Dãy hoạt động hóa học của kim loại

Dãy hoạt động hóa học của kim loại bao gồm các kim loại được sắp xếp theo thứ tự, thứ tự này phụ thuộc vào mức độ hoạt động của kim loại (tức là khả năng tham gia phản ứng hóa học với chất khác). Dãy hoạt động hóa học của kim loại được xây dựng từ các thử nghiệm thực tế.

Dãy hoạt động hóa học của kim loại

Được sắp xếp theo thứ tự giảm dần của mức độ hoạt động hóa học của kim loại.

Đi từ dưới lên trên cùng của bảng kim loại:

• Khả năng phản ứng tăng;
• Khả năng cho electron (bị oxy hóa) dễ dàng hơn để tạo thành các ion dương;
• Ăn mòn hoặc xỉn màu dễ hơn;
• Cần nhiều năng lượng hơn (và các phương pháp khác nhau) để được tách chúng từ các hợp chất của chúng;
• Trở thành chất khử mạnh hơn.

Ý nghĩa

Khả năng phản ứng với nước

Kim loại kiềm và một số kim loại kiềm thổ (như Ca, Ba) tác dụng với nước tạo ra base (hoặc hydroxide lưỡng tính) và giải phóng khí H₂ ở điều kiện bình thường

Kim loại trung bình và đồng phản ứng với oxi ở nhiệt độ cao. Một số kim loại để lâu ngoài không khí tạo thành hợp chất oxide làm mất dần đi tính chất ban đầu, ví dụ như để sắt ngoài không khí ẩm lâu ngày tạo thành Fe₂O₃ (Sắt (III) oxide) rất giòn và dễ gãy, người ta gọi hiện tượng này là gỉ sét.

Kim loại yếu còn lại khó tham gia phản ứng với oxy (như vàng, bạc, platin). Người ta thường dùng lửa để thử xem vàng có phải là vàng thật không, nếu sau khi đốt mà vàng vẫn giữ được màu sắc như ban đầu thì là vàng thật, còn nếu bị thay đổi về màu sắc thì đó là vàng giả (có thể là đồng thau).

Đồng tham gia phản ứng với oxi ở nhiệt độ cao từ màu đỏ gạch chuyển sang màu đen của đồng (II) oxide. Ở nhiệt độ cao hơn (800 - 1000C) thì một phần CuO ở lớp bên trong bị oxy hóa Cu thành Cu₂O màu đỏ.

Phản ứng với dung dịch acid

Kim loại mạnh và trung bình tác dụng với dung dịch acid (trừ Pb,Cu,Ag...) tạo ra muối và giải phóng khí hydro. Do đó trong phòng thí nghiệm, người ta thường dùng một số kim loại như Zn, Al, Fe tác dụng với acid hydrochloric hoặc acid sulfuric loãng để điều chế khí H₂. Nhưng trong acid HNO₃ đặc, nguội hay H₂SO₄ đặc, nguội thì Fe, Al và Cr bị thụ động hóa.

$\text{Zn}+2\text{HCl}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{ZnCl}}_2^{}+{\text{H}}_2^{}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$

Kim loại yếu không thể phản ứng với acid loãng nhưng một số kim loại (như Cu, Ag) có thể phản ứng với acid đặc (H₂SO₄ đặc, nóng hoặc HNO₃ đặc hay loãng) tạo ra dung dịch muối mới nhưng không giải phóng khí hydro mà thay vào đó là khí sunfurous (hoặc khí NO₂ hay khí NO).

Kim loại tác dụng với acid sunfuric loãng thì tạo ra muối có số oxy hóa thấp nhưng còn tác dụng với acid sunfuric, acid nitric đặc, nóng hay acid nitrous (acid nitrơ) đặc thì sẽ tạo ra muối có số oxy hóa cao.

Sắt tác dụng với acid nitric loãng thu được khí NO hay N₂O hay khí nitơ hay NH₄NO₃ còn tác dụng với acid nitric rất loãng, lạnh sẽ giải phóng khí hydro.

Nhôm phản ứng với acid nitric rất loãng sẽ tạo thành dung dịch nhôm nitrat và amoni nitrat. Nhôm tác dụng với acid sulfuric đặc nóng sẽ sinh ra khí sunfurơ hoặc trong một số trường hợp khác có thể tạo ra lưu huỳnh hay khí hydro sulfide.

Khả năng đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi muối

Sau khi kim loại từ magie (Mg) phản ứng với dung dịch muối của kim loại yếu hơn, kim loại yếu hơn sẽ bị đẩy ra khỏi dung dịch muối.

Phản ứng giữa CuSO₄ và Fe sẽ tạo ra FeSO₄ và Cu.

Khả năng phản ứng với khí CO hoặc khí hydro là có.

Khí CO hoặc khí hydro có thể khử các oxit của kim loại trung bình và kim loại yếu (từ Zn trở vào), tạo ra kim loại và khí CO₂ hoặc nước.

$\text{CuO}+{\text{H}}_2^{}\stackrel{t^o}{\to }\text{Cu}+{\text{H}}_2^{}\text{O}$

$\text{PbO}+\text{CO}\stackrel{t^o}{\to }\text{Pb}+{\text{CO}}_2^{}$

Tính chất quan trọng của nhôm là khả năng khử mạnh. Nhôm dễ dàng phản ứng với các phi kim như khí clo, lưu huỳnh, ôxy... Nhôm khử được oxit kim loại tạo ra kim loại và nhôm oxit (phản ứng nhiệt nhôm).

Đối với Fe₂O₃, khí CO/hydro khử thành Fe₃O₄ và sau đó khử thành FeO để tạo ra sắt cuối cùng. (Giảm hóa trị của Fe)

Ở nhiệt độ cao, cacbon cũng có thể khử một số oxit kim loại như PbO, ZnO, CuO... thành các kim loại như Pb, Zn, Cu.... Vì vậy trong luyện kim, người ta sử dụng tính chất này của cacbon để sản xuất kim loại.

Khả năng bị phân hủy do nhiệt

Khi nung nóng các hydroxit của các bazơ không tan trong nước, ta thu được oxit của kim loại và có hơi nước bay hơi.

Đồng (II) hydroxide tan nhanh chóng trong dung dịch amoniac tạo ra dung dịch màu xanh lam gọi là nước Savayde [Cu(NH₃)₄](OH)₂.

• Kim loại
• Phi kim
• Nguyên tố hóa học

Đọc thêm

• Chuyên đề Hóa học Kim loại 9 - Huỳnh Văn Út. Nhà xuất bản Tổng hợp Thành phố Hồ Chí Minh.
• Hóa học 9. Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam.
• Hóa học 12 (nâng cao). Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam.