作者: ‖ 时间:2020-03-10 ‖ 来源: ‖ 点击:33
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金属活动性指金属单质在水溶液中失去电子生成金属阳离子的倾向,属于热力学范畴。
的还原性强弱与其对应的阳离子的氧化性强弱,预测水中一系列的置换反应的方向。
1865年,贝开托夫在实验的基础上,根据金属和金属离子间相互置换能力的大小,以及金属跟酸、跟水等反应的剧烈程度,首先确定了金属活动性顺序,在这个顺序里已包括了氢。因为氢可以被位于它前面的金属从稀酸里置换出来,而氢后面的金属不能从酸中置换出氢。
在电化学得到发展后,金属活动性的衡量尺度变为金属的标准电极电势,电势越负者还原性越强,金属活动性也越强。
注:由此可以看出,金属活动性与金属性是不同的概念,不可混为一谈。金属在水中的活动性也不能体现金属在所有情况下的性质,例如钾的金属活动性强于钠,但钠可以置换出熔融氯化钾中的钾。
)。金属单质在水中形成阳离子时,经历了升华,电离,水合三步,这三步中都有能量变化,决定了总反应焓变,对金属的活动性有很大影响。因此在分析金属活动性成因时,要综合考虑金属的升华能、电离能与水合热
一般来说,元素周期表内元素从上到下,从右到左有活动性增强趋势,其本质原因是随着金属半径增大,外层电子数减少,其电离能与升华能均有下降,虽水合热亦有下降,但前两者已足够弥补。但对于一些特殊的例子,如锂,由于其半径极小,水合热足够高,弥补了升华热与电离能偏高的不足,导致它在水中的活动性甚至比铯还要高。
排在前面的金属可以将排在后面的金属从它们的金属溶液中置换出来。(若金属过于活泼, 则会直接与水反应,并不会与水中的金属离子反应);
若只考虑氢离子的氧化性,排在氢(H)前的金属才能和非氧化性酸反应,置换出氢;
排在越后的金属越容易,也越先从它们的化合物中被置换出来;排在越前的金属越容易,也越先把其他化合物中的金属置换出来。
在判断溶液中的置换反应能否发生,以及发生置换反应的次序时,使用它是一种很简便的办法。
金属活动性可以预言金属矿石的提炼难易程度,如排在末位的一些金属,加热即可使他们从氧化物中分解出来,而排在前面的金属,则需要使用电解法(如钠)或活泼金属置换法(如钾)来提取。
金属活动性还可以预言金属被腐蚀的难易程度,如金即使加热也不与氧反应,而铁、铜在空气中会缓慢生锈,钠、钾等金属在空气中则极容易与氧化合,一般只能现取现用。
注:由于金属活动性的判定依据是金属的标准电极电势,而金属性只与金属失电子能力有关,因此会产生金属性与金属活动性不一致的情况.。
。虽然锂是碱金属中金属性弱的元素,但是由于锂原子和离子半径小,离子静电场力较大,导致Li
的水合能特别高,掩盖了锂元素升华能与电离能偏高的短板,使其成为水中活动性的金属。而锂与水的反应缓慢,一方面是因为锂的升华能和熔点相对较高,使反应在动力学上受阻;另一方面,同样由于较高的水化能,反应产物氢氧化锂的化学键共价倾向显著、溶解度较小,刚开始会附着在锂的表面阻碍反应,随着氢氧化锂的溶解,速率才稍有加快
一般认为同位素化学性质相同,但在氘中的中子会影响质子间的相互作用,所以实际上氘气比氕气活泼
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