stringtranslate.com

Серия реактивности

В химии ряд реакционной способности (или ряд реакционной способности элементов ) — это эмпирическая, расчетная и структурно-аналитическая прогрессия [1] ряда металлов , упорядоченная по их «реакционной способности» от высшей к низшей. [2] [3] [4] Используется для обобщения сведений о реакциях металлов с кислотами и водой , реакциях однократного замещения и извлечении металлов из их руд . [5]

Стол

Двигаясь снизу вверх по таблице, металлы:

Определение реакций

Не существует уникального и полностью последовательного способа определения ряда реактивности, но обычно используются три типа реакций, перечисленных ниже, многие из которых можно провести в лаборатории средней школы (по крайней мере, в качестве демонстрации). [6]

Реакция с водой и кислотами

Наиболее реакционноспособные металлы, такие как натрий , вступают в реакцию с холодной водой с образованием водорода и гидроксида металла :

2 Na(тв) + 2 H 2 O (ж) →2 NaOH (водн.) + H 2 (г)

Металлы в середине ряда реакционной способности, такие как железо , будут реагировать с такими кислотами, как серная кислота (но не с водой при нормальных температурах), с образованием водорода и соли металла , такой как сульфат железа(II) :

Fe(т.в.) + H 2 SO 4 (ж) → FeSO 4 (водн.) + H 2 (г)

На границах между группами существует некоторая неясность. Магний , алюминий и цинк могут реагировать с водой, но реакция обычно протекает очень медленно, если только образцы металла не подготовлены специально для удаления поверхностного пассивирующего слоя оксида, который защищает остальную часть металла. Медь и серебро вступают в реакцию с азотной кислотой ; но поскольку азотная кислота является кислотой-окислителем , то окислителем является не ион Н + , как в обычных кислотах, а ион NO 3 - .

Сравнение со стандартными электродными потенциалами

Ряд реактивности иногда приводится в порядке, строго обратном стандартным электродным потенциалам , тогда он также известен как « электрохимический ряд ». [8]

Следующий список включает металлические элементы первых шести периодов. В основном он основан на таблицах, предоставленных NIST . [9] [10] Однако не все источники дают одинаковые значения: существуют некоторые различия между точными значениями, данными NIST и Справочником CRC по химии и физике . В первых шести периодах это не влияет на относительный порядок, но в седьмом периоде это имеет значение, поэтому элементы седьмого периода были исключены. (В любом случае типичные степени окисления наиболее доступных элементов седьмого периода тория и урана слишком высоки, чтобы их можно было провести прямое сравнение.) [11]

Водород был включен в качестве эталона, хотя он не является металлом. Включены пограничные германий , сурьма и астат . Некоторые другие элементы в середине 4d и 5d рядов опущены (Zr–Tc, Hf–Os), поскольку их простые катионы имеют слишком большой заряд или существование весьма сомнительно. Серые строки обозначают значения, основанные на оценке, а не на эксперименте.

В таком ряду изменяются позиции лития , натрия и золота .

Стандартные электродные потенциалы предлагают количественную меру мощности восстановителя, а не качественную меру других реактивных рядов. Однако они действительны только для стандартных условий: в частности, они применимы только к реакциям в водном растворе. Даже с этой оговоркой электродные потенциалы лития, натрия и золота – и, следовательно, их положение в электрохимическом ряду – кажутся аномальными. Порядок реакционной способности, о чем свидетельствует сила реакции с водой или скорость, с которой поверхность металла тускнеет на воздухе, по-видимому, таков:

Cs > K > Na > Li > щелочноземельные металлы,

т.е. щелочные металлы > щелочноземельные металлы,

то же, что и обратный порядок энергий ионизации (газовой фазы) . Это подтверждается извлечением металлического лития электролизом эвтектической смеси хлоридов лития и хлоридов калия : на катоде образуется металлический литий, а не калий. [1]

Сравнение со значениями электроотрицательности

На изображении показан фрагмент таблицы Менделеева со значениями электроотрицательности металлов. [12]

Вульфсберг [13] выделяет:
  очень электроположительные металлы со значениями электроотрицательности ниже 1,4.
  электроположительные металлы со значениями от 1,4 до 1,9; и
  электроотрицательные металлы со значениями от 1,9 до 2,54.

Судя по изображению, металлы группы 1–2, а также лантаноиды и актиниды обладают очень электроположительными или электроположительными свойствами; переходные металлы в группах с 3 по 12 от электроположительных до электроотрицательных; а постпереходные металлы от электроположительных до электроотрицательных. Благородные металлы внутри пунктирной границы (как разновидность переходных металлов) очень электроотрицательны.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ аб Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1984). Химия элементов. Оксфорд: Пергамон Пресс . стр. 82–87. ISBN 978-0-08-022057-4.
  2. ^ Франция, Колин (2008), Серия реакционной способности металлов
  3. ^ Бриггс, JGR (2005), Наука в фокусе, Химия для уровня GCE «O» , Pearson Education, стр. 172
  4. ^ Лим Энг Ва (2005), Карманное учебное пособие Longman «Научная химия уровня O» , Pearson Education, стр. 190
  5. ^ «Извлечение металлов и ряд реакционной способности - Ряд реакционной способности металлов - Редакция GCSE Chemistry (Single Science) - WJEC» . BBC Bitesize . Проверено 24 марта 2023 г.
  6. ^ Серия ab Activity в Wayback Machine (архивировано 7 мая 2019 г.)
  7. ^ Вулсберг, Гэри (2000). Неорганическая химия. п. 294. ИСБН 9781891389016.
  8. ^ Плакат с периодической таблицей на Wayback Machine (архивировано 24 февраля 2022 г.), авторы А. В. Кульша и Т. А. Колевич, дает:

    Li > Cs > Rb > K > Ba > Sr > Ca > Na > La > Y > Mg > Ce > Sc > Be > Al > Ti > Mn > V > Cr > Zn > Ga > Fe > Cd > In > Tl > Co > Ni > Sn > Pb > ( H ) > Sb > Bi > Cu > Po > Ru > Rh > Ag > Hg > Pd > Ir > Pt > Au

  9. ^ Стандартные электродные потенциалы и температурные коэффициенты в воде при 298,15 К, Стивен Г. Братч (NIST)
  10. ^ Для сурьмы: Сурьма - Физико-химические свойства - DACTARI
  11. ^ Лиде, Дэвид Р., изд. (2006). Справочник CRC по химии и физике (87-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . ISBN 0-8493-0487-3.
  12. ^ Эйлуорд, Дж; Финдли, Т. (2008). SI Химические данные (6-е изд.). Милтон, Квинсленд: Джон Уайли и сыновья. п. 126. ИСБН 978-0-470-81638-7.
  13. ^ Вульфсберг, Г. (2018). Основы неорганической химии . Милл-Вэлли: Университетские научные книги. п. 319. ИСБН 978-1-891389-95-5.

Внешние ссылки