Reakcje utleniania-redukcji badane głównie w chemii fizycznej to te, w których zachodzi transfer elektronów. Forma reagująca (atom, jon lub cząsteczka), która traci jeden lub więcej elektronów, podlega utlenianiu. Z drugiej strony, cząsteczki chemiczne, które otrzymują elektrony, są zredukowane.
Ogólnie rzecz biorąc, gdy ten typ reakcji jest badany w chemii nieorganicznej, nazywa się to prosta reakcja wymiany lub przemieszczenia.
Aby jakakolwiek reakcja miała miejsce, konieczne jest spełnienie pewnych warunków. Jednym z nich jest to, że musi być powinowactwo chemiczne między odczynnikami, to znaczy muszą oddziaływać w taki sposób, aby umożliwić tworzenie się nowych substancji.
W przypadku reakcji redoks powinowactwo oznacza, że jeden z reagentów ma tendencję do zdobywania elektronów, a drugi ma tendencję do ich utraty. Ten trend odpowiada reaktywność zaangażowanych pierwiastków chemicznych.
Zobaczmy, jak można porównać reaktywność metali.
Załóżmy, że chcemy przechowywać roztwór siarczanu miedzi II (CuSO
4). Nie mogliśmy umieścić tego roztworu w aluminiowym pojemniku, ponieważ zachodziłaby następująca reakcja:2 Al(y) + 3 CuSO4(aq)→ 3 Cu(y) + Al2(TYLKO4)3(aq)
Zauważ, że aluminium utleniło się, tracąc 3 elektrony każdy i stając się kationem glinu:
Glin(y) → Al3+(tutaj) + 3 i-
Jednocześnie kation miedzi (Cu2+), który był obecny w roztworze, otrzymywał elektrony z aluminium i redukował, stając się metaliczną miedzią. Każdy kation miedzi otrzymuje dwa elektrony:
Tyłek2+(tutaj) + 2 i- → Cu(y)
Gdyby jednak było odwrotnie i chcielibyśmy przechowywać roztwór siarczanu glinu (Al2(TYLKO4)3(aq)), nie byłoby problemu umieścić go w miedzianym pojemniku, ponieważ taka reakcja by nie zaszła:
Tyłek(y) + Al2(TYLKO4)3(aq) → nie występuje
Te zaobserwowane fakty można wytłumaczyć faktem, że: aluminium jest bardziej reaktywne niż miedź.
Metale mają tendencję do oddawania elektronów, czyli utleniania. Porównując różne metale, ten z największą skłonnością do oddawania elektronów jest najbardziej reaktywny. W związku z tym reaktywność metali jest również związana z ich energia jonizacji, czyli minimalna energia potrzebna do usunięcia elektronu z atomu gazowego w stanie podstawowym.
Na tej podstawie kolejka reaktywności metalu lub rząd napięć elektrolitycznych, pokazane poniżej:
Najbardziej reaktywny metal reaguje z substancjami jonowymi, których kationy są mniej reaktywne. Innymi słowy, metal po lewej stronie reaguje z substancją utworzoną przez jony po prawej stronie. Nie dzieje się odwrotnie.
Pamiętając podany przykład, zobacz w wierszu reaktywności, że aluminium (Al) znajduje się na lewo od miedzi (Cu). Dlatego aluminium reaguje z roztworem utworzonym przez kationy miedzi; ale miedź nie reaguje z roztworem utworzonym przez kationy glinu.
Zauważ, że najbardziej reaktywnym metalem jest lit (Li), a najmniej reaktywnym jest złoto (Au).
To jeden z powodów, dla których złoto jest tak cenne, bo jeśli nie reaguje, to pozostaje nienaruszone przez długi czas. Widać to w pokrytych złotem egipskich sarkofagach i rzeźbach pochodzących z najodleglejszej starożytności. Wizualizujemy to również, porównując trwałość biżuterii z czystego złota z biżuterią wykonaną z innych metali, które są bardziej reaktywne niż złoto.
Jennifer Fogaça
Absolwent chemii
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/ordem-reatividade-dos-metais.htm
