Wissenschaft

Definition der Reaktivitätsreihen in der Chemie

Die Reaktivität Reihe ist eine Liste der Metalle in der Reihenfolge abnehmender Reaktivität gewählt, die in der Regel durch die Fähigkeit zu verdrängen Wasserstoffgas aus Wasser und Säure bestimmt werden Lösungen. Es kann verwendet werden, um vorherzusagen, welche Metalle andere Metalle in wässrigen Lösungen in Doppelverdrängungsreaktionen verdrängen werden, und um Metalle aus Gemischen und Erzen zu extrahieren. Die Reaktivitätsreihe wird auch als Aktivitätsreihe bezeichnet .

Wichtige Erkenntnisse: Reaktivitätsserie

  • Die Reaktivitätsreihe ist eine Ordnung von Metallen von am reaktivsten zu am wenigsten reaktiv.
  • Die Reaktivitätsreihe ist auch als Aktivitätsreihe von Metallen bekannt.
  • Die Reihe basiert auf empirischen Daten zur Fähigkeit eines Metalls, Wasserstoffgas aus Wasser und Säure zu verdrängen.
  • Praktische Anwendungen der Reihe sind die Vorhersage von Doppelverdrängungsreaktionen mit zwei Metallen und die Extraktion von Metallen aus ihren Erzen.

 

Liste der Metalle

Die Reaktivitätsreihen folgen der Reihenfolge von am reaktivsten bis am wenigsten reaktiv:

  • Cäsium
  • Francium
  • Rubidium
  • Kalium
  • Natrium
  • Lithium
  • Barium
  • Radium
  • Strontium
  • Kalzium
  • Magnesium
  • Beryllium
  • Aluminium
  • Titan (IV)
  • Mangan
  • Zink
  • Chrom (III)
  • Eisen (II)
  • Cadmium
  • Kobalt (II)
  • Nickel
  • Zinn
  • Führen
  • Antimon
  • Wismut (III)
  • Kupfer (II)
  • Wolfram
  • Merkur
  • Silber
  • Gold
  • Platin

Somit ist Cäsium das reaktivste Metall im Periodensystem. Im Allgemeinen sind die Alkalimetalle am reaktivsten, gefolgt von den Erdalkalien und Übergangsmetallen. Die Edelmetalle (Silber, Platin, Gold) sind nicht sehr reaktiv. Die Alkalimetalle Barium, Radium, Strontium und Calcium sind ausreichend reaktiv, so dass sie mit kaltem Wasser reagieren. Magnesium reagiert langsam mit kaltem Wasser, aber schnell mit kochendem Wasser oder Säuren. Beryllium und Aluminium reagieren mit Dampf und Säuren. Titan reagiert nur mit den konzentrierten Mineralsäuren. Die meisten Übergangsmetalle reagieren mit Säuren, im Allgemeinen jedoch nicht mit Dampf. Die Edelmetalle reagieren nur mit starken Oxidationsmitteln wie Königswasser.

 

Trends der Reaktivitätsreihen

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass beim Übergang von oben nach unten in der Reaktivitätsreihe die folgenden Trends erkennbar werden:

  • Die Reaktivität nimmt ab. Die reaktivsten Metalle befinden sich unten links im Periodensystem.
  • Atome verlieren weniger leicht Elektronen, um Kationen zu bilden.
  • Es ist weniger wahrscheinlich, dass Metalle oxidieren, anlaufen oder korrodieren.
  • Es wird weniger Energie benötigt, um die metallischen Elemente von ihren Verbindungen zu isolieren.
  • Die Metalle werden zu schwächeren Elektronendonoren oder Reduktionsmitteln.

 

Reaktionen zum Testen der Reaktivität

Die drei Arten von Reaktionen, die zum Testen der Reaktivität verwendet werden, sind die Reaktion mit kaltem Wasser, die Reaktion mit Säure und Einzelverdrängungsreaktionen. Die reaktivsten Metalle reagieren mit kaltem Wasser unter Bildung des Metallhydroxids und des Wasserstoffgases. Reaktive Metalle reagieren mit Säuren unter Bildung des Metallsalzes und Wasserstoffs. Metalle, die nicht in Wasser reagieren, können in Säure reagieren. Wenn die Metallreaktivität direkt verglichen werden soll, dient eine einzige Verdrängungsreaktion dem Zweck. Ein Metall verdrängt jedes Metall in der Reihe. Wenn beispielsweise ein Eisennagel in eine Kupfersulfatlösung gegeben wird, wird Eisen in Eisen (II) sulfat umgewandelt, während sich Kupfermetall auf dem Nagel bildet. Das Eisen reduziert und verdrängt das Kupfer.

 

Reaktivitätsreihen im Vergleich zu Standardelektrodenpotentialen

Die Reaktivität von Metallen kann auch durch Umkehren der Reihenfolge der Standardelektrodenpotentiale vorhergesagt werden. Diese Reihenfolge wird als elektrochemische Reihe bezeichnet . Die elektrochemische Reihe entspricht auch der umgekehrten Reihenfolge der Ionisierungsenergien von Elementen in ihrer Gasphase. Die Reihenfolge ist:

  • Lithium
  • Cäsium
  • Rubidium
  • Kalium
  • Barium
  • Strontium
  • Natrium
  • Kalzium
  • Magnesium
  • Beryllium
  • Aluminium
  • Wasserstoff (in Wasser)
  • Mangan
  • Zink
  • Chrom (III)
  • Eisen (II)
  • Cadmium
  • Kobalt
  • Nickel
  • Zinn
  • Führen
  • Wasserstoff (in Säure)
  • Kupfer
  • Eisen (III)
  • Merkur
  • Silber
  • Palladium
  • Iridium
  • Platin (II)
  • Gold

Der bedeutendste Unterschied zwischen der elektrochemischen Reihe und der Reaktivitätsreihe besteht darin, dass die Positionen von Natrium und Lithium vertauscht werden. Der Vorteil der Verwendung von Standardelektrodenpotentialen zur Vorhersage der Reaktivität besteht darin, dass sie ein quantitatives Maß für die Reaktivität sind. Im Gegensatz dazu ist die Reaktivitätsreihe ein qualitatives Maß für die Reaktivität. Der Hauptnachteil der Verwendung von Standardelektrodenpotentialen besteht darin, dass sie nur für wässrige Lösungen unter Standardbedingungen gelten. Unter realen Bedingungen folgt die Serie dem Trend Kalium> Natrium> Lithium> Erdalkalien.

 

Quellen

  • Bickelhaupt, FM (15.01.1999). „Verständnis der Reaktivität mit der Kohn-Sham-Molekülorbitaltheorie: E2-SN2-mechanistisches Spektrum und andere Konzepte“. Journal of Computational Chemistry . 20 (1): 114–128. doi: 10.1002 / (sici) 1096-987x (19990115) 20: 1 <114 :: aid-jcc12> 3.0.co; 2-l
  • Briggs, JGR (2005). Wissenschaft im Fokus, Chemie für GCE ‚O‘ Level . Pearson Ausbildung.
  • Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1984). Chemie der Elemente . Oxford: Pergamonpresse. S. 82–87. ISBN 978-0-08-022057-4.
  • Lim Eng Wah (2005). Longman Pocket Study Guide ‚O‘ Level Wissenschaft-Chemie . Pearson Ausbildung.
  • Wolters, LP; Bickelhaupt, FM (2015). „Das Aktivierungsstammmodell und die Molekülorbitaltheorie“. Interdisziplinäre Übersichten von Wiley: Computational Molecular Science . 5 (4): 324–343. doi: 10.1002 / wcms.1221

Similar Posts

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.