余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性; 它是真实热力学过程发生的必要条件。

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金属的金属性、还原性与活泼性

已有 36433 次阅读 2021-5-21 22:01 |系统分类:教学心得

       广义讲金属的金属性、还原性及活泼性均指金属单质失电子能力,目前国内无机化学教材,三者(尤其是金属的活泼性与还原性)不加区分,经常混用。 因此明确三者差别,对无机化学教材的编写及具体教学有一定意义。

      1.金属性

        金属的金属性一般是指金属原子失电子的能力,其大小通常通过金属原子的第一电离能I1)来衡量。

          I1越大 ,表明金属原子失电子能力越弱,则金属性越弱。

        对于同族的s区金属,从上到下,随着核电荷数增加,电子层增加,原子核对外层电子吸引力减弱,I1减小,表明金属性增强。

      2.还原性

       金属的还原性是通过相应氧化还原电对的电极电势大小来衡量。

       电对的电极电势越小,对应还原半反应的ΔhG=-ZFE越大[2],金属单质失电子趋势越大,还原性越强。

       例如比较金属单质K、Ca、Na、Mg还原性强弱。

       选择氧化还原电对依次为:K+/K,Ca2+/Ca,Na+/Na,Mg2+/Mg  

       由标准电极电势表[1]可得:   EΘ( K+/K)=-2.931V

                                                   EΘ( Ca2+/Ca)=-2.868V

                                                   EΘ( Na+/Na)=-2.71V

                                                   EΘ( Mg2+/Mg)=-2.372V

      因为:EΘ( K+/K)<EΘ( Ca2+/Ca)<EΘ( Na+/Na)<EΘ( Mg2+/Mg)

      所以金属单质K、Ca、Na、Mg还原性依次递减。

      有必要指出,金属还原性越强,仅表示金属单质失电子趋势越大,即可能性越大。

      还原性是典型的热力学概念,不应将其与金属单质的真实活泼性相联系。

      比如金属锂, EΘ( Li+/Li)=-3.041V,几乎是已有氧化还原电对中标准电极电势最小的,表明金属锂单质还原性极强。但就其真实活泼性而言,明显弱于金属钾或钠。

       3.活泼性

      金属的活泼性通常是根据化学反应的具体“表现”来衡量,此时的活泼性也称金属单质的动力学活泼性。

      比如将金属锌粉与铜粉分别加入稀硫酸溶液中,前者有氢气析出;后者不反应。由此断定金属锌的活泼性强于金属铜。

       金属的活泼性一方面取决于金属的物理化学属性,同时也与具体的动力学过程相关,因此只能通过具体实验来衡量。

       4. 结论

     (1)金属的金属性、还原性及活泼性区别在于它们的衡量标准不同;金属性通过I1衡量,还原性通过电极电势E衡量,活泼性需通过具体实践来衡量;

     (2)金属单质还原性强,并不意味着其活泼性就一定高。

参考文献

[1]天津大学无机化学教研室编, 无机化学(第五版), 北京:高等教育出版社. 2018.6: 483-484

[2]余高奇, 陈阳,李凤莲. 还原半反应的相关热力学计算[J].大学化学,2013,28(3):61-67.





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