Кернеу қатарынан қандай ақпаратты алуға болады?
Металл кернеулерінің диапазоны кеңінен қолданылады бейорганикалық химия. Атап айтқанда, көптеген реакциялардың нәтижелері және тіпті оларды жүзеге асыру мүмкіндігі белгілі бір металдың NER-дегі орнына байланысты. Бұл мәселені толығырақ талқылайық.
Металдардың қышқылдармен әрекеттесуі
Сутегінің сол жағындағы кернеу қатарында орналасқан металдар қышқылдармен - тотықтырмайтын агенттермен әрекеттеседі. NER оң жағында орналасқан металдар тек тотықтырғыш қышқылдармен (атап айтқанда, HNO 3 және концентрлі H 2 SO 4) әрекеттеседі.
1-мысал. Мырыш NER-де сутегінің сол жағында орналасқан, сондықтан ол барлық дерлік қышқылдармен әрекеттесе алады:
Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2
Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2
2-мысал. Мыс ERN-де Н оң жағында орналасқан; бұл металл «қарапайым» қышқылдармен әрекеттеспейді (HCl, H 3 PO 4, HBr, органикалық қышқылдар), дегенмен ол тотықтырғыш қышқылдармен (азот, концентрлі күкірт) әрекеттеседі:
Cu + 4HNO 3 (конс.) = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
Cu + 2H 2 SO 4 (конс.) = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
Маңызды жайтқа назар аударғым келеді: металдар тотықтырғыш қышқылдармен әрекеттескенде сутегі емес, кейбір басқа қосылыстар бөлінеді. Бұл туралы толығырақ оқи аласыз!
Металдардың сумен әрекеттесуі
Mg сол жағындағы кернеу қатарында орналасқан металдар қазірдің өзінде сумен оңай әрекеттеседі бөлме температурасысутегінің бөлінуімен және сілті ерітіндісінің түзілуімен.
3-мысал. Натрий, калий, кальций суда оңай ериді және сілті ерітіндісін түзеді:
2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2
2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2
Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2
Сутегіден магнийге (қоса алғанда) дейінгі кернеу диапазонында орналасқан металдар кейбір жағдайларда сумен әрекеттеседі, бірақ реакциялар нақты шарттарды қажет етеді. Мысалы, алюминий мен магний металл бетінен оксидті қабықшаны алып тастағаннан кейін ғана H 2 O-мен әрекеттесе бастайды. Темір бөлме температурасында сумен әрекеттеспейді, бірақ су буымен әрекеттеседі. Кобальт, никель, қалайы және қорғасын бөлме температурасында ғана емес, сонымен қатар қыздыру кезінде де H 2 O-мен іс жүзінде әрекеттеспейді.
ERN оң жағында орналасқан металдар (күміс, алтын, платина) ешбір жағдайда сумен әрекеттеспейді.
Металдардың тұздардың сулы ерітінділерімен әрекеттесуі
Біз келесі түрдегі реакциялар туралы айтатын боламыз:
металл (*) + металл тұзы (**) = металл (**) + металл тұзы (*)
Бұл жағдайда жұлдызшалар металдың тотығу дәрежесін немесе валенттілігін көрсетпейді, тек №1 металл мен №2 металды ажыратуға мүмкіндік беретінін атап өткім келеді.
Мұндай реакцияны жүзеге асыру үшін үш шартты бір уақытта орындау қажет:
- процеске қатысатын тұздар суда ерітілген болуы керек (оны ерігіштік кестесі арқылы оңай тексеруге болады);
- металл (*) металдың сол жағындағы кернеу қатарында болуы керек (**);
- металл (*) сумен әрекеттеспеуі керек (бұл да ESI арқылы оңай тексеріледі).
4-мысал. Бірнеше реакцияларды қарастырайық:
Zn + CuSO 4 = ZnSO 4 + Cu
K + Ni(NO 3) 2 ≠
Бірінші реакция оңай орындалады, жоғарыда аталған барлық шарттар орындалады: мыс сульфаты суда ериді, мырыш мыстың сол жағындағы NER-де, Zn сумен әрекеттеспейді.
Екінші реакция мүмкін емес, себебі бірінші шарт орындалмаған (мыс (II) сульфиді суда іс жүзінде ерімейді). Үшінші реакция мүмкін емес, өйткені қорғасын темірге қарағанда белсенді емес метал (ESR оң жақта орналасқан). Ақырында, төртінші процесс калий сумен әрекеттесетіндіктен никельдің жауын-шашынына әкелмейді; алынған калий гидроксиді тұз ерітіндісімен әрекеттесе алады, бірақ бұл мүлдем басқа процесс.
Нитраттардың термиялық ыдырау процесі
Естеріңізге сала кетейін, нитраттар тұздар азот қышқылы. Барлық нитраттар қыздырғанда ыдырайды, бірақ ыдырау өнімдерінің құрамы әртүрлі болуы мүмкін. Құрам металдың кернеу қатарындағы орнымен анықталады.
Магнийдің сол жағындағы NER-де орналасқан металдардың нитраттары қыздырғанда сәйкес нитрит пен оттегін түзеді:
2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2
Кернеу диапазонында орналасқан металл нитраттарының термиялық ыдырауы кезінде металл оксиді, NO 2 және оттегі түзіледі:
2Cu(NO 3) 2 = 2CuO + 4NO 2 + O 2
Ақырында, активтілігі аз металдардың нитраттарының ыдырауы кезінде (МЖҚ-да мыстың оң жағында орналасқан) металл, азот диоксиді және оттегі түзіледі.
Түсінікті ештеңе жоқ екені анық.
Металл пластинаны пластинаның өзі жасалған металдың тұзының ерітіндісіне батырғанда болатын процестерді толығырақ қарастырайық, мұндай жағдайларда оны электрод.
Екі нұсқа бар.
1-нұсқа. Электрод белсенді тотықсыздандырғыш болып табылатын металдан жасалған (ол электрондарынан бас тартуға «өкінбейді»), айталық, мырыш болсын.
Мырыш электроды ерітіндіге батырылғаннан кейін ерітіндідегі су дипольдері ерітіндіге гидратталған иондар түрінде өтетін мырыш атомдарының белгілі бір бөлігін тарта бастайды, бірақ сонымен бірге өз электрондарын ерітіндіде қалдырады. электродтың беті.
Me 0 +mH 2 O → Me n+ mH 2 O+ne - Me 0 → Me n+ +ne -
Біртіндеп мырыш электродының бетінде «лақтырылған» теріс электрондар көбірек жиналады, ал мырыш электроды теріс зарядқа ие болады. Осы процеске параллельді ерітіндіде электродтан шығатын оң зарядталған мырыш иондарының мөлшері артады. Мырыш катиондары теріс зарядталған электродпен тартыла бастайды, нәтижесінде электрлік қос қабат(DES).
Нұсқа 2. Электрод әлсіз тотықсыздандырғыш болып табылатын металдан жасалған (оның электрондарымен бөлінуі «өкінішті»). Мыс осындай металдың рөлін атқарсын. Осылайша, ерітіндідегі мыс иондары күшті тотықтырғыштар болып табылады. Мыс электроды ерітіндіге батырылған кезде, мыс иондарының бір бөлігі электродтың бетімен жанаса бастайды және мыста бар бос электрондар есебінен азаяды.
Мен n+ +ne - → Мен 0
1-нұсқаға қарама-қарсы процесс бірте-бірте электродтың бетіне көбірек мыс катиондары түседі. Қалпына келтіру кезінде катиондар мыс пластинасын зарядтың жоғарылауымен оң зарядтайды, оң мыс электроды барған сайын теріс зарядталған иондарды тартады, осылайша қос электрлік қабат түзеді, бірақ 1-нұсқадағыға қарағанда қарама-қарсы полярлықпен.
Шекарада құрылған ерітінді электродыпотенциалдар айырмасы деп аталады электродтық потенциал.
Мұндай әлеуетті өлшеу өте қиын. Қиын жағдайдан шығу үшін олар абсолютті емес, салыстырмалы мәндерді қабылдауды ұйғарды және стандарт ретінде нөлге тең алынған сутегі электродының потенциалын алуға шешім қабылдады.
Белгілі бір металл электродтың потенциалы металдың табиғатына, ерітіндінің концентрациясы мен температурасына байланысты.
Су ерітінділеріндегі сілтілік және сілтілік жер металдары сумен әрекеттесетіндіктен олардың электродтық потенциалдары теориялық түрде есептеледі.
Барлық металдарды олардың стандартты электродтық потенциалының мәнінің өсу ретімен орналастыру әдетке айналған - бұл қатар деп аталады металдардың электрохимиялық кернеу қатары:
Электродтық потенциал нені көрсетеді?
Электродтық потенциал шағылысады сандық мәнметалдың өз электрондарынан бас тартуы немесе қалпына келу қабілеті, басқаша айтқанда, металдың химиялық белсенділігін көрсетеді.
Одан әрі солға қарай электрохимиялық қатарметалдың құны (жоғарыдан қараңыз), ол өз электрондарынан жеңілірек бас тартады, яғни ол белсендірек және басқа элементтермен оңай әрекеттеседі.
Егер экстремалды алсақ, онда:
- литий - ең күшті тотықсыздандырғыш, ал литий ионы - ең әлсіз тотықтырғыш;
- алтын - ең әлсіз тотықсыздандырғыш, ал алтын ионы - ең күшті тотықтырғыш.
Металл кернеулерінің электрохимиялық қатарынан туындайтын салдарлар:
- Металл тұздардан оның оң жағындағы қатардағы барлық басқа металдарды ығыстырып шығарады (олар әлсіз тотықсыздандырғыштар);
- Теріс электродтық потенциалы бар металдар, яғни сутегінің сол жағында орналасқан, оны қышқылдардан ығыстырады;
- Электродтық потенциалдың ең төмен мәндері бар ең белсенді металдар (бұл литийден натрийге дейінгі металдар) ең алдымен сулы ерітінділердегі сумен әрекеттеседі.
Периодтық жүйедегі металдардың орны мен электрохимиялық кернеу қатарындағы бірдей металдардың орны сәл өзгеше екенін атап өткен жөн. Бұл факт электродтық потенциалдың мәні оқшауланған атомнан электрондарды шығаруға қажетті энергияға ғана тәуелді емес, сонымен қатар оған кристалдық торды жоюға қажетті энергия + гидратация кезінде бөлінетін энергия кіреді. иондарының.
Бөлімдер: Химия, «Сабаққа презентация» сайысы
Сынып: 11
Сабаққа арналған презентация
Артқа Алға
Назар аударыңыз! Слайдтарды алдын ала қарау тек ақпараттық мақсаттарға арналған және презентацияның барлық мүмкіндіктерін көрсетпеуі мүмкін. Егер сізді осы жұмыс қызықтырса, толық нұсқасын жүктеп алыңыз.
Мақсаттар мен міндеттер:
- Тәрбиелік:Периодтық жүйедегі орнына байланысты металдардың химиялық белсенділігін қарастыру Д.И. Менделеев және металдардың электрохимиялық кернеу қатарында.
- Дамытушылық:Есту есте сақтау қабілетін дамытуға, ақпаратты салыстыруға, логикалық ойлауға және жүріп жатқан химиялық реакцияларды түсіндіруге ықпал ету.
- Тәрбиелік:Дағдыны қалыптастыру өзіндік жұмыс, өз пікірін орынды айта білу және сыныптастарын тыңдай білу, біз балалардың патриоттық сезімін, өз жерлестеріне деген мақтаныш сезімін қалыптастырамыз.
Жабдық:Медиапроекторы бар ДК, химиялық реагенттер жиынтығы бар жеке зертханалар, металл кристалдық торлардың үлгілері.
Сабақтың түрі: сыни тұрғыдан ойлауды дамыту технологиясын пайдалану.
Сабақтың барысы
I. Сынақ кезеңі.
Тақырып бойынша білімдерін пысықтау, танымдық белсенділіктерін ояту.
Блеф ойыны: «Сенесің бе...» (3-слайд)
- PSHE-де металдар жоғарғы сол жақ бұрышты алады.
- Кристалдарда металл атомдары металдық байланыстар арқылы байланысады.
- Металдардың валенттік электрондары ядромен тығыз байланысқан.
- Негізгі топшалардағы (А) металдардың сыртқы деңгейінде әдетте 2 электрон болады.
- Топта жоғарыдан төмен қарай металдардың тотықсыздандырғыш қасиеттерінің жоғарылауы байқалады.
- Металдың қышқылдар мен тұздар ерітінділеріндегі реактивтілігін бағалау үшін металдардың электрохимиялық кернеу қатарын қарау жеткілікті.
- Металлдың қышқылдар мен тұздар ерітінділеріндегі реактивтілігін бағалау үшін Д.И. Менделеев
Сыныпқа сұрақ?Кіру нені білдіреді? Мен 0 – жоқ —> Мен +n(4-слайд)
Жауап: Me0 тотықсыздандырғыш болып табылады, яғни ол тотықтырғыштармен әрекеттеседі. Тотықтырғыш ретінде мыналар әрекет ете алады:
- Қарапайым заттар (+O 2, Cl 2, S...)
- Күрделі заттар(H 2 O, қышқылдар, тұз ерітінділері...)
II. Жаңа ақпаратты түсіну.
Әдістемелік әдіс ретінде тірек сызбаны құрастыру ұсынылады.
Сыныпқа сұрақ?Металдардың тотықсыздандырғыш қасиеттерін қандай факторлар анықтайды? (5-слайд)
Жауап:Д.И.Менделеевтің периодтық жүйесіндегі орнынан немесе металдардың кернеуінің электрохимиялық қатарындағы орнынан.
Мұғалім ұғымдармен таныстырады: химиялық белсенділік және электрохимиялық белсенділік.
Түсіндіруді бастамас бұрын балаларға атомдардың белсенділігін салыстыру ұсынылады TOЖәне Липериодтық жүйедегі орны D.I. Менделеев және қызметі қарапайым заттарметалл кернеулерінің электрохимиялық қатарындағы орнына сәйкес осы элементтермен түзіледі. (6-слайд)
Қарама-қайшылық туындайды:Сілтілік металдардың PSCE-дегі орнына сәйкес және топшадағы элементтердің қасиеттерінің өзгеру заңдылықтарына сәйкес калийдің белсенділігі литийден жоғары. Кернеу қатарындағы орны бойынша литий ең белсенді болып табылады.
Жаңа материал.Мұғалім химиялық және электрохимиялық әрекеттің айырмашылығын түсіндіреді және кернеулердің электрохимиялық қатары металдың гидратталған ионға айналу қабілетін көрсететінін түсіндіреді, мұнда металл активтілігінің өлшемі энергия болып табылады, ол үш мүшеден (атомизация энергиясы, иондану) тұрады. энергия және ылғалдану энергиясы). Материалды дәптерге жазамыз. (7-10 слайдтар)
Бірге дәптерге жазамыз қорытынды:Ионның радиусы кішірек болса, оның айналасындағы электр өрісі соғұрлым көп пайда болады, гидратация кезінде соғұрлым көп энергия бөлінеді, демек, бұл металдың реакциялардағы тотықсыздандырғыш қасиеттері күшті болады.
Тарихи мәліметтер:Бекетовтың металдардың орын ауыстыру қатарын құруы туралы студенттің сөзі. (11-слайд)
Металдардың электрохимиялық кернеу қатарының әрекеті металдардың электролиттер ерітінділерімен (қышқылдар, тұздар) реакцияларымен ғана шектеледі.
Жаднама:
- Стандартты жағдайларда (250°С, 1 атм) сулы ерітінділердегі реакциялар кезінде металдардың тотықсыздандырғыш қасиеттері төмендейді;
- Сол жақтағы металл металды ерітіндідегі олардың тұздарынан оңға қарай ығыстырады;
- Сутегінің алдында тұрған металдар оны ерітіндідегі қышқылдардан ығыстырады (HNO3 қоспағанда);
- Мен (Әлге) + H 2 O -> сілті + H 2
БасқаМен (H 2 дейін) + H 2 O -> оксид + H 2 (қатал жағдайлар)
Мен (H 2-ден кейін) + H 2 O -> реакция жасамаңыз
(12-слайд)
Жігіттерге жадынамалар таратылады.
Практикалық жұмыс:«Металдардың тұз ерітінділерімен әрекеттесуі» (Слайд 13)
Өтуді жасаңыз:
- CuSO 4 —> FeSO 4
- CuSO 4 —> ZnSO 4
Мыс пен сынап(II) нитратының ерітіндісінің өзара әрекеттесу тәжірибесін көрсету.
III. Рефлексия, рефлексия.
Қайталаймыз: қандай жағдайда периодтық жүйені пайдаланамыз және қандай жағдайда металл кернеулерінің қатары қажет? (14-15 слайдтар).
Сабақтың бастапқы сұрақтарына оралайық. Экранда 6 және 7 сұрақтарды көрсетеміз, қай тұжырым дұрыс емес. Экранда перне бар (1-тапсырманы тексеру). (16-слайд).
Сабақты қорытындылайық:
- Сіз қандай жаңа нәрсені білдіңіз?
- Металдардың электрохимиялық кернеу қатарын қандай жағдайда қолдануға болады?
Үй жұмысы: (17-слайд)
- Физика курсынан «ПОЦЕНЦИАЛ» ұғымын қайталау;
- Реакция теңдеуін аяқтаңыз, электрон балансының теңдеулерін жазыңыз: Сu + Hg(NO 3) 2 →
- металдар берілген ( Fe, Mg, Pb, Cu)– электрохимиялық кернеу қатарында осы металдардың орналасуын растайтын тәжірибелерді ұсыну.
Блеф ойыны, тақтада жұмыс, ауызша жауап, қарым-қатынас, практикалық жұмыс бойынша нәтижелерді бағалаймыз.
Пайдаланылған әдебиеттер:
- О.С. Габриелян, Г.Г. Лысова, А.Г. Введенская «Мұғалімдерге арналған анықтамалық. Химия 11 сынып II бөлім» «Бустард» баспасы.
- Н.Л. Глинка «Жалпы химия».
Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Cr, Fe, Pb, Х 2 , Cu, Ag, Hg, Au
Стандартты электродтық потенциалдар қатарында металл неғұрлым солға қарай орналасса, соғұрлым ол тотықсыздандырғыш неғұрлым күшті болса, ол ең күшті тотықсыздандырғыш - литий металл, алтын - ең әлсіз, ал керісінше, алтын (III) ионы - ең күшті тотықтырғыш; агент, литий (I) ең әлсіз .
Әрбір металл ерітіндідегі тұздардан өзінен кейінгі кернеулер қатарында болатын металдарды қалпына келтіруге қабілетті, мысалы, темір мысты оның тұздарының ерітінділерінен ығыстырып шығара алады; Дегенмен, сілтілі және сілтілі жер металдары сумен тікелей әрекеттесетінін есте сақтаңыз.
Сутектің сол жағындағы кернеу қатарында тұрған металдар оны сұйылтылған қышқылдар ерітінділерінен ығыстырып, оларда ерітуге қабілетті.
Металдың тотықсыздану белсенділігі оның периодтық жүйедегі орнына әрқашан сәйкес келе бермейді, өйткені металдың қатардағы орнын анықтау кезінде оның электрондарды беру қабілеті ғана емес, сонымен қатар металды жоюға жұмсалған энергия да ескеріледі. металдың кристалдық торы, сондай-ақ иондардың гидратациясына жұмсалатын энергия.
Қарапайым заттармен әрекеттесу
МЕН оттегі Көптеген металдар амфотерлі және негіздік оксидтер түзеді:
4Li + O 2 = 2Li 2 O,
4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3.
Сілтілік металдар, литийден басқа, пероксидтер түзеді:
2Na + O 2 = Na 2 O 2.
МЕН галогендер металдар галогенсутек қышқылдарының тұздарын түзеді, мысалы,
Cu + Cl 2 = CuCl 2.
МЕН сутегі ең белсенді металдар иондық гидридтерді құрайды - сутегінің тотығу дәрежесі -1 болатын тұз тәрізді заттар.
2Na + H2 = 2NaH.
МЕН сұр металдар сульфидтер түзеді – күкіртсутек қышқылының тұздары:
МЕН азот Кейбір металдар нитридтер түзеді, бұл реакция әрдайым қызған кезде болады:
3Mg + N2 = Mg3N2.
МЕН көміртек карбидтер түзіледі:
4Al + 3C = Al 3 C 4.
МЕН фосфор - фосфидтер:
3Ca + 2P = Ca 3 P 2.
Металдар бір-бірімен әрекеттесіп, түзе алады металаралық қосылыстар :
2Na + Sb = Na 2 Sb,
3Cu + Au = Cu 3 Au.
Металдар бір-бірімен жоғары температурада әрекеттеспей, түзілмей ери алады қорытпалар.
Қорытпалар
Қорытпалар екі немесе одан да көп металдардан, сондай-ақ металдық күйге ғана тән сипатты қасиеттерге ие металдар мен бейметалдардан тұратын жүйелер деп аталады.
Қорытпалардың қасиеттері өте алуан түрлі және олардың құрамдас бөліктерінің қасиеттерінен ерекшеленеді, мысалы, алтынның қатаюы және зергерлік бұйымдарды жасауға жарамды болуы үшін оған күміс қосылады, ал 40% кадмий және 60% висмут бар қорытпа. балқу температурасы 144 °C, яғни оның компоненттерінің балқу температурасынан әлдеқайда төмен (Cd 321 °C, Bi 271 °C).
Қорытпалардың келесі түрлері мүмкін:
Балқытылған металдар бір-бірімен кез келген қатынаста араласады, бір-бірімен шексіз ериді, мысалы, Ag-Au, Ag-Cu, Cu-Ni және т.б. Бұл қорытпалар құрамы бойынша біртекті, химиялық төзімділігі жоғары, электр тогын өткізеді;
Түзетілген металдар бір-бірімен кез келген қатынаста араласады, бірақ салқындаған кезде олар бөлініп, компоненттердің жеке кристалдарынан тұратын масса алынады, мысалы, Pb-Sn, Bi-Cd, Ag-Pb және т.б.
Егер стандартты электродтық потенциалдардың барлық қатарынан жалпы теңдеуге сәйкес келетін электродтық процестерді ғана таңдаймыз
онда металл кернеулерінің қатарын аламыз. Металдардан басқа, бұл қатарға әрқашан сутегі кіреді, бұл қандай металдар қышқылдардың судағы ерітінділерінен сутегін ығыстыруға қабілетті екенін көруге мүмкіндік береді.
Кесте 19. Металл кернеулерінің қатары
Ең маңызды металдар үшін бірқатар кернеулер кестеде келтірілген. 19. Белгілі бір металдың кернеу қатарындағы орны оның стандартты жағдайларда сулы ерітінділерде тотығу-тотықсыздану әрекетіне түсу қабілетін сипаттайды. Металл иондары тотықтырғыштар, ал жай заттар түріндегі металдар тотықсыздандырғыштар болып табылады. Оның үстіне металл кернеу қатарында неғұрлым алыс орналасса, сулы ерітіндідегі тотықтырғыш оның иондары соғұрлым күшті болады және керісінше, метал қатардың басына неғұрлым жақын болса, қарапайым металдың тотықсыздандырғыш қасиеті соғұрлым күшті болады. зат – металл.
Электродтық процестің потенциалы
бейтарап ортада ол B-ге тең (273-бетті қараңыз). Серияның басындағы белсенді металдар потенциалы -0,41 В-тан едәуір теріс, сутегін судан ығыстырады. Магний сутекті тек ыстық судан ығыстырады. Магний мен кадмий арасында орналасқан металдар әдетте сутегін судан ығыстырмайды. Бұл металдардың бетінде қорғаныш әсері бар оксидті қабықшалар түзіледі.
Магний мен сутегі арасында орналасқан металдар қышқыл ерітінділерінен сутекті ығыстырады. Сонымен қатар кейбір металдардың бетінде реакцияны тежейтін қорғаныс қабықшалары да пайда болады. Осылайша, алюминийдегі оксидті пленка бұл металды суда ғана емес, сонымен қатар белгілі бір қышқылдардың ерітінділерінде де тұрақты етеді. Қорғасын күкірт қышқылында төмен концентрацияда ерімейді, өйткені қорғасын күкірт қышқылымен әрекеттескенде түзілетін тұз ерімейді және металл бетінде қорғаныс қабықшасын жасайды. Металдың тотығуының терең тежелу құбылысы, оның бетінде қорғаныш оксидінің немесе тұз қабықшаларының болуына байланысты, пассивтілік, ал мұндай жағдайда металдың күйін пассивті күй деп атайды.
Металдар бір-бірін тұз ерітінділерінен ығыстыруға қабілетті. Реакцияның бағыты олардың кернеулер қатарындағы салыстырмалы орнымен анықталады. Мұндай реакциялардың нақты жағдайларын қарастырғанда, белсенді металдар сутегін тек судан ғана емес, сонымен қатар кез келген сулы ерітіндіден де ығыстыратынын есте ұстаған жөн. Сондықтан металдардың олардың тұздарының ерітінділерінен өзара ығысуы магнийден кейінгі қатарда орналасқан металдар жағдайында ғана болады.
Бекетов бірінші болып металдардың қосылыстарынан басқа металдармен ығысуын егжей-тегжейлі зерттеді. Ол өз жұмысының нәтижесінде металдарды химиялық активтілігіне қарай металл кернеулерінің қатарының прототипі болып табылатын орын ауыстыру қатарына орналастырды.
Кейбір металдардың кернеу қатарындағы және периодтық жүйедегі салыстырмалы орны бір қарағанда бір-біріне сәйкес келмейді. Мысалы, периодтық жүйедегі орнына сәйкес калийдің химиялық белсенділігі натрийден, ал натрий литийден жоғары болуы керек. Кернеу қатарында литий ең белсенді, ал калий литий мен натрий арасында орташа орынды алады. Мырыш пен мыс периодтық кестедегі орнына сәйкес шамамен бірдей химиялық белсенділікке ие болуы керек, бірақ кернеу қатарында мырыш мысқа қарағанда әлдеқайда ертерек орналасқан. Мұндай сәйкессіздіктің себебі келесідей.
Периодтық жүйеде бір немесе басқа орынды алатын металдарды салыстыру кезінде бос атомдардың иондану энергиясы олардың химиялық белсенділігінің өлшемі ретінде қабылданады - қалпына келтіру қабілеті. Шынында да, қозғалу кезінде, мысалы, жоғарыдан төменге қарай негізгі топшаІ топ мерзімді кестеатомдардың иондану энергиясы төмендейді, бұл олардың радиустарының ұлғаюымен (яғни, ядродан сыртқы электрондардың үлкен қашықтығымен) және аралық электронды қабаттар арқылы ядроның оң зарядының скринингінің жоғарылауымен байланысты (31-тармақты қараңыз) . Сондықтан калий атомдары натрий атомдарына қарағанда жоғарырақ химиялық белсенділікті көрсетеді – олардың тотықсыздандырғыш қасиеті күштірек – натрий атомдары литий атомдарына қарағанда көбірек белсенділік көрсетеді.
Кернеу қатарындағы металдарды салыстыру кезінде химиялық белсенділік өлшемі ретінде қатты күйдегі металды су ерітіндісіндегі гидратталған иондарға айналдыру жұмысы алынады. Бұл жұмысты үш мүшенің қосындысы ретінде көрсетуге болады: атомизация энергиясы – металл кристалының оқшауланған атомдарға айналуы, бос металл атомдарының иондану энергиясы және алынған иондардың гидратация энергиясы. Атомизация энергиясы берілген металдың кристалдық торының беріктігін сипаттайды. Атомдардың иондану энергиясы – олардан валенттік электрондарды алып тастау – металдың периодтық жүйедегі орнымен тікелей анықталады. Гидратация кезінде бөлінетін энергия ионның электрондық құрылымына, зарядына және радиусына байланысты.
Зарядтары бірдей, бірақ радиустары әртүрлі литий мен калий иондары тең емес болады электр өрістері. Кішкентай литий иондарының жанында пайда болатын өріс үлкен калий иондарының жанындағы өріске қарағанда күштірек болады. Бұдан литий иондары калий иондарына қарағанда көбірек энергия бөле отырып, гидратталатыны анық.
Сонымен, қарастырылып отырған түрлендіру кезінде энергия атомизацияға және иондануға жұмсалады және гидратация кезінде энергия бөлінеді. Жалпы энергия шығыны неғұрлым аз болса, бүкіл процесс соғұрлым жеңіл болады және кернеу қатарының басына жақынырақ берілген металл орналасады. Бірақ жалпы энергетикалық баланстың үш мүшесінің тек біреуі – иондану энергиясы – металдың периодтық жүйедегі орнымен тікелей анықталады. Демек, кернеу қатарындағы кейбір металдардың салыстырмалы орны әрқашан олардың периодтық жүйедегі орнына сәйкес болады деп күтуге негіз жоқ. Осылайша, литий үшін жалпы энергия тұтыну калийге қарағанда аз болып шығады, оған сәйкес литий кернеу қатарында калийден бұрын келеді.
Мыс пен мырыш үшін бос атомдардың иондалуына жұмсалатын энергия шығыны және ион гидратация кезіндегі энергияның өсуі жақын. Бірақ металл мыс күштірек құрайды кристалдық тор, мырышқа қарағанда, бұл металдардың балқу температураларын салыстыру арқылы көруге болады: мырыш - температурада балқиды, ал мыс тек -де балқиды. Демек, бұл металдарды атомизациялауға жұмсалатын энергия айтарлықтай ерекшеленеді, соның нәтижесінде мыс жағдайында бүкіл процесс үшін жалпы энергия шығындары мырыш жағдайына қарағанда әлдеқайда көп, бұл олардың салыстырмалы орнын түсіндіреді. кернеу қатарындағы металдар.
Судан сулы емес еріткіштерге өткенде кернеу қатарындағы металдардың салыстырмалы орындары өзгеруі мүмкін. Мұның себебі, бір еріткіштен екінші еріткішке ауысқанда әртүрлі металл иондарының сольвация энергиясы әртүрлі өзгереді.
Атап айтқанда, мыс ионы кейбір органикалық еріткіштерде жеткілікті күшті ерітіледі; Бұл мұндай еріткіштерде мыс сутегіден бұрын кернеу қатарында орналасып, оны қышқыл ерітінділерінен ығыстырып шығаруына әкеледі.
Осылайша, элементтердің периодтық жүйесінен айырмашылығы, металдардың кернеу қатары шағылысу емес жалпы үлгілер, соның негізінде металдардың химиялық қасиеттеріне жан-жақты сипаттама беруге болады. Кернеулер қатары қатаң анықталған жағдайларда «металл-металл ионы» Электрохимиялық жүйесінің тотығу-тотықсыздану қабілетін ғана сипаттайды: онда берілген мәндер мыналарға жатады: сулы ерітінді, температура және металл иондарының бірлік концентрациясы (белсенділігі).
