Welche Metalle lösen sich in Wasser?
Ich habe eine Liste mit Metallen und deren E0 gegeben und soll angeben welche sich in Wasser lösen lassen. Ich habe es so verstanden, dass wenn das E0 größer als 0 ist sind sie edel und lösen sich nicht, bin mir aber nicht sicher. Vielen Dank schonmal
3 Antworten
Die Antwort von ThomasJNewton faßt es zusammen, ich wil es abe sicherheitshalber nochmals genau formulieren.
Unter „Lösen“ vestehen wir hier eine chemische Reaktion des Metalls mit reinem Wasser nach der Gleichung
Ca + 2 H₂O ⟶ Ca(OH)₂ + H₂
oder
2 Al + 3 H₂O ⟶ Al₂O₃ + 3 H₂
Diese Reaktion läuft genau dann ab wenn
(a) das Standardreduktionspotential des Metalls unter −0.42 V liegt.
(b) das gebildete Hydroxid (oder Oxid, je nachdem was sich bildet) entweder wasserlöslich ist oder zumindest nicht an der Oberfläche des Metalls haftet.
Natrium, Calcium und Aluminium erfüllen (a), aber während NaOH gut wasserlöslich ist und Ca(OH)₂ schwerlöslich aber nichthaftend ist, kann Al₂O₃ sehr gut an der Metalloberfläche haften und das Metall vor dem Angriff des Wassers schützen. Deshalb lösen sich Na und Ca, aber nicht Al in Wasser.
(Man kann Al aber mit Wasser zur Reaktion bringen, indem man die Oxidschicht stört. Macht man mit einem Hauch Quecksilber. Dann „verschimmelt“ ein Stück Alu-Blech in Minuten, sobald es feucht wird).
Das Normalpotential von Wasser ist nicht 0 V!
Null Volt gilt für die Reaktion 2 H+ -> H2 + 2 e-, also für 1 molare Konzentration von H+ und H2 unter Normaldruck. Auf deutsch für pH 0.
Bei pH=7 ist dieses Potential m.W: -0,42, bei pH=14 -0,84.
Ein anderes Thema ist, ob das entstehende Oxid oder Hydroxid wasserlöslich ist. Falls nicht, bildet sich eine Schutzschicht, wie bei Al und vielen anderen Metallen.
Übrigens ist Al sowohl in Säuren als auch in Basen löslich, mit Säuren bildet sich lösliches Al(OH)3 mit Basen lösliches Aluminat Al(OH)4-. Das ist möglich, weil das Normalpotential von Al kleiner als -0,84 ist.
Bei anderen Metallen, die sich in Säure lösen, ist das Normalpotential zu hoch für eine Auflösung in Wasser oder Basen. Da ist dann detektivische Kleinarbeit angesagt.
Vorbemerkung: Ich würde die Frage wie folgt formulieren: Welche Metalle reagieren mit Wasser? - Du musst nämlich unterscheiden zwischen einem Lösungsvorgang und einer chemischen Reaktion.
Nun zu Deiner Frage: Du suchst im Chemiebuch die Tabelle mit den Normalpotenzialen, oder wählst den Link
http://www.av8n.com/physics/redpot.htm
Bezugssystem ist (in meiner Formulierung mit Oxoniumionen):
H2 + 2 H2O --> 2 H3O^+ + 2 e^- E° = 0,00 V
Dieses System muss im oxidierten Zustand, also mit Oxoniumionen, vorliegen.
Alle Metallsysteme, die ein negatives Standardpotenzial haben und im reduzierten Zustand vorliegen, reagieren.
Beachte, dass es Metalle sein müssen und nicht durch eine Oxidschicht geschützte Metalle.