* 電気化学シリーズ: 元素の反応性は、電気化学シリーズの位置によって決定されます。シリーズで高く金属は、低下した金属よりも反応的です。水素はシリーズの真ん中にあり、基準点として機能します。
* 電気陰性度: 非金属は一般に、水素よりも電気陰です。これは、彼らが電子のより強い魅力を持っていることを意味します。その結果、それらは電子を失い、陽性イオンを形成する可能性が低く、これは酸中の水素を置き換えるために必要なステップです。
* 酸化状態: 非金属は、安定した電子構成を実現するために電子を獲得する傾向があり、その結果、負の酸化状態が生じます。 対照的に、水素はしばしば電子を失い、+1酸化状態を形成します。酸化状態のこの違いにより、非金属は酸の水素を置き換えることが困難になります。
例:
金属である塩酸(HCl)と銅(Cu)の間の反応を考えてみましょう。
cu(s) + 2hcl(aq)→cucl₂(aq) +h₂(g)
ここでは、銅は水素よりも反応性が高く、塩酸塩と水素ガスを形成する塩酸から水素を変位させます。
ただし、塩酸(HCl)と塩素(Cl₂)の間の反応を考慮すると、非金属ではありませんが、反応は発生しません。塩素は水素よりも反応性が低く、それを置換することはできません。
例外:
このルールにはいくつかの例外があります。炭素のような一部の非金属は、濃縮硝酸(HNO₃)のような強力な酸化酸と反応する可能性がありますが、この反応には水素の直接置換は含まれません。代わりに、酸は酸化剤として機能し、非金属が酸化を受けます。
要約すると、非金属は一般に、水素よりも反応性が低く、電気陰性度が高く、安定した電子構成を実現するために電子を獲得する傾向があるため、酸から水素を置き換えません。