정의에 따르면, 화학 활동은 화학 반응에서 전자를 기증하는 원소의 능력입니다. 실제로, 전자를 끌어당기는 원소의 능력을 측정하는 전기음성도가 감소함에 따라 이들의 활동이 증가합니다. 금속이 전자를 강하게 끌어당기지 않으면 반응성이 더 커집니다. 기준 원소인 수소는 금속의 화학적 활성을 분류하는 데 사용됩니다. 금속 활동의 척도는 산에서 수소를 대체하거나 물 분자에서 수소를 대체하는 능력입니다.
금속의 화학적 활성 계열
이 용어는 본질적으로 금속 성인 화학 원소의 요약을 화학적으로 활성이 가장 적은 것부터 가장 높은 것까지 특정 순서로 설명하는 데 사용됩니다. 이는 다양한 금속의 활성을 비교하는 데 사용됩니다. 금속 외에도 화학 활동 계열에는 기준 원소 인 비금속인 수소 도 포함됩니다. 금속의 활성도 계열이 높을수록 반응성이 더 높습니다 . 이는 또한 더 쉽게 산화되어 더 강한 환원제와 더 화학적으로 활성이 있는 원소라는 사실과도 관련이 있습니다. 대조적으로, 금속의 활동도 계열이 낮을수록 반응성이 낮아집니다. 이는 환원 반응이 더 쉽게 진행되므로 산화제가 더 강하고 활성이 덜한 원소임을 의미합니다. 표 1에 표시된 값을 사용하면 원소의 표준 전위 값이 낮을수록 환원제가 더 강해지고 금속의 화학적 반응성이 더 커진다는 것을 알 수 있습니다. 다양한 금속 활동에서 전자를 기증하는 능력의 척도는 표준 전위 값입니다 . 수소 또는 오히려 수소 전극의 경우 표준 전위는 0으로 가정됩니다. 표준 전위는 표준 수소 반쪽 전지와 기질 및 생성물의 농도가 1 mol/dm 3 인 다른 반쪽 전지로 구성된 셀의 기전력입니다.
전극 | 표준 전위 [V] |
리/리 + | -3.04 |
Ca/Ca 2+ | -2.86 |
마그네슘/마그네슘 3+ | -2.36 |
알루미늄/알 3+ | -1.69 |
Mn/Mn 2+ | -1.18 |
아연/아연 2+ | -0.76 |
크롬/크롬 3+ | -0.74 |
철/철 2+ | -0.44 |
CD/CD 2+ | -0.40 |
공동/공동 2+ | -0.28 |
Ni/Ni 2+ | -0.26 |
Sn/Sn 2+ | -0.14 |
납/납 2+ | -0.14 |
철/철 3+ | 0.04 |
H 2 /2H + | 0.00 |
바이/바이 3+ | +0.32 |
구리/구리 2+ | +0.34 |
Ag/Ag + | +0.80 |
수은/수은 2+ | +0.85 |
금/금 3+ | +1.52 |
1 번 테이블 . 전기화학적 금속 계열 계열의 상단에 보이는 금속이 가장 활성이 높습니다. 수소보다 높은 환원제는 쉽게 산화되는 경향이 있으므로 수소보다 더 강한 환원제입니다. 계열에서 수소 아래의 원소는 더 쉽게 환원되고 더 강한 산화제입니다. 금속이 다른 금속보다 음전위가 더 크다면 이는 금속이 염분에서 대체된다는 의미입니다. 예를 들어, 철은 구리염에서 구리를 대체하지만 구리는 염에서 철을 대체하지 않습니다. 대신, 은염에서 은을 대체할 수 있습니다. 다른 금속염 용액의 리튬과 베릴륨은 이들을 대체하지 않고 물과 직접 반응합니다. 그들은 수소를 대체하고 그 화합물인 수산화물을 생성합니다. 이러한 금속을 활성금속이라고 합니다. 금속 활성도 및 원소 주기율표 다른 많은 특성과 마찬가지로 원소의 화학적 활성도 주기율표 에서의 위치를 통해 추론할 수 있습니다. 가장 활동적인 금속은 I족과 II족에 속하는 금속으로, 물에서 수소를 쉽게 대체하여 수산화물을 형성하기 때문입니다. 그룹에서 금속의 화학적 활성은 원자 번호가 증가함에 따라 증가합니다. 원자 번호가 증가함에 따라 주기는 감소합니다.
귀금속 및 비금속
수소는 활동의 기준점을 제공할 뿐만 아니라 계열의 귀금속과 비금속을 분리합니다 . 기본 금속은 수소 위의 금속입니다. 각각은 산과 반응하여 수소를 대체합니다. 칼륨에서 칼슘까지는 이미 실온에서 물과 반응하고, 마그네슘에서 철까지는 높은 온도에서 물과 반응합니다. 활동도 계열에서 수소보다 낮은 모든 금속은 산에서 수소를 대체하지 않습니다 . 그러나 산화성 산과 반응하여 산 잔류물을 환원시켜 형성되는 해당 염 과 산화물을 형성할 수 있습니다. 은에서 금까지 시리즈의 맨 아래에 있는 요소는 화학 반응에 대한 저항력이 매우 높아 왕수 에만 반응합니다 . 이러한 용액은 농축된 염산 용액과 농축된 질산용액(V)을 부피비로 3:1로 혼합한 혼합물 이다. 이러한 사실을 알면 원소의 활성을 구별하기 위해 실온의 물, 뜨거운 물, 비산화성 산, 산화성 산 및 왕수와 같은 여러 반응이 수행될 수 있다고 추론할 수 있습니다.
산에서 수소를 대체하는 금속을 탐지하는 실험
금속 활동을 확인하는 가장 쉬운 방법은 실험을 수행하는 것입니다. 이를 위해 10개의 시험관을 준비해야 하며 그 안에 다음 항목을 연속적으로 배치해야 합니다. 1-5: 마그네슘 리본, 아연 와이어, 철 와이어, 니켈 와이어 및 구리 와이어. 튜브 6-10에서도 동일한 순서를 반복해야 합니다. 튜브 1-5에는 몇 밀리리터의 염산을 추가하고 튜브 6-10에는 몇 밀리리터의 묽은 황산 (VI)을 추가합니다. 각 튜브에 불타는 부목을 바르십시오. 마그네슘 리본과 철, 아연, 니켈 와이어가 포함된 시험관에 산이 가득 차면 가스 거품이 방출됩니다. 마그네슘이 함유된 튜브에서 가장 강렬한 방출이 관찰됩니다. 일어나는 반응은 다음과 같습니다. 배출되는 가스의 양은 아연, 철, 니켈 계열로 감소합니다. 그에 따라 다음과 같은 반응이 일어납니다. 구리선이 포함된 튜브에서는 가스가 보이지 않으며 변화도 없습니다. 이는 그러한 반응이 발생하지 않음을 의미합니다. 불타는 부목을 적용하면 가스가 방출되는 튜브에서 독특한 소리가 들립니다.
관찰 및 결론 요약:
마그네슘, 아연, 철 및 니켈은 염산 및 황산(VI)과 반응합니다. 각각은 산에서 수소를 대체하는데, 이는 산보다 금속 활성 계열에서 더 높다는 것을 의미합니다. 반응은 염과 방출되는 가스인 수소 형태의 생성물을 생성합니다. 빠져나가는 가스가 담긴 시험관에 빛나는 부목을 대었을 때 나는 독특한 소리는 수소와 산소의 반응으로 인해 발생합니다. 테스트한 모든 금속 중에서 마그네슘이 가장 반응성이 크고 아연, 철, 니켈, 구리가 그 뒤를 따릅니다. 기포의 강도가 금속의 활동을 나타내기 때문에 알 수 있습니다. 구리를 함유한 튜브에서는 변화가 관찰되지 않았습니다. 이는 구리가 염산이나 묽은 황산(VI)에서 수소를 대체할 수 없음을 보여줍니다.