Цинк и железо хорошо проводят электрический ток и теплоту, обладают металлическим блеском. Но одинаковая принадлежность к металлам не делает их химическое поведение одинаковым. Цинк в большинстве знакомых соединений имеет степень окисления +2. Для железа особенно характерны +2 и +3; состав продукта зависит от реагента и условий реакции.
Железо и его сплавы составляют основу группы, которую в технике называют чёрными металлами. Цинк относят к цветным металлам. Это производственная классификация: слово «цветной» не означает обязательную яркую окраску и не объясняет само по себе реакционную способность.
Что происходит при окислении железа
С хлором железо образует хлорид железа(III):
С серой при нагревании получается сульфид железа(II):
При горении железа в кислороде одним из характерных продуктов является магнитный оксид:
С водяным паром раскалённое железо также может образовывать магнитный оксид:
Все реакции с хлором, сильным нагреванием и выделением горючего газа рассматриваются теоретически либо наблюдаются только в подготовленной демонстрации учителя.
Металлы и кислоты
Цинк и железо расположены в ряду активности до водорода. Они вытесняют водород из разбавленной соляной кислоты:
Сокращённые ионные записи:
Металл отдаёт два электрона, а два иона водорода суммарно принимают два. Для железа здесь образуется соль железа(II), а не железа(III): нельзя выбирать заряд катиона только по тому, что железо вообще способно иметь степень окисления +3.
Цинк взаимодействует и с уксусной кислотой:
Уксусная кислота — слабый электролит. В сокращённой ионной записи её сохраняют в молекулярном виде:
Это отличает запись от реакции с сильной соляной кислотой. По мере расходования ионов водорода новые молекулы слабой кислоты диссоциируют.
Окислительные кислоты требуют отдельного рассмотрения. Азотная кислота и концентрированная серная кислота не подчиняются простой схеме «металл — соль — водород». При взаимодействии с ними восстанавливаются азот или сера кислоты. Холодные концентрированные азотная и серная кислоты пассивируют железо: образующаяся защитная плёнка тормозит реакцию. Условия нельзя опускать из объяснения.