Страница 48 - гдз по химии 8 класс учебник Журин

Какие вы знаете активные металлы?

Активные металлы — это металлы, которые обладают высокой химической активностью. Это означает, что они легко вступают в химические реакции, отдавая свои валентные электроны и превращаясь в положительно заряженные ионы (катионы). Степень активности металла определяется его положением в электрохимическом ряду напряжений металлов (также известном как ряд активности). Чем левее в этом ряду находится металл, тем он активнее.

К самым активным металлам традиционно относят следующие группы:

1. Щелочные металлы

Это элементы I группы главной подгруппы Периодической системы Д.И. Менделеева. Они являются самыми сильными восстановителями и бурно реагируют со многими веществами, включая воду (с образованием щелочи и выделением водорода) и кислород воздуха. Из-за высокой реакционной способности их хранят под слоем керосина или в инертной атмосфере.

• Литий (Li)
• Натрий (Na)
• Калий (K)
• Рубидий (Rb)
• Цезий (Cs)
• Франций (Fr) (радиоактивный и крайне редкий)

2. Щелочноземельные металлы

Это элементы II группы главной подгруппы. Они также очень активны, хотя и уступают в этом щелочным металлам. Большинство из них активно реагирует с водой и кислотами.

• Кальций (Ca)
• Стронций (Sr)
• Барий (Ba)
• Радий (Ra) (радиоактивный)

Магний (Mg), также относящийся к этой группе, менее активен и реагирует только с горячей водой. Бериллий (Be) с водой не реагирует из-за прочной оксидной плёнки на его поверхности.

3. Другие активные металлы

К активным относят и многие другие металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода. Их активность достаточна, чтобы вытеснять водород из растворов кислот (неокислителей).

• Алюминий (Al): Очень активный металл, но на воздухе он мгновенно покрывается тончайшей, но очень прочной защитной оксидной плёнкой $Al_2O_3$, которая предохраняет его от дальнейших реакций.
• Цинк (Zn): Широко используемый активный металл, реагирует с кислотами и щелочами.
• Железо (Fe): Металл средней активности, реагирует с кислотами, подвержен коррозии (ржавлению).

В целом, все металлы от лития до свинца (Pb) в ряду активности считаются активными в той или иной степени.

Ответ: К активным металлам относятся в первую очередь щелочные металлы (литий, натрий, калий и др.) и щелочноземельные металлы (кальций, стронций, барий). Также активными считаются и другие металлы, расположенные в ряду активности до водорода, например, алюминий, цинк, магний, железо.

Что происходит с чугунными и стальными изделиями при длительном нахождении под открытым небом?

Решение

При длительном нахождении под открытым небом чугунные и стальные изделия, являющиеся сплавами на основе железа, подвергаются процессу электрохимической коррозии. В быту этот процесс называют ржавлением. Для его протекания необходимо наличие двух основных компонентов из окружающей среды: кислорода ($O_2$), содержащегося в воздухе, и воды ($H_2O$), которая присутствует в виде влаги, дождя или снега.

Суть ржавления заключается в окислении железа. На поверхности изделия атомы железа ($Fe$) окисляются, в то время как кислород в присутствии воды восстанавливается. В результате этих реакций образуется новое химическое соединение — гидратированный оксид железа(III) ($Fe_2O_3 \cdot nH_2O$), то есть ржавчина. Упрощенно химическую реакцию можно записать следующим образом:

$4Fe + 3O_2 + 2nH_2O \rightarrow 2Fe_2O_3 \cdot nH_2O$

Ржавчина — это пористое, рыхлое вещество рыже-бурого цвета. В отличие от плотных защитных оксидных пленок на других металлах (например, алюминии), слой ржавчины не предохраняет металл от дальнейшего разрушения. Наоборот, его пористая структура впитывает и удерживает влагу, облегчая доступ кислорода к более глубоким слоям металла и тем самым ускоряя процесс коррозии.

В результате с изделиями происходят необратимые изменения: они теряют механическую прочность, поскольку металл превращается в хрупкую ржавчину, и ухудшается их внешний вид. Со временем это может привести к полному разрушению конструкции. Скорость коррозии значительно возрастает в агрессивной среде, например, при наличии в воздухе кислотных оксидов (кислотные дожди) или солей (в прибрежных районах).

Ответ: При длительном нахождении под открытым небом чугунные и стальные изделия ржавеют. Этот процесс, называемый коррозией, вызван реакцией железа с кислородом и водой. В результате на их поверхности образуется рыхлый слой ржавчины, что приводит к потере прочности, ухудшению внешнего вида и, в конечном итоге, к разрушению изделий.