Серия реактивности - Reactivity series
В химии ряд реактивности (или ряд активности ) представляет собой эмпирическую, рассчитанную и структурно-аналитическую последовательность ряда металлов , упорядоченную по их «реакционной способности» от наивысшей до самой низкой. Он используется для обобщения информации о реакциях металлов с кислотами и водой , реакциях однократного вытеснения и извлечении металлов из их руд .
Стол
| Металл | Ион | Реактивность | Добыча |
|---|---|---|---|
| Цезий Cs | CS + | реагирует с холодной водой | электролиз |
| Рубидий Rb | Rb + | ||
| Калий К | K + | ||
| Натрий Na | Na + | ||
| Литий Li | Ли + | ||
| Радий Ра | Ra 2+ | ||
| Барий Ба | Ba 2+ | ||
| Стронций Sr | SR 2+ | ||
| Кальций Ca | Ca 2+ | ||
| Магний Mg | Мг 2+ | очень медленно реагирует с холодной водой, но быстро с кипящей водой и очень бурно с кислотами |
|
| Бериллий Be | Быть 2+ | реагирует с кислотами и паром | |
| Алюминий Al | Al 3+ | ||
| Титан Ti | Ti 4+ | реагирует с концентрированными минеральными кислотами |
пирометаллургические экстракции с использованием магния , или , реже другой щелочными металлами , водород или кальция в процессе Кролла |
| Марганец Mn | Mn 2+ | реагирует с кислотами ; очень плохая реакция с паром | плавка с коксом |
| Цинк Zn | Zn 2+ | ||
| Хром Cr | Cr 3+ | алюминотермическая реакция | |
| Железо Fe | Fe 2+ | плавка с коксом | |
| Кадмий Cd | CD 2+ | ||
| Cobalt Co | Co 2+ | ||
| Никель Ni | Ni 2+ | ||
| Олово Sn | Sn 2+ | ||
| Свинец Pb | Pb 2+ | ||
| Сурьма Sb | Сб 3+ | может реагировать с некоторыми сильными окисляющими кислотами | тепло или физическое извлечение |
| Висмут би | Би 3+ | ||
| Медь Cu | Cu 2+ | медленно реагирует с воздухом | |
| Вольфрам W | W 3+ | может реагировать с некоторыми сильными окисляющими кислотами | |
| Ртуть Hg | Hg 2+ | ||
| Серебряный Ag | Ag + | ||
| Золото Au | Au 3+ | ||
| Платина Pt | Пт 4+ |
Двигаясь снизу вверх по таблице, металлы:
- повышение реактивности;
- легче терять электроны ( окисляться ) с образованием положительных ионов;
- быстрее разъедать или тускнеть;
- требуют больше энергии (и различных методов) для выделения из их соединений;
- становятся более сильными восстановителями ( донорами электронов ).
Определение реакций
Не существует уникального и полностью последовательного способа определения ряда реактивности, но обычно используются три типа реакций, перечисленных ниже, многие из которых могут быть выполнены в лаборатории средней школы (по крайней мере, в качестве демонстрации).
Реакция с водой и кислотами
Наиболее химически активные металлы, такие как натрий , будут реагировать с холодной водой с образованием водорода и гидроксида металла :
- 2 Na (т. Е.) + 2 H 2 O (л) → 2 NaOH (водн.) + H 2 (г)
Металлы в середине ряда реакционной способности, такие как железо , будут реагировать с кислотами, такими как серная кислота (но не с водой при нормальной температуре), с образованием водорода и соли металла , такой как сульфат железа (II) :
- Fe (т) + H 2 SO 4 (ж) → FeSO 4 (водн.) + H 2 (г)
Есть некоторая двусмысленность на границах между группами. Магний , алюминий и цинк могут реагировать с водой, но реакция обычно очень медленная, если образцы металла не подготовлены специально для удаления поверхностного слоя оксида, который защищает остальной металл. Медь и серебро вступят в реакцию 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 строгом обратном порядке стандартных электродных потенциалов , когда он также известен как « электрохимический ряд »:
- 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
На такой серии изменено положение лития и натрия . Помимо других лантаноидов (Pr-Lu), приведенный выше ряд включает все металлические элементы из первых шести периодов, за исключением нескольких, которые не образуют в основном негидролизованных аквакатионов (Zr-Tc, Hf-Os).
Стандартные электродные потенциалы представляют собой количественную меру мощности восстановителя, а не качественные характеристики других реактивных рядов. Однако они действительны только для стандартных условий: в частности, они применимы только к реакциям в водном растворе. Даже с этим условием электродные потенциалы лития и натрия - и, следовательно, их положения в электрохимическом ряду - кажутся аномальными. Порядок реакционной способности, как показывает интенсивность реакции с водой или скорость, с которой поверхность металла тускнеет на воздухе, выглядит следующим образом:
- калий> натрий> литий> щелочноземельные металлы,
то же, что и обратный порядок энергий ионизации (газовой фазы) . Это подтверждается извлечением металлического лития путем электролиза в эвтектической смеси хлорида лития и хлорида калия : металлического лития образуется на катоде, а не калия.
Смотрите также
- Реакционная способность (химия) , в котором обсуждается непоследовательный способ использования термина «реакционная способность» в химии.