Определение рядов реактивности в химии

Ряд реактивности – это список металлов, ранжированных в порядке уменьшения реакционной способности, которая обычно определяется способностью вытеснять газообразный водород из воды и кислотных растворов. . Его можно использовать для прогнозирования того, какие металлы вытеснят другие металлы в водных растворах в реакциях двойного вытеснения, и для извлечения металлов из смесей и руд. Серия реактивности также известна как серия активности.

Список металлов

Ряд реактивности следует порядку, от большинства реагирующие на наименее активные:

• Цезий
• Франций
• Рубидий
• Калий
• Натрий
• Литий
• Барий
• Радий
• Стронций
• Кальций
• Магний
• Бериллий
• Алюминий
• Титани um (IV)
• Марганец
• Цинк
• Хром (III)
• Железо (II)
• Кадмий
• Кобальт (II)
• Никель
• Олово
• Свинец
• Сурьма
• Висмут (III)
• Медь (II)
• Вольфрам
• Меркурий
• Серебро
• Золото
• Платина

Таким образом, цезий является самым химически активным металлом в таблице Менделеева. В общем, щелочные металлы являются наиболее реактивными, за ними следуют щелочноземельные и переходные металлы. Благородные металлы (серебро, платина, золото) не очень реактивны. Щелочные металлы, барий, радий, стронций и кальций достаточно реактивны, чтобы реагировать с холодной водой. Магний медленно реагирует с холодной водой, но быстро с кипящей водой или кислотами. Бериллий и алюминий реагируют с паром и кислотами. Титан вступает в реакцию только с концентрированными минеральными кислотами. Большинство переходных металлов реагируют с кислотами, но обычно не с паром. Благородные металлы реагируют только с сильными окислителями, такими как царская водка.

Тенденции рядов реактивности

Таким образом, переходя от сверху вниз ряда реактивности становятся очевидными следующие тенденции:

• Реакция уменьшается. Наиболее химически активные металлы находятся в нижней левой части периодической таблицы.
• Атомы менее легко теряют электроны с образованием катионов.
• Металлы становятся менее склонными к окислению и потускнению. , или коррозировать.
• Чтобы изолировать металлические элементы от их соединений, требуется меньше энергии..
• Металлы становятся более слабыми донорами электронов или восстановителями.

Реакции, используемые для проверки реакционной способности

Для проверки реакционной способности используются три типа реакций: реакция с холодной водой, реакция с кислотой и реакции однократного вытеснения. Наиболее химически активные металлы реагируют с холодной водой с образованием гидроксида металла и газообразного водорода. Химически активные металлы реагируют с кислотами с образованием соли металла и водорода. Металлы, не вступающие в реакцию с водой, могут реагировать в кислоте. Когда нужно напрямую сравнивать химическую активность металлов, этой цели служит единичная реакция замещения. Металл вытеснит любой металл в ряду ниже. Например, когда железный гвоздь помещается в раствор сульфата меди, железо превращается в сульфат железа (II), а металлическая медь образуется на гвозде. Железо восстанавливает и вытесняет медь.

Ряд реактивности в зависимости от стандартных электродных потенциалов

Реакционная способность металлов также может быть предсказана путем изменения порядка стандартных электродных потенциалов. Такое упорядочение называется электрохимическим рядом . Электрохимический ряд также совпадает с обратным порядком энергий ионизации элементов в их газовой фазе. Порядок:

• Литий
• Цезий
• Рубидий
• Калий
• Барий
• Стронций
• Натрий
• Кальций
• Магний
• Бериллий
• Алюминий
• Водород (в воде)
• Марганец
• Цинк
• Хром (III)
• Железо (II)
• Кадмий
• Кобальт
• Никель
• Олово
• Свинец
• Водород (в кислота)
• Медь
• Железо (III)
• Ртуть
• Серебро
• Палладий
• Иридий
• Платина (II)
• Золото

Наиболее существенное различие между электрохимическим рядом и рядом реакционной способности состоит в том, что позиции натрия и лития меняются местами. Преимущество использования стандартных электродных потенциалов для прогнозирования реакционной способности состоит в том, что они являются количественной мерой реактивности. Напротив, ряд реактивности является качественной мерой реактивности. Основным недостатком использования стандартных электродных потенциалов является то, что они применимы только к водным растворам при стандартных условиях. В реальных условиях ряд следует тенденции: калий> натрий> литий> щелочноземельные металлы.

Источники

• Бикельгаупт, FM (1999-01-15). «Понимание реакционной способности с помощью теории молекулярных орбиталей Кона – Шэма: механистический спектр E2 – SN2 и другие концепции». Журнал вычислительной химии . 20 (1): 114–128. doi: 10.1002/(sici) 1096-987x (19990115) 20: 1 3.0.co; 2-l
• Бриггс , JGR (2005). Наука в фокусе, химия для уровня GCE ‘O’ . Pearson Education.
• Гринвуд, Норман Н.. ; Эрншоу, Алан (1984). Химия элементов . Оксфорд: Pergamon Press. С. 82–87. ISBN 978-0-08-022057-4.
• Лим Энг Вах (2005). Карманное учебное пособие Longman “O” на уровне науки и химии . Pearson Education.
• Уолтерс, Л. П .; Бикельгаупт, Ф. М. (2015). «Модель активационной деформации и теория молекулярных орбиталей». Междисциплинарные обзоры Wiley: вычислительная молекулярная наука . 5 (4): 324–343. doi: 10.1002/wcms.1221