金属如何和浓酸反应?

偶是初中狗,只知道稀酸会和氢之前的金属反应

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毛骡金属材料学博士

2017-02-21 16:33

衡量一个酸液,除了酸度,还有氧化性。衡量酸度,用pKa表示。但是酸液的腐蚀性还要考虑酸根的氧化性(拉开不同酸强弱的关键),以及能否与溶解的金属离子络合。

毕竟我不是专业,太详细的理论解释不了。只能说一个我自己课题中遇到的问题来作例子,姑且让你了解真正的化学反应要比初中课本上所写的复杂的多。

金属为黄铜,酸液为1 mol/L的盐酸HCl。你想象以下,当黄铜浸入盐酸中以后,会发生什么?

纯铜是不与稀盐酸反应的,稀盐酸的分界点是37%,高于1 mol/L的浓度。铜在我所指定的环境下不与盐酸反应。

锌是活泼金属,所以锌会与盐酸反应。那么当两者混合成固溶体金属(可以理解为固体的溶液,一种原子级混合的固体混合物)以后,与盐酸如何反应呢?

可能一:锌与铜组成原电池,锌溶解,保护铜。

可能二:铜不反应,锌被酸溶解。

可能三:什么反应也没有。

可能四:两者都与酸反应。

先想自己的答案,然后在往下看。


分割线


答案是四。黄铜与稀盐酸接触以后,两种金属元素都会被酸溶解。

但是实际情况比上面的文字要复杂的多。

铜与锌都会被溶解。但是锌更活泼,所以未溶解的锌会将溶解的铜置换出来发生沉积。当铜完全覆盖金属表面以后,反应会暂时停止。但是铜虽然看上去不与酸反应,实际上表层的铜原子仍然不断地溶解,然后析出,处在一种动态的平衡状态。这种原子活动导致表面以下的锌有小概率接触到溶液,所以只需要基体内存在双联空穴(一种结构缺陷),锌原子即会通过扩散的方式逐渐浮到金属表面,并逐渐溶解到酸液中……

所以说,黄铜与盐酸,似乎发生了反应。但是析出(沉积)的铜原子总是会填平被腐蚀的表面,所以肉眼看上去什么也没有发生(这里还有分支条件,根据金属是否暴露在空气之中,会有不同的表现)。

如果在稀盐酸中溶解一点点少于10%的氯化铵(NH4Cl),就会导致锌快速溶解,留下铜框架,这是一种宏观上的选择性腐蚀,也称为脱合金。实际原理是,利用氨根与铜离子络合,阻止铜离子析出实现锌的快速溶解,以及对铜离子的置换……

不写了,这玩意能写一篇博士论文……我的博士论文差不多就是这个。

我上面的例子仅仅是针对黄铜在盐酸环境下的反应……缺少代表性。现在你该知道这东西不是几句话能说明白的了吧。

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这个不能一概而论。即便是初中化学,你也能发现浓硫酸的氧化性并不主要来自于氢离子,而是硫酸根。

酸碱理论并不全面,所以:千万不要认为弱酸危险小,千万不要认为弱酸危险小,千万不要认为弱酸危险小!举两个栗子:氢氟酸十足的弱酸,氢氰酸十足的弱酸。

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支持者: 水底艾蒿 蓝胖pang

要看是什么浓酸,什么金属,有些金属在浓酸中反而不会被腐蚀,会形成一种致密氧化膜,这种现象叫钝化。

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有种理论叫做广义酸碱……

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无极化学中的大致规律是,有强氧化性的浓酸会与金属发生氧化还原反应,无强氧化性的只是金属与酸的普通反应。希望能帮到你。

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