金属の活動シリーズ または反応シリーズ 最も反応性の高い金属から最も反応性の低い金属までのリストです。活動系列を知ることは、化学反応が起こるかどうかを予測するのに役立ちます。具体的には、金属が水または酸と反応するかどうか、または反応で別の金属を置き換えるかどうかを識別するために使用します。置換反応と鉱石抽出は、アクティビティ シリーズの 2 つの重要な用途です。
金属チャートの活動シリーズ
これは、室温付近の金属の活動系列チャートです。
| 金属 (反応性の高い順) | リアクション |
|---|---|
| セシウム (Cs) フランシウム (Fr) ルビジウム (Rb) カリウム (K) ナトリウム (Na) リチウム (Li) バリウム (Ba) ラジウム (Ra) ストロンチウム (Sr) カルシウム (Ca) | 冷水と反応し、水素を置換して水酸化物を形成 |
| マグネシウム (Mg) | 冷水とは非常にゆっくり反応しますが、酸とは激しく反応し、水酸化物を形成します |
| ベリリウム (Be) アルミニウム (Al) チタン（Ti） マンガン (Mn) 亜鉛 (Zn) クロム (Cr) 鉄（Fe） カドミウム (Cd) コバルト（Co） ニッケル（Ni） スズ (Sn) 鉛 (Pb) | 酸と反応し、一般に酸化物を形成する |
| H2 | 比較用 |
| アンチモン (Sb) ビスマス (Bi) 銅 (Cu) タングステン（W） 水銀 (Hg) シルバー (Ag) 金（金） プラチナ (Pt) | 非常に非反応性 (Sb は一部の酸化性酸と反応します) |
見回すと、さまざまなソースからのチャートでは、要素の順序がわずかに異なる場合があることに気付くでしょう。たとえば、一部のチャートでは、ナトリウムがカリウムよりも反応性が高いと記載されています.これは、提案された反応の条件が重要であるためです。表中の金属の順序は、金属が水と酸から水素を置換する能力に関する実験データに基づいています。特定の金属は、ある酸と別の酸よりも反応しやすく、さらに温度も影響します。
重要なのは、一般的な傾向を念頭に置いておくことです。アルカリ金属はアルカリ土類よりも反応性が高く、アルカリ土類は遷移金属よりも反応性が高くなります。貴金属は最も反応性が低いです。
アルカリ金属、バリウム、ラジウム、ストロンチウム、およびカルシウムは冷水と反応します。マグネシウムは冷水とはゆっくり反応しますが、熱湯や酸とは急速に反応します。ベリリウムとアルミニウムは蒸気や酸と反応します。チタンは濃鉱酸としか反応しませんでした。ほとんどの遷移金属は酸と反応しますが、蒸気とは反応しません。貴金属は、王水などの強力な酸化剤とのみ反応します。
最も反応性の高い金属と最も反応性の低い金属
表から、周期表で最も反応性の高い金属はセシウムであることに注意してください。最も反応性の低い金属はプラチナです。
金属活動シリーズの使い方 – 問題例
したがって、アクティビティ シリーズで高い金属は、シリーズで低い金属に置き換わります。シリーズの上位の金属に取って代わるものではありません。ある金属が別の金属を置換すると、置換反応で置換され、水溶液中のイオンも置換されます。
たとえば、銅イオンの水溶液に亜鉛金属を加えると、銅が沈殿します。
Zn(s) + Cu(aq) → Zn(aq) + Cu(s)
これは、亜鉛が銅よりも反応性が高く、活性系列が高いために発生します。しかし、銅水溶液に金属銀を加えても何も変わりません。アクティビティ シリーズでは銀が銅よりも低いため、化学反応は発生しません。
ただし、一部の金属は水から水素を置換しません。活性系列の低い金属は酸と反応します。たとえば、亜鉛は硫酸から水素を置換します:
Zn(s)+H2 SO4 (aq) → ZnSO4 (aq)+H2 (g)
では、この情報を潜在的な化学の問題に適用してみましょう:
例 #1
次の反応は起こりますか?
Mg(s)+CuCl2 (aq)→MgCl2 (aq)+Cu(s)
マグネシウムは銅よりも活性系列で高いため、反応でマグネシウムを置き換えます.はい、この反応が起こります。
例 #2
亜鉛の塊を塩酸の容器に入れるとどうなりますか?
一連のアクティビティから、亜鉛が酸から水素を置換することがわかります。塩酸は実際にはHClの水溶液なので、塩化亜鉛は得られません.これが反応です:
Zn(s) + 2 HCl(aq) → Zn(aq) + 2 Cl(aq) + H2(g)
例 #3
銅の塊を塩酸に入れるとどうなりますか?
反応シリーズから、銅はほとんど反応しないことがわかります。反応はありません。
反応性について
一部の金属が他の金属よりも反応性が高い理由は、それらの電子配置に関係しています。アルカリ金属は容易に一価電子を失い、安定性を獲得します。一方、貴金属は、希ガス構成に到達するためにいくつかの電子の損失または獲得を必要とする d ブロック元素です。
通常、電子が多い金属は、電子が少ない金属よりも反応性が高くなります。これは、より多くの電子を持つ金属は原子核から離れた位置に電子殻を持っているため、それらの電子は緊密に結合されていないためです.
参考文献
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- Wolters, L.P.;ビッケルハウプト、FM (2015)。 「活性化ひずみモデルと分子軌道理論」. Wiley 学際的レビュー:計算分子科学 . 5 (4):324–343。 doi:10.1002/wcms.1221
- Wulfsberg, Gary (2000). 無機化学 .大学科学図書。 ISBN 9781891389016.
