Przeczytaj
Aktywność chemiczna metali
Aktywność chemiczną metali definiuje się jako ich zdolność do oddawania elektronów w reakcjach chemicznych. W związku z tym aktywność metali rośnie wraz ze spadkiem elektroujemności, czyli miary zdolności pierwiastka do przyciągania elektronów. Metal, który „łatwiej”, jest bardziej aktywny.
W praktyce miarą aktywności metali jest ich zdolność do reakcji z wodą oraz kwasami. Miarą aktywności metalu jest wypieranie przez niego wodoru z kwasów lub wodoru z wody. Najbardziej aktywne są metale, które znajdują się w I i II grupie układu okresowego pierwiastków, ponieważ wypierają wodór z wody tworząc wodorotlenki. Aktywność metali rośnie w grupie wraz ze wzrostem liczby atomowej. Natomiast w okresie maleje wraz ze wzrostem liczby atomowej.
W każdym wierszu wybierz bardziej aktywny metal.
| Pierwiastek nr 1 | Pierwiastek nr 2 |
| Cu □ | Ca □ |
| Mg □ | Ba □ |
| K □ | Na □ |
| Hg □ | W □ |
Na podstawie układu okresowego możemy porównać aktywność metali, gdy oba metale leżą w tym samym okresie lub tej samej grupie. Ale co gdy zechcesz porównać aktywność np. ołowiu i żelaza? Czy musisz wykonać doświadczenie? Aby móc porównać aktywność poszczególnych metali stworzono szereg aktywności metaliszereg aktywności metali.
Szereg aktywności metali
Metale zostały uszeregowane według zmniejszającej się aktywności, czyli zmniejszającej się zdolności oddawania elektronów w szeregu aktywności metali, który nazywamy inaczej szeregiem napięciowym bądź elektrochemicznym. Miarą tych zdolności są ich wzrastające wartości potencjałów standardowychpotencjałów standardowych. Punktem odniesienia w tym zestawieniu jest elektroda wodorowa, której potencjał standardowy przyjęto umownie jako zero.
Metale, które znajdują się na samym początku tego szeregu, są najaktywniejsze. Im bardziej na lewo od wodoru w szeregu znajduje się dany metal, tym łatwiej ulega utlenieniuutlenieniu (jest silniejszym reduktorem). Im dalej na prawo od wodoru umieszczony jest metal, tym łatwiej ulega redukcjiredukcji (jest silniejszym utleniaczem). Każdy metal o bardziej ujemnym potencjale (bardziej na lewo od wodoru) w szeregu aktywności metali wypiera metal o bardziej dodatnim potencjale z jego soli.
Sytuacja ta nie może mieć miejsca w kierunku odwrotnym. Przykładowo żelazo wypiera miedź z jej soli, natomiast miedź nie może wyprzeć żelaza, może natomiast zrobić to w przypadku srebra. Litowce i berylowce nie wypierają metali z roztworów ich soli, ponieważ reagują bezpośrednio z wodą wypierając z niej wodór i tworząc w ten sposób wodorotlenki. Metale te nazywamy metalami aktywnymimetalami aktywnymi.
Wodór w szeregu aktywności oddziela metale nieszlachetne od szlachetnych. Metale umieszczone na lewo od wodoru to metale nieszlachetnemetale nieszlachetne. Reagują one z kwasami i wypierają z nich wodór. Natomiast na prawo od wodoru znajdują się metale szlachetnemetale szlachetne, które nie wypierają wodoru z kwasów, ale mogą reagować z kwasami utleniającymi kwasami utleniającymi tworząc odpowiednie sole oraz tlenki powstałe poprzez redukcję reszty kwasowej. Metale na końcu szeregu aktywności są bardzo odporne chemicznie i reagują one jedynie z wodą królewską, czyli mieszaniną stężonego roztworu kwasu chlorowodorowego i stężonego roztworu kwasu azotowego(V) zmieszanych w stosunku objętościowym 3:1. Praktycznym sposobem na badanie aktywności metali jest badanie ich reakcji: z wodą na zimno, z wodą na gorąco, kwasem nieutleniającym, kwasem utleniającym i na końcu z wodą królewskąwodą królewską.
Do kwasów utleniających zaliczamy między innymi kwas azotowy(V) , kwas chlorowy(V) , kwas chlorowy(VII) , kwas chromowy(VI) oraz stężony roztwór kwasu siarkowego(VI) .
Reakcje chemiczne
Sprawdźmy kilka reakcji chemicznych pozwalających na uszeregowanie metali w szeregu elektrochemicznym bez konieczności patrzenia na ich potencjały standardowe:
Słownik
jest to siła elektromotoryczna ogniwa zbudowanego ze standardowego półogniwa wodorowego oraz danego półogniwa, w którym stężenia substratów i produktów równe są
oddawanie elektronów przez jony lub atomu pierwiastków chemicznych
pobieranie elektronów przez jony lub atomy pierwiastków chemicznych
kwasy, które są silnymi utleniaczami, czyli mają zdolność do zwiększania stopnia utlenienia związków chemicznych, z którymi reagują
mieszanina stężonego kwasu chlorowodorowego i stężonego kwasu azotowego(V) zmieszana w stosunku 3:1
metal znajdujący się ‘za’ wodorem w szeregu aktywności metali
metal znajdujący się ‘przed’ wodorem w szeregu aktywności metali
metal, który wypiera wodór z wody w warunkach normalnych, metale z I i II grupy układu okresowego bez berylu i magnezu
jest to zestawienie metali według ich potencjału standardowego; punktem odniesienia jest potencjał elektrody wodorowej wynoszący umownie zero
Bibliografia
Bielański A., Chemia ogólna i nieorganiczna, Warszawa 2002.
Drapała T., Podstawy chemii, Warszawa 1992.
Litwin M., Styska -Wlazło Sz., Szymońska J., To jest chemia 1. Podręcznik dla liceum ogólnokształcącego i technikum. Zakres rozszerzony, Warszawa, 2012.
Pazdro K. M., Zbiór zadań z chemii dla szkół średnich, Warszawa 1994.
Sawicka J., Janich‑Kilian A., Cejner‑Mania W., Urbańczyk G., Tablice chemiczne, Gdańsk 2001.