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金属的金属性、还原性与活泼性

已有 1041 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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2 杨卫东 农绍庄

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