stringtranslate.com

Реакционная серия

В химии ряд реакционной способности (или ряд реакционной способности элементов ) представляет собой эмпирическую, рассчитанную и структурно-аналитическую прогрессию [1] ряда металлов , расположенных по их «реакционной способности» от самой высокой к самой низкой. [2] [3] [4] Он используется для обобщения информации о реакциях металлов с кислотами и водой , реакциях одиночного замещения и извлечении металлов из их руд . [5]

Стол

Снизу вверх таблицы металлы:

Определение реакций

Не существует единого и полностью последовательного способа определения ряда реактивности, но обычно используют три типа реакций, перечисленных ниже, многие из которых можно выполнить в школьной лаборатории (по крайней мере, в качестве демонстраций). [6]

Реакция с водой и кислотами

Наиболее активные металлы, такие как натрий , будут реагировать с холодной водой с образованием водорода и гидроксида металла :

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

Металлы, находящиеся в середине ряда реакционной способности, такие как железо , будут реагировать с кислотами, такими как серная кислота (но не с водой при нормальной температуре), образуя водород и соль металла , такую ​​как сульфат железа (II) :

Fe(т) + H2SO4 (ж) → FeSO4 ( водн) + H2 ( г )

Существует некоторая двусмысленность на границах между группами. Магний , алюминий и цинк могут реагировать с водой, но реакция обычно очень медленная, если образцы металла специально не подготовлены для удаления поверхностного пассивирующего слоя оксида, который защищает остальную часть металла. Медь и серебро будут реагировать с азотной кислотой ; но поскольку азотная кислота является окисляющей кислотой , окислителем является не ион H + , как в обычных кислотах, а ион NO 3 .

Сравнение со стандартными электродными потенциалами

Ряд реактивности иногда цитируется в строго обратном порядке стандартных электродных потенциалов , тогда он также известен как « электрохимический ряд ». [8]

Следующий список включает металлические элементы первых шести периодов. Он в основном основан на таблицах, предоставленных NIST . [9] [10] Однако не все источники дают одинаковые значения: есть некоторые различия между точными значениями, приведенными NIST и CRC Handbook of Chemistry and Physics . В первых шести периодах это не влияет на относительный порядок, но в седьмом периоде влияет, поэтому элементы седьмого периода были исключены. (В любом случае, типичные степени окисления для наиболее доступных элементов седьмого периода тория и урана слишком высоки, чтобы позволить прямое сравнение.) [11]

Водород был включен в качестве эталона, хотя он не является металлом. Пограничные германий , сурьма и астат были включены. Некоторые другие элементы в середине рядов 4d и 5d были опущены (Zr–Tc, Hf–Os), когда их простые катионы слишком сильно заряжены или их существование довольно сомнительно. Серые строки показывают значения, основанные на оценке, а не на эксперименте.

В таком ряду меняются местами позиции лития , натрия и золота .

Стандартные электродные потенциалы предлагают количественную меру мощности восстановителя, а не качественные соображения других реакционных 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 положения в электрохимическом ряду – кажутся аномальными. Порядок реакционной способности, как показывает сила реакции с водой или скорость, с которой поверхность металла тускнеет на воздухе, по-видимому,

Cs > K > Na > Li > щелочноземельные металлы,

т.е. щелочные металлы > щелочноземельные металлы,

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

Сравнение со значениями электроотрицательности

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

Вульфсберг [13] различает:
  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.

На изображении металлы 1–2 группы, а также лантаноиды и актиноиды являются очень электроположительными к электроположительным; переходные металлы в группах с 3 по 12 являются очень электроположительными к электроотрицательным; а постпереходные металлы являются электроположительными к электроотрицательным. Благородные металлы внутри пунктирной границы (как подмножество переходных металлов) являются очень электроотрицательными.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1984). Химия элементов. Оксфорд: Pergamon Press . С. 82–87. ISBN 978-0-08-022057-4.
  2. ^ Франс, Колин (2008), Серия «Реакционная способность металлов»
  3. ^ Бриггс, Дж. Дж. Дж. Р. (2005), Наука в фокусе, Химия для уровня GCE 'O' , Pearson Education, стр. 172
  4. ^ Лим Энг Вах (2005), Longman Pocket Study Guide 'O' Level Science-Chemistry , Pearson Education, стр. 190
  5. ^ "Извлечение металлов и ряды реактивности - Ряды реактивности металлов - GCSE Химия (отдельная наука) Пересмотр - WJEC". BBC Bitesize . Получено 24.03.2023 .
  6. ^ ab Серия мероприятий на Wayback Machine (архив 2019-05-07)
  7. ^ Вульсберг, Гэри (2000). Неорганическая химия. стр. 294. ISBN 9781891389016.
  8. Плакат с периодической таблицей на Wayback Machine (архив 24.02.2022) А.В. Кульши и Т.А. Колевича содержит:

    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. Братш (NIST)
  10. ^ Для сурьмы: Сурьма - Физико-химические свойства - DACTARI
  11. ^ Lide, David R., ред. (2006). CRC Handbook of Chemistry and Physics (87-е изд.). Boca Raton, FL: CRC Press . ISBN 0-8493-0487-3.
  12. ^ Aylward, G; Findlay, T (2008). SI Chemical Data (6-е изд.). Милтон, Квинсленд: John Wiley & Sons. стр. 126. ISBN 978-0-470-81638-7.
  13. ^ Вульфсберг, Г. (2018). Основы неорганической химии . Mill Valley: University Science Books. стр. 319. ISBN 978-1-891389-95-5.

Внешние ссылки