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金属、非金属单质的化学活泼性  

2014-05-23 14:59:04|  分类: 问题与探索 |  标签: |举报 |字号 订阅

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                                          金属、非金属单质的化学活泼性

        金属活泼性是金属单质的属性,它表示的是金属在水溶液中还原性大小的性质。可用电极电势的数值来衡量。

       金属在溶液中发生置换反应是一个复杂的过程:既包括金属原子脱离晶体表面变为气态原子、气态原子变成气态阳离子、气态阳离子再变为水合离子的过程,又包括被置换的金属由水合离子变为气态离子、气态离子得电子变为气态原子、气态原子沉积变为金属的过程。因此,单质金属在水中水化生成水化离子倾向的大小(即金属的活动性)不仅与元素的电离能有关,而且还与金属单质的升华能固体金属单质蒸发成蒸气时消耗的能量和金属离子的水化能(气态离子和极性水分子结合时放出的能量)密切相关。如果元素的电离能、升华能越小,离子的水化能越大(即标准电极电势越负),则该金属的金属活动性就越强。否则,金属活动性就越弱。金属的电极电势就是综合考虑上述各种因素的用以表示金属活动性强弱的物理量。

        在一般条件下,金属活动性强的元素,金属性也强。但是有时金属活动性强的元素,不一定金属性也强。例如:同处于第四周期的锌铜两元素,按元素周期律铜比锌金属性强(铜的I1=746kJ/mol,锌的I1=906kJ/mol[6])。但在金属活动性顺序中,铜远在锌的右边,锌的活动性比铜强。从其Eθ值大小可以看出:φθA(Zn2+/Zn)=-0.409V,φθA(Cu2+/Cu)=0.337V。造成φθA值差别的主要原因是铜形成了比锌较为牢固的金属晶格(从它们的熔点即可看出:锌为419℃,铜为1083℃)。因此,铜的升华能远比锌的大,这样,虽然它们的前两级电离能及标准水合热值相近,但综合考虑,铜的标准电极电势就比锌大得多,因此锌比铜的金属性强的多。

        类似情况还有,位于第四主族的锡和铅。按元素周期律,铅的金属性比锡的强。在金属活动顺序中锡在铅的左边,即锡的金属活动性比铅的强(二者的电极电势值:φθA(Sn2+/Sn)=-0.136V,φθA(Pb2+/Pb)=-0.126V)。

        由上可见,金属性的强弱与金属单质的活动性强弱有时并非完全一致,应当根据实际情况灵活地运用。否则,把二者混淆起来,常会得出错误的结论。

         金属单质的性质与金属原子的结构、金属晶体的结构(即单质的结构)有关,这是因为金属晶体不是微粒的简单聚集,而是微粒在金属键作用下的集聚。金属单质在水溶液中形成水合离子趋势大小的标志是电极电势。

         同理,非金属活动性,主要指化学反应中非金属单质所表现的性质,它与原子吸引电子的能力有关,但主要取决于分子结构,即成键原子间键能大小。

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