硝酸の役割
硝酸(HNO₃)は強力な酸化剤です。これは、他の物質から電子を容易に受け入れ、それらを酸化する(電子を失う)ことを意味します。この特性は、金属との反応において重要な役割を果たします。
マグネシウムとの反応
* 初期反応: マグネシウム(Mg)は反応金属です。希釈硝酸と反応すると、他の酸で起こることと同様に、最初は標準的な変位反応を起こします。
* mg(s) +2hno₃(aq)→mg(no₃)₂(aq) +h₂(g)
* 水素の酸化: ただし、解放された水素ガスは硝酸によって急速に酸化され、水や他の窒素酸化物(no₂やn₂oなど)を形成します。これは、硝酸が水素イオンよりもはるかに強い酸化剤であるために起こります。
他の金属
* 希釈硝酸で: ほとんどの金属は希釈硝酸と反応して硝酸塩を形成しますが、水素ガスは主要な製品ではありません。代わりに、硝酸はさまざまな窒素酸化物に減少します。反応は複雑であり、酸と関与する金属の濃度に依存します。
* 濃縮硝酸を伴う: 濃縮硝酸では、反応はさらに複雑になります。通常、二酸化窒素(no₂)が主要な製品です。
マグネシウムが異なる理由
* 反応性: マグネシウムは非常に反応性のある金属です。それは希釈硝酸と激しく反応し、最初は大量の水素を生成します。これにより、硝酸は、ガスとして逃げる前に水素を酸化する機会を与えます。
* 保護層の形成: 場合によっては、マグネシウムと硝酸の反応は、金属の表面に酸化マグネシウムの保護層を形成し、反応を遅くし、さらなる水素の進化を防ぐことができます。
要約
マグネシウムと希釈硝酸との反応中の水素ガスの解放は、その高い反応性と硝酸による新生水素の急速な酸化の結果です。これは、硝酸の酸化能力が反応を支配する他の金属とは対照的であり、代わりに窒素酸化物の形成につながります。