Dãy hoạt động hóa học là một dãy các kim loại, theo thứ tự khả năng phản ứng từ cao nhất đến thấp nhất. Nó được sử dụng để xác định sản phẩm của các phản ứng chuyển vị đơn lẻ. Theo đó, kim loại A sẽ thay thế một kim loại B khác trong dung dịch nếu A cao hơn trong dãy. Dãy hoạt động của một số kim loại phổ biến được liệt kê giảm dần trong bảng sau.
Dãy hoạt động hóa học của kim loại là gì?
| Kim loại | Ion | Khả năng phản ứng |
|---|---|---|
| K | K+ | phản ứng với nước |
| Na | Na+ | phản ứng với nước |
| Li | Li+ | phản ứng với nước |
| Ba | Ba2+ | phản ứng với nước |
| Sr | Sr2+ | phản ứng với nước |
| Ca | Ca2+ | phản ứng với nước |
| Mg | Mg2+ | phản ứng với axit |
| Al | Al3+ | phản ứng với axit |
| Mn | Mn2+ | phản ứng với axit |
| Zn | Zn2+ | phản ứng với axit |
| Cr | Cr2+ | phản ứng với axit |
| Fe | Fe2+ | phản ứng với axit |
| Cd | Cd2+ | phản ứng với axit |
| Co | Co2+ | phản ứng với axit |
| Ni | Ni2+ | phản ứng với axit |
| Sn | Sn2+ | phản ứng với axit |
| Pb | Pb2+ | phản ứng với axit |
| H2 | H+ | dùng để so sánh |
| Sb | Sb2+ | rất khó phản ứng |
| Bi | Bi2+ | rất khó phản ứng |
| Cu | Cu2+ | rất khó phản ứng |
| Hg | Hg2+ | rất khó phản ứng |
| Ag | Ag+ | rất khó phản ứng |
| Au | Au3+ | rất khó phản ứng |
| Pt | Pt+ | rất khó phản ứng |
Khi kim loại ở dạng nguyên tố được đặt trong dung dịch muối của kim loại khác. Khả thi hơn về mặt phản ứng khi kim loại nguyên tố này tồn tại dưới dạng ion. Do đó kim loại nguyên tố sẽ ‘thế chỗ’ kim loại ion và hai vị trí trao đổi.
Chỉ một kim loại cao hơn trong dãy phản ứng sẽ thay thế kim loại khác.
Một kim loại có thể thay thế các ion kim loại được liệt kê bên dưới nó trong dãy hoạt động, nhưng không ở trên nó. Ví dụ, kẽm hoạt động mạnh hơn đồng và có thể đẩy ion đồng ra khỏi dung dịch.
Zn(s)+Cu2+(aq)→Zn2+(aq)+Cu(s)
Tuy nhiên, bạc không thể đẩy các ion đồng ra khỏi dung dịch. Điều quan trọng là phải phân biệt giữa sự chuyển dịch của hydro từ axit và hydro từ nước. Natri hoạt động mạnh và có thể thay thế hydro từ nước:
2Na(s)+2H2O(l)→2NaOH(aq)+H2(g)
Các kim loại kém hoạt động hơn như sắt hoặc kém không thể thay thế hydro khỏi nước nhưng dễ dàng phản ứng với axit:
Zn(s)+H2SO4(aq)→ZnSO4(aq)+H2(g)
Những kim loại có thể đẩy ion H+ ra khỏi axit dễ dàng được nhận ra bởi vị trí của chúng trên H trong dãy hoạt động hóa học. Ranh giới giữa các kim loại phản ứng với nước và những kim loại không phản ứng khó phát hiện hơn.
Ví dụ, canxi phản ứng mạnh với nước, trong khi magie không phản ứng với nước lạnh nhưng lại đẩy hydro ra khỏi hơi nước.
Nguồn gốc của dãy hoạt động hóa học của kim loại
Khả năng phản ứng của kim loại là do sự khác biệt về tính ổn định của cấu hình electron của chúng dưới dạng nguyên tử và dạng ion. Vì chúng đều là kim loại nên chúng sẽ tạo thành các ion dương khi chúng phản ứng.
Kali có một electron ở lớp vỏ ngoài cùng dễ bị mất để đạt được cấu hình electron ‘khí hiếm’ ổn định. Các kim loại quý trong khối d không thể tạo thành cấu trúc ổn định nhiều hơn so với trạng thái nguyên tố của chúng khi chỉ mất một vài electron.
Các kim loại chỉ cần mất một electron để tạo thành các ion ổn định có khả năng phản ứng mạnh mẽ hơn các kim loại phải mất nhiều hơn một electron. Kim loại nhóm 1A phản ứng mạnh nhất vì lý do đó.
Các kim loại có tổng số electron lớn hơn có xu hướng phản ứng mạnh hơn vì các electron ngoài cùng của chúng (những electron sẽ bị mất) tồn tại xa hạt nhân hơn và do đó chúng được giữ ít mạnh hơn.
Bài viết liên quan:
