Электрохимический ряд напряжений металлов (ряд Бекетова) это последовательность расположения металлов и их ионов в порядке возрастания стандартных электродных потенциалов в растворах электролитов.. Металлотермия

Электрохимический ряд напряжений металлов (ряд Бекетова) это последовательность расположения металлов и их ионов в порядке возрастания стандартных электродных потенциалов в растворах электролитов.

Он используется для определения принципиальной возможности протекания окислительно-восстановительных реакций металлов (с растворами кислот и солей).

Электродом сравнения обычно служит стандартный водородный электрод, электродный потенциал которого условно принимается равным нулю.

Место каждого элемента в ряду напряжений условно, т.к. величина электродного потенциала зависит от температуры и состава раствора, в который погружены электроды, в частности от концентрации ионов. Большое значение также имеет состояние поверхности электрода (гладкая, шероховатая). Стандартный электродный потенциал относится к водным растворам при температуре 25 °С, давлении газов 1 атмосфера и концентрации ионов 1 моль/л.

Металлы в химических реакциях всегда восстановители. Восстановительную активность металла отображает его положение в электрохимическом ряду напряжений.

Из электрохимического ряда напряжений металлов вытекает ряд важных следствий:

1. Чем левее стоит металл в этом ряду, тем более сильным восстановителем он является.

2. Каждый металл способен вытеснять из солей в растворе те металлы, которые стоят правее 2Fe + 3CuSO₄ → 3Cu + Fe₂ (SO₄)₃

3. Металлы, находящиеся в ряду напряжений левее водорода способны вытеснять его из кислот. Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

4. Металлы, являющиеся самыми сильными восстановителями (щелочные и щелочноземельные) в любых водных растворах прежде сего реагируют с водой.

Восстановительная способность металла, определённая по электрохимическому ряду не всегда соответствует его положению в периодической системе т.к в ряду напряжений учитывается не только радиус атома, но и энергия отрыва электронов.

Металлотермия

Честь открытия в 1856 г. и первого практического применения металлотермии принадлежит Николаю Николаевичу Бекетову - выдающемуся русскому физико-химику и металлургу.

Металлотермия - это металлургический процесс, в основе которого лежит реакция восстановления металла из его кислородного или иного соединения другим более активным металлом.

В методах металлотермии в качестве восстановителей используют Al, Na, Ca, Mg, B, Si и др.

Примеры металлотермических реакций:

Алюмотермия - 2Al + Cr2O3 ® 2Cr + Al2O3

Магнийтермия - Mg + TiCl4 ® Ti + 2MgCl2

Натрийтермия - 2Na + K2BeF4 ® Be + 2NaF + 2KF

Методы металлотермии в настоящее время широко используются в металлургии:

-для получения металлов: Ti, Cr, Mn, V, Zr, Mg, Ba, Ca, Ta, Rb, Cs.

- для получения металлотермических ферросплавов и лигатур, например, феррованадия, феррохрома и др.

- в термической сварке,

- для легирования стали.

Среди металлотермических процессов ведущее место занимает алюмотермия - алюмотермическое восстановление оксидов металлов по реакции:

Алюмотермические процессы используются для восстановления оксидов редких тугоплавких металлов (титана, ванадия, ниобия, циркония, вольфрама, молибдена, тантала), а также оксидов хрома, марганца, бария, кальция, железа, никеля.

Широкое применение алюмотермии обусловлено рядом преимуществ:

-высокой восстановительной способностью алюминия;

-возможностью получения более чистых сплавов, чем с кремнием и углеродом;

- простотой производства алюминиевого порошка;

- высокой величиной теплового эффекта реакции;

- высокой температурой кипения, уменьшающей испарение алюминия.

⇐ Предыдущая 12