Sólin Sólin Rís 03:29 • sest 23:24 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 03:35 • Sest 09:46 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 10:38 • Síðdegis: 23:07 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 04:33 • Síðdegis: 16:38 í Reykjavík

Hvað gerist við tæringu málma í sýru og hvar er hægt að fá upplýsingar um staðalspennu málma?

Emelía Eiríksdóttir

Hér er einnig svarað spurningunni:
Getið þið sagt mér eitthvað um bruna og leysni málma í brennisteinssýru?

Í svarinu Hvað er spennuröð málma og hvernig tengist hún tæringu? er rætt um galvaníska tæringu málma en hún getur orðið þegar tveir málmar í raflausn snertast (eða tengjast með rafleiðandi vír). Málmurinn sem tærist kallast anóða og leysist hann upp í jónir sínar og rafeindir (hann oxast). Hinn málmurinn kallast katóða og tekur við rafeindunum (hann afoxast). Katóðan og anóðan hafa báðar ákveðna staðalspennu (e. standard potential) sem ræðst af málmunum og umhverfi þeirra. Til þess að tæringin geti átt sér stað er nauðsynlegt að það sé spennumunur á málmunum, það er að segja mismunur á staðalspennum málmanna þegar annar oxast og hinn afoxast. Því meiri sem spennumunurinn er, þeim mun meiri líkur er á galvanískri tæringu. Þetta á reyndar við um tæringu málma almennt, það er málmur getur tærst ef mikill spennumunur er á honum og einhverri katóðu. Katóðan þarf ekki að vera málmur. Þegar málmur leysist upp í sýru er sýran katóðan og málmurinn anóðan. Hvarfið gerist vegna þess að nægilega mikill spennumunur er á katóðunni og anóðunni.

Í eftirfarandi töflu getur að líta staðalspennu nokkurra málma í vatnslausn og hálfhvörfin sem eiga sér stað við afoxun þeirra. Málmarnir með hæstu staðalspennuna eru neðstir og hafa þeir minnstu tilhneigingu til að tærast á meðan málmarnir efst í töflunni hafa mestu tilhneigingu til að tærast.

Tafla 1. Staðalspennan nokkurra málma í vatnslausn.

MálmurHálfhvörf málmaStaðalspenna (V)
litín
Li++ e- → Li(s)
-3,040
kalín
K+ + e- → K(s)
-2,936
barín
Ba2+ + 2e- → Ba(s)
-2,906
kalsín
Ca2++ 2e- → Ca(s)
-2,868
natrín
Na++ e- → Na(s)
-2,714
magnesín
Mg2++ 2e- → Mg(s)
-2,360
ál
Al3+ + 3e- → Al(s)
-1,677
títan
Ti2+ + 2e- → Ti(s)
-1,60
mangan
Mn2+ + 2e- → Mn(s)
-1,182
sink
Zn2+ + 2e- → Zn(s)
-0,762
króm (Cr3+)
Cr3+ + 3e- → Cr(s)
-0,74
járn (Fe2+)
Fe2++ 2e- → Fe(s)
-0.44
kóbalt
Co2++ 2e- → Co(s)
-0.282
nikkel
Ni2+ + 2e- → Ni(s)
-0,236
tin
Sn2++ 2e- → Sn(s)
-0,141
blý
Pb2++ 2e- → Pb(s)
-0,126
vetni
2H++2e- → H2(g)
0
kopar
Cu2++ 2e- → Cu(s)
0,339
silfur
Ag++ e- → Ag(s)
0,799
palladín
Pd2++ 2e- → Pd(s)
0,915
platína
Pt2++ 2e- → Pt(s)
1,18
gull
Au++ e- → Au(s)
1,69

Þrátt fyrir að vetni sé ekki málmur er það oft haft með í töflum yfir spennuröð málma því staðalspenna málmanna miðast við hálfhvarf vetnis, sem er þá skilgreint með staðalspennuna 0 V. Taflan segir okkur þá að málmar sem eru fyrir ofan vetnið geta hvarfast við sýrur og myndað vetnisgas. Í tilviki sinks (Zn) í saltsýru (HCl) myndu hálfhvörfin vera:

$$Zn_{(s)} \to Zn^{2+}+ 2e^{-}$$

$$2H^{+}+ 2e^{-} \to H_{2(g)} $$

Og heildarhvarfið yrði þá

$$Zn_{(s)}+ 2HCl \to H_{2(g)} +ZnCl_{2}$$

Spennumunurinn á sinki og sýrunni er 0,762 V (= 0,762 – 0) og því leysist sink upp í saltsýru. Sýra tærir ekki málma sem eru fyrir neðan vetni í töflunni því spennumunurinn er alltaf neikvæð tala.

Hins vegar getur svokallað kóngavatn (lat. aqua regia), sem er blanda saltpéturssýru (HNO3) og saltsýru (HCl), leyst upp gull og platínu. Efnahvörfin sem eiga sér stað þar eru mun flóknari en einföld sýruhvörf og verða ekki rædd hér.

Heimildir:

Höfundur

Emelía Eiríksdóttir

efnafræðingur og starfsmaður Vísindavefsins

Útgáfudagur

15.6.2023

Spyrjandi

Jón Ragnarsson, Björg Hákonardóttir

Tilvísun

Emelía Eiríksdóttir. „Hvað gerist við tæringu málma í sýru og hvar er hægt að fá upplýsingar um staðalspennu málma?“ Vísindavefurinn, 15. júní 2023. Sótt 29. maí 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=74005.

Emelía Eiríksdóttir. (2023, 15. júní). Hvað gerist við tæringu málma í sýru og hvar er hægt að fá upplýsingar um staðalspennu málma? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=74005

Emelía Eiríksdóttir. „Hvað gerist við tæringu málma í sýru og hvar er hægt að fá upplýsingar um staðalspennu málma?“ Vísindavefurinn. 15. jún. 2023. Vefsíða. 29. maí. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=74005>.

Chicago | APA | MLA

Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hvað gerist við tæringu málma í sýru og hvar er hægt að fá upplýsingar um staðalspennu málma?
Hér er einnig svarað spurningunni:

Getið þið sagt mér eitthvað um bruna og leysni málma í brennisteinssýru?

Í svarinu Hvað er spennuröð málma og hvernig tengist hún tæringu? er rætt um galvaníska tæringu málma en hún getur orðið þegar tveir málmar í raflausn snertast (eða tengjast með rafleiðandi vír). Málmurinn sem tærist kallast anóða og leysist hann upp í jónir sínar og rafeindir (hann oxast). Hinn málmurinn kallast katóða og tekur við rafeindunum (hann afoxast). Katóðan og anóðan hafa báðar ákveðna staðalspennu (e. standard potential) sem ræðst af málmunum og umhverfi þeirra. Til þess að tæringin geti átt sér stað er nauðsynlegt að það sé spennumunur á málmunum, það er að segja mismunur á staðalspennum málmanna þegar annar oxast og hinn afoxast. Því meiri sem spennumunurinn er, þeim mun meiri líkur er á galvanískri tæringu. Þetta á reyndar við um tæringu málma almennt, það er málmur getur tærst ef mikill spennumunur er á honum og einhverri katóðu. Katóðan þarf ekki að vera málmur. Þegar málmur leysist upp í sýru er sýran katóðan og málmurinn anóðan. Hvarfið gerist vegna þess að nægilega mikill spennumunur er á katóðunni og anóðunni.

Í eftirfarandi töflu getur að líta staðalspennu nokkurra málma í vatnslausn og hálfhvörfin sem eiga sér stað við afoxun þeirra. Málmarnir með hæstu staðalspennuna eru neðstir og hafa þeir minnstu tilhneigingu til að tærast á meðan málmarnir efst í töflunni hafa mestu tilhneigingu til að tærast.

Tafla 1. Staðalspennan nokkurra málma í vatnslausn.

MálmurHálfhvörf málmaStaðalspenna (V)
litín
Li++ e- → Li(s)
-3,040
kalín
K+ + e- → K(s)
-2,936
barín
Ba2+ + 2e- → Ba(s)
-2,906
kalsín
Ca2++ 2e- → Ca(s)
-2,868
natrín
Na++ e- → Na(s)
-2,714
magnesín
Mg2++ 2e- → Mg(s)
-2,360
ál
Al3+ + 3e- → Al(s)
-1,677
títan
Ti2+ + 2e- → Ti(s)
-1,60
mangan
Mn2+ + 2e- → Mn(s)
-1,182
sink
Zn2+ + 2e- → Zn(s)
-0,762
króm (Cr3+)
Cr3+ + 3e- → Cr(s)
-0,74
járn (Fe2+)
Fe2++ 2e- → Fe(s)
-0.44
kóbalt
Co2++ 2e- → Co(s)
-0.282
nikkel
Ni2+ + 2e- → Ni(s)
-0,236
tin
Sn2++ 2e- → Sn(s)
-0,141
blý
Pb2++ 2e- → Pb(s)
-0,126
vetni
2H++2e- → H2(g)
0
kopar
Cu2++ 2e- → Cu(s)
0,339
silfur
Ag++ e- → Ag(s)
0,799
palladín
Pd2++ 2e- → Pd(s)
0,915
platína
Pt2++ 2e- → Pt(s)
1,18
gull
Au++ e- → Au(s)
1,69

Þrátt fyrir að vetni sé ekki málmur er það oft haft með í töflum yfir spennuröð málma því staðalspenna málmanna miðast við hálfhvarf vetnis, sem er þá skilgreint með staðalspennuna 0 V. Taflan segir okkur þá að málmar sem eru fyrir ofan vetnið geta hvarfast við sýrur og myndað vetnisgas. Í tilviki sinks (Zn) í saltsýru (HCl) myndu hálfhvörfin vera:

$$Zn_{(s)} \to Zn^{2+}+ 2e^{-}$$

$$2H^{+}+ 2e^{-} \to H_{2(g)} $$

Og heildarhvarfið yrði þá

$$Zn_{(s)}+ 2HCl \to H_{2(g)} +ZnCl_{2}$$

Spennumunurinn á sinki og sýrunni er 0,762 V (= 0,762 – 0) og því leysist sink upp í saltsýru. Sýra tærir ekki málma sem eru fyrir neðan vetni í töflunni því spennumunurinn er alltaf neikvæð tala.

Hins vegar getur svokallað kóngavatn (lat. aqua regia), sem er blanda saltpéturssýru (HNO3) og saltsýru (HCl), leyst upp gull og platínu. Efnahvörfin sem eiga sér stað þar eru mun flóknari en einföld sýruhvörf og verða ekki rædd hér.

Heimildir:...