Metalli: reazioni con l’ossigeno, scala di attività

I metalli reagiscono con l’ossigeno presente nell’aria con velocità diverse: i 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.

scala-di-reattività

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 per dare i rispettivi ossidi 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 brucia 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. Tuttavia,  se è finemente suddiviso  esso 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

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