ūdenī vai skābēs, savukārt citi, piemēram, kalcija un bārija sulfāti, nešķīst. Ja sulfātam ir zema šķīdība, reakcija ātri palēnināsies vai apstāsies, jo ap metālu uzkrājas sulfāta aizsargslānis.

Tīra sērskābe nereaģē ar metāliem, veidojot ūdeņradi, jo, lai šī reakcija notiktu, ir nepieciešama ūdens klātbūtne. Laboratorijās izmantotā koncentrētā sērskābe parasti ir 98% skābes un 2% ūdens; nelielais ūdens daudzums dažos gadījumos ļauj šīm reakcijām noritēt, kaut arī lēnām. Ja izmanto atšķaidītāku šķīdumu, reakcija ir daudz ātrāka. Nerūsējošais tērauds zemā temperatūrā būtiski nerūsē ar skābes iedarbību, ja koncentrācija pārsniedz aptuveni 98%. Rūpniecības uzņēmumos to dažreiz uzglabā tērauda tvertnēs; tomēr korozija ir ātra, ja ūdens saturs ir lielāks.

Sērskābes ietekme uz metāla elementiem, kas reaktivitātes sērijā atrodas zem ūdeņraža, ir atšķirīga, jo tie nevar izspiest ūdeņradi no skābes. Šie metāli ietver varu, dzīvsudrabu, sudrabu, zeltu un platīnu. Tie nereaģēs ar atšķaidītu sērskābi vai ar koncentrētu skābi istabas temperatūrā.

Tomēr koncentrēta sērskābe darbojas kā oksidētājs, kad tā ir karsta, un tā reaģē ar varu, dzīvsudrabu un sudrabu. Piemēram, vara gadījumā notiek šāda reakcija: Cu + 2H2SO4 -> CuSO4 + SO2 + 2H2O. Zelts un platīns vispār nereaģēs ar sērskābi.