Metalli: reazioni con l’ossigeno
I metalli reagiscono con l’ossigeno presente nell’aria con velocità diverse: metalli reattivi come il potassio reagiscono in modo vigoroso formando ossidi basici.
Alcuni metalli reagiscono moderatamente a caldo mentre altri mostrano inerzia come l’oro e l’argento.
I metalli hanno un comportamento chimico diverso a seconda della loro reattività e possono dare diversi tipi di reazioni che dipendono dalla posizione dell’elemento sulla Tavola Periodica.
La reattività dei metalli è correlata alle loro posizioni nella scala di attività: un metallo posizionato più in alto nella scala di attività può spostare il metallo che si trova in una posizione più bassa.
Vengono riportate le reazioni dei metalli più comuni con l’ossigeno.
Reazioni
Tra i metalli più reattivi vi sono il sodio e il potassio che reagiscono spontaneamente con l’ossigeno secondo le reazioni:
4 Na + O2 → 2 Na2O
4 K + O2 → 2 K2O
La reazione del calcio con l’ossigeno avviene a seguito di combustione:
2 Ca + O2 → 2 CaO
Magnesio e alluminio reagiscono bruciano dando una fiamma abbagliante:
2 Mg + O2 → 2 MgO
4 Al + 3 O2 → 2 Al2O3
Lo zinco richiede una elevata quantità di calore per dar luogo alla combustione e brucia dando una fiamma azzurra:
2 Zn + O2 → 2 ZnO
Il ferro brucia formando ossidi che, a seconda delle condizioni della reazione e del rapporto stechiometrico tra il metallo e l’ossigeno, dà luogo alla formazione di composti diversi:
2 Fe + O2 → 2 FeO
4 Fe + 3 O2 → 2 Fe2O3
3 Fe + 2 O2 → Fe3O4
Il piombo non brucia in presenza di ossigeno ma reagisce con esso formando uno strato di ossido ad azione passivante. Per ottenere l’ossido è necessario riscaldare vigorosamente e la reazione che avviene è:
2 Pb + O2 → 2 PbO
Il mercurio non dà reazione di combustione ma si ossida a caldo per dare l’ossido. Quest’ultimo può decomporsi per dare il metallo di partenza
2 Hg + O2 → 2 HgO
Il vanadio reagisce con l’ossigeno a seguito di riscaldamento per formare in prevalenza l’ossido di vanadio (V):
4 V + 5 O2 → 2 V2O5
Il titanio reagisce con l’ossigeno per dare l’ossido che ricopre il metallo passivandolo. Quando il titanio viene bruciato dà luogo alla formazione di biossido di titanio emettendo una fiamma bianca:
Ti + O2 → TiO2
Lo scandio si ossida all’aria e brucia rapidamente per dare l’ossido di scandio (III):
4 Sc + 3 O2 → 2 Sc2O3
Il manganese non è particolarmente reattivo in presenza di ossigeno ma quando è finemente suddiviso bruci per formare l’ossido:
3 Mn + 2 O2 → Mn3O4
Il cromo reagisce spontaneamente con l’ossigeno per formare un sottile strato di ossido cromo (III) che protegge il metallo dall’ossidazione:
4 Cr + 3 O2 → 2 Cr2O3
Il cobalto non è particolarmente reattivo in presenza di ossigeno e se riscaldato forma l’ossido:
3 Co + 2 O2 → Co3O4
Il nichel non reagisce con l’ossigeno in condizioni normali ma se è finemente suddiviso reagisce rapidamente e può essere piroforico. Ad elevate temperature la reazione non giunge a completezza e il prodotto di reazione è l’ossido:
2 Ni + O2 → 2 NiO
Lo stagno è stabile in condizioni ambiente e riscaldato reagisce con l’ossigeno per dare l’ossido di stagno (IV):
Sn + O2 → SnO2
Il bismuto se viene riscaldato reagisce con l’ossigeno per dare l’ossido di bismuto (III) secondo la reazione:
4 Bi + 3 O2 → Bi2O3