Grupo de los metales más activos. ¿Cuál es el metal más activo?

Los metales que reaccionan fácilmente se llaman metales activos. Estos incluyen metales alcalinos, alcalinotérreos y aluminio.

Posición en la tabla periódica

Las propiedades metálicas de los elementos disminuyen de izquierda a derecha en la tabla periódica. Por tanto, los elementos de los grupos I y II se consideran los más activos.

Arroz. 1. Metales activos en la tabla periódica.

Todos los metales son agentes reductores y se separan fácilmente de los electrones en el nivel de energía exterior. Los metales activos tienen sólo uno o dos electrones de valencia. En este caso, las propiedades metálicas aumentan de arriba a abajo al aumentar el número de niveles de energía, porque Cuanto más lejos esté un electrón del núcleo de un átomo, más fácil le resultará separarse.

Los metales alcalinos se consideran los más activos:

• litio;
• sodio;
• potasio;
• rubidio;
• cesio;
• Francés

Los metales alcalinotérreos incluyen:

• berilio;
• magnesio;
• calcio;
• estroncio;
• bario;
• radio.

El grado de actividad de un metal puede determinarse mediante la serie electroquímica de voltajes del metal. Cuanto más a la izquierda del hidrógeno se encuentre un elemento, más activo será. Los metales a la derecha del hidrógeno son inactivos y sólo pueden reaccionar con ácidos concentrados.

Arroz. 2. Serie electroquímica de voltajes de metales.

La lista de metales activos en química también incluye el aluminio, ubicado en III grupo y de pie a la izquierda del hidrógeno. Sin embargo, el aluminio se encuentra en el límite de los metales activos e intermedios y no reacciona con algunas sustancias en condiciones normales.

Propiedades

Los metales activos son blandos (se pueden cortar con un cuchillo), ligeros y tienen un punto de fusión bajo.

Las principales propiedades químicas de los metales se presentan en la tabla.

Reacción	La ecuacion	Excepción
Los metales alcalinos se encienden espontáneamente en el aire al interactuar con el oxígeno.	K + O 2 → KO 2	El litio reacciona con el oxígeno solo a altas temperaturas.
Los metales alcalinotérreos y el aluminio forman películas de óxido en el aire y se encienden espontáneamente cuando se calientan.	2Ca + O 2 → 2CaO
Reaccionan con sustancias simples para formar sales.	Ca + Br2 → CaBr2; - 2Al + 3S → Al2S3	El aluminio no reacciona con el hidrógeno.
Reacciona violentamente con el agua, formando álcalis e hidrógeno.	- Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2	La reacción con el litio es lenta. El aluminio reacciona con el agua sólo después de eliminar la película de óxido.
Reaccionan con ácidos para formar sales.	Ca + 2HCl → CaCl 2 + H 2; 2K + 2HMnO 4 → 2KMnO 4 + H 2
Interactuar con soluciones salinas, primero reaccionando con agua y luego con sal.	2Na + CuCl 2 + 2H 2 O: 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2; - 2NaOH + CuCl 2 → Cu(OH) 2 ↓ + 2NaCl

Los metales activos reaccionan fácilmente, por lo que en la naturaleza se encuentran solo en mezclas: minerales, rocas.

Arroz. 3. Minerales y metales puros.

¿Qué hemos aprendido?

Los metales activos incluyen elementos de los grupos I y II: metales alcalinos y alcalinotérreos, así como aluminio. Su actividad está determinada por la estructura del átomo: algunos electrones se separan fácilmente del nivel de energía externo. Se trata de metales ligeros y blandos que reaccionan rápidamente con sustancias simples y complejas, formando óxidos, hidróxidos y sales. El aluminio está más cerca del hidrógeno y su reacción con sustancias requiere condiciones adicionales. altas temperaturas, destrucción de la película de óxido.

Responder a la pregunta "qué metal es el más activo" no es tan sencillo. Aunque sólo sea porque, debido a diferentes puntos de vista, no existe una respuesta directa y precisa.

Algunos expertos creen que el metal más activo es el litio. Otros creen que el cesio tiene la mayor actividad. Y otros más sostienen que Francia debería llevarse la palma.

Involuntariamente haces la pregunta: "¿Por qué tanta diferencia de opiniones?" ¿Y por qué nadie menciona el sodio, el potasio y el rubidio?

Hay más preguntas que respuestas. Pero tras un estudio más detenido del tema, en el caos de los datos se descubren patrones muy armoniosos que no sólo nos permiten obtener respuestas, sino incluso descubrir qué metal es el más activo.

¿Por qué aún se desconoce qué metal es el más activo? La historia del desarrollo de la ciencia muestra que, por regla general, aparecen respuestas claras e inequívocas en dos casos. En primer lugar, si la respuesta es la única correcta y no existen otras interpretaciones e interpretaciones. Por ejemplo, lo más Montaña alta en el planeta - Jomolungma.

En el caso de que la respuesta venga dictada por una necesidad práctica.

En los años 20 del siglo pasado, en la aún joven Unión Soviética, se planteó una cuestión cuyo trasfondo era político y justificación económica: ¿Es posible obtener caucho de otra manera que no sea de los árboles de caucho? Y mientras el mundo entero viajaba sobre ruedas hechas de savia de árboles sudamericanos, el profesor S.V. Lebedev respondió: "Es posible". Y junto con un grupo de especialistas, mostró al mundo una pelota hecha de caucho sintetizado.

La cuestión del metal activo en sí no se aplica ni al primer ni al segundo caso. Hay muchos candidatos iguales para el papel del metal más activo y buscar la respuesta correcta no tiene ningún beneficio práctico. Es poco probable que algún científico se embarque en pruebas de laboratorio serias sólo para satisfacer la vana curiosidad de alguien.

Bueno, aunque sólo sea en teoría, ¿aún es posible descubrir qué metal es el más activo?

¿Qué significa el más activo? Un átomo de cualquier sustancia consta de un núcleo rodeado por una nube de electrones. Los electrones giran alrededor del núcleo a lo largo de trayectorias fijas (orbitales). A veces, los orbitales también se denominan niveles o capas de energía.

Ya está dispuesto por la propia naturaleza que en cualquier nivel de energía de un átomo de un elemento no puede haber más de un cierto número de electrones. Los niveles en los que se encuentra cantidad máxima ya disponibles se consideran completados. Sin embargo, junto a los niveles completados, en cada elemento (a excepción de los gases nobles) hay otro sin completar.

Un átomo se esfuerza por llenar todas sus capas de electrones. Y tan pronto como se presente una oportunidad, el átomo inmediatamente cederá sus electrones del nivel externo o tomará los de otra persona. Todo depende del elemento específico y de la estructura de su capa electrónica externa.

Un elemento que necesita ganar un electrón afrontará esta tarea más rápidamente que un elemento que necesita dos electrones para llenar un nivel. Al que es más rápido se le llama más activo.

Los elementos que necesitan ganar un electrón forman el séptimo grupo de la tabla periódica: hidrógeno, flúor, cloro, bromo, yodo y astato. ununsepcio.

Entre los elementos que donan sus electrones, el más activo será el que necesite ceder sólo un electrón. Estos elementos representan el primer grupo de la tabla periódica: hidrógeno, litio, sodio, potasio, rubidio, cesio y francio.

En busca de metal.

Antes de saber cuál de estos elementos es el más activo, es necesario excluir los elementos que no sean metales. Al átomo de flúor le falta un electrón para completar el nivel exterior. Dos átomos de flúor se combinan y se quitan este electrón entre sí. Como resultado, dicho electrón se vuelve común y forma parte de la capa ahora completa. Este enlace se llama enlace molecular y los dos átomos de flúor ahora forman una molécula. Las moléculas de flúor diatómicas se mantienen unidas por fuerzas intermoleculares para formar la sustancia flúor.

A todos los elementos del séptimo grupo les falta un electrón para completarse. Por tanto, los átomos de estos elementos también están unidos formando moléculas diatómicas. Los elementos del séptimo grupo son capaces de crear enlaces exclusivamente moleculares, por lo que no pueden ser metales, porque los metales son principalmente elementos cuya estructura se basa en un "enlace metálico". En consecuencia, incluso los elementos más activos del séptimo grupo quedan excluidos y no serán considerados más.

Primer grupo. Conexión metálica.

La capa electrónica de un átomo de cesio contiene 55 electrones. 54 de ellos formarán una densa nube de electrones alrededor del núcleo, que constará de cinco niveles completos. Esta nube oculta casi toda la fuerza de atracción del núcleo, por lo que un único electrón del sexto nivel exterior está muy débilmente conectado al núcleo.

Los átomos de cesio se agrupan y donan sus electrones externos a una “alcancía común”, intentando crear un sexto nivel completo. Todos los átomos intervienen en el proceso, formando una estructura cristalina,

A medida que los átomos se acercan, los orbitales libres se superponen de tal manera que surgen regiones enteras a través de las cuales el electrón puede moverse libremente. Como resultado, los electrones externos abandonan sus orbitales y comienzan a moverse por todo el volumen de todo el cristal. Ahora se les llama electrones "libres". y son una especie de “cemento” que mantiene unidos a los átomos.

El enlace que se establece entre iones (átomos que han donado un electrón) mantenidos unidos por el cemento de electrones “libres” se llama enlace metálico, y la estructura se llama metálica.

Todos los elementos del primer grupo (excepto el hidrógeno) son metales porque, gracias a un único electrón en el nivel exterior, están organizados exclusivamente en una estructura metálica.

Las propiedades de los elementos del primer grupo son casi las mismas, pero a medida que avanza el grupo estas propiedades aumentan. Con cada período, el radio de los átomos aumenta, lo que significa que el electrón del nivel exterior es atraído menos fuertemente hacia el núcleo y, en consecuencia, aumentan la actividad del elemento y las propiedades metálicas.

Ahora que el panorama general está claro, queda por excluir elementos que no pueden considerarse el metal más activo por una razón u otra.

Excluimos el hidrógeno.

El nivel de energía del hidrógeno contiene solo un electrón. Este detalle lo hace muy similar a los elementos del primer grupo, pero ahí terminan las similitudes. Porque antes de llenar la capa de electrones, el átomo de hidrógeno también necesita un solo electrón. Y si es así, entonces los átomos de hidrógeno en condiciones estándar no podrá formar red cristalina con conexión metálica.

Excluimos el litio.

Muchos observadores consideran que el litio es el metal más activo. El potencial de ionización (la velocidad a la que un átomo se convierte en ion) del litio es el más bajo en comparación con otros metales. ¡Pero! Sólo en un caso: cuando se sumerge el litio en una solución acuosa. La energía gastada en ionizar el litio requerirá mucho menos que la energía gastada en ionizar otros metales. Esto se explica por el hecho de que la energía de ionización de un átomo en una solución acuosa incluye la suma de dos cantidades: potencial de ionización y energía de hidratación (interacción con las moléculas de agua).

Al considerar las propiedades de los elementos en grupos y períodos de la Tabla Periódica, el punto de partida es la condición de que los elementos estén en el vacío, es decir, que los elementos no interactúen entre sí. Por tanto, el litio, considerado según los términos de la Tabla Periódica, no puede ser el metal más activo.

Excluimos sodio, potasio y rubidio.

Las propiedades metálicas y la reactividad química aumentan con cada período. Esto significa que ni siquiera el rubidio, un elemento del quinto período, puede ser el elemento más activo, sin mencionar el potasio y el sodio, elementos del cuarto y tercer período.

Quedan dos candidatos para el papel del metal más activo: el cesio y el francio. Creo que el francés debería excluirse; ésta es la opinión subjetiva del autor, que no pretende ser la única correcta. La radiactividad del francio no permite obtener la sustancia en cantidades macroscópicas, lo que complica significativamente el estudio y, como consecuencia, la descripción precisa de sus propiedades.

El metal más activo.

El metal más activo puede llamarse cesio. Inaugurado en 1860 Los científicos R. W. Bunsen y G. R. Kirchhoff, el cesio fue el primer elemento descubierto mediante análisis espectral. Gracias a dos líneas azules brillantes en el espectro de emisión, el elemento recibe su nombre del latín caesius, que significa azul cielo.

El cesio es extremadamente activo: en el aire se oxida instantáneamente con la inflamación y forma hiperóxido. La reacción con el agua se produce de forma explosiva. El cesio reacciona con el hielo, incluso a -120°C. En condiciones de acceso limitado al oxígeno, el cesio se oxida a un óxido simple. A veces se utiliza cuando es necesario crear un vacío absoluto en un entorno protegido.

El cesio tiene demanda en casi todas las ramas de la ciencia y la industria. Sin embargo, extraer y obtener cesio es un negocio muy caro. Por tanto, el precio del cesio en los mercados es bastante elevado. Esta circunstancia nos obliga a tratar el uso de cesio de forma muy selectiva y cuidadosa.

Cuando la gente escucha la palabra "metal", normalmente la asocian con frío y sólido, realizando electricidad. Sin embargo, los metales y sus aleaciones pueden diferir mucho entre sí. Están las que pertenecen al grupo de las pesadas; estas sustancias tienen la mayor densidad. Y algunos, por ejemplo el litio, son tan ligeros que podrían flotar en el agua si no reaccionaran activamente con ella.

¿Qué metales son los más activos?

Pero, ¿qué metal presenta las propiedades más intensas? El metal más activo es el cesio. En términos de actividad, ocupa el primer lugar entre todos los metales. También se consideran sus “hermanos” Francisco, que ocupa el segundo lugar, y Ununennio. Pero los científicos todavía saben poco sobre las propiedades de este último.

Propiedades del cesio

El cesio es un elemento que parece fácil de derretir en las manos. Sin embargo, esto sólo se puede hacer bajo una condición: si el cesio está en una ampolla de vidrio. De lo contrario, el metal puede reaccionar rápidamente con el aire circundante y encenderse. Y la interacción del cesio con el agua va acompañada de una explosión: este es el metal más activo en su manifestación. Esto responde a la pregunta de por qué es tan difícil colocar cesio en contenedores.

Para colocarlo dentro de un tubo de ensayo, éste debe estar hecho de un vidrio especial y lleno de argón o hidrógeno. El punto de fusión del cesio es de 28,7 o C. A temperatura ambiente, el metal se encuentra en estado semilíquido. El cesio es una sustancia de color blanco dorado. En estado líquido, el metal refleja bien la luz. El vapor de cesio tiene un tinte azul verdoso.

¿Cómo se descubrió el cesio?

El metal más activo fue el primer elemento químico, cuya presencia en la superficie de la corteza terrestre se descubrió mediante el método de análisis espectral. Cuando los científicos recibieron el espectro del metal, vieron en él dos líneas de color azul celeste. De ahí su nombre este elemento. La palabra cesio traducida de latín significa "azul cielo".

Historia del descubrimiento

Su descubrimiento pertenece a los investigadores alemanes R. Bunsen y G. Kirchhoff. Ya entonces los científicos estaban interesados ​​en saber qué metales eran activos y cuáles no. En 1860, los investigadores estudiaron la composición del agua del embalse de Durkheim. Lo hicieron mediante análisis espectral. En la muestra de agua, los científicos encontraron elementos como estroncio, magnesio, litio y calcio.

Luego decidieron analizar la gota de agua mediante un espectroscopio. Fue entonces cuando vieron dos líneas azules brillantes ubicadas no muy lejos una de la otra. Uno de ellos, en su posición, prácticamente coincidía con la línea del metal estroncio. Los científicos decidieron que la sustancia identificada era desconocida y la clasificaron como un metal alcalino.

Ese mismo año, Bunsen escribió una carta a su colega fotoquímico G. Roscoe, en la que hablaba de este descubrimiento. El cesio se informó oficialmente el 10 de mayo de 1860 en una reunión de científicos en la Academia de Berlín. Después de seis meses, Bunsen pudo aislar unos 50 gramos de cloroplatinito de cesio. Los científicos procesaron 300 toneladas de agua mineral y aislaron alrededor de 1 kg de cloruro de litio como subproducto para finalmente obtener el metal más activo. Esto sugiere que el cesio en aguas minerales contiene muy poco.

La dificultad de obtener cesio empuja constantemente a los científicos a buscar minerales que lo contengan, uno de los cuales es la polucita. Pero la extracción de cesio de los minerales siempre es incompleta; durante el funcionamiento, el cesio se disipa muy rápidamente. Esto la convierte en una de las sustancias más difíciles de obtener en la metalurgia. EN la corteza terrestre, por ejemplo, contiene 3,7 gramos de cesio por tonelada. Y en un litro de agua de mar, sólo 0,5 μg de la sustancia representan el metal más activo. Esto hace que la extracción de cesio sea uno de los procesos que requiere más mano de obra.

Recibo en Rusia

Como se ha dicho, el principal mineral del que se obtiene el cesio es la polucita. Este metal más activo también se puede obtener a partir de la rara avogadrita. La polucita se utiliza en la industria. Minándolo después de la ruptura Unión Soviética no se llevó a cabo en Rusia, a pesar de que ya en aquellos días se descubrieron gigantescas reservas de cesio en la tundra de Voronya, cerca de Murmansk.

Cuando la industria nacional pudo permitirse la extracción de cesio, la licencia para explotar este depósito fue adquirida por una empresa de Canadá. Actualmente, la extracción de cesio la lleva a cabo la empresa ZAO Rare Metals Plant de Novosibirsk.

Usos del cesio

Este metal se utiliza para fabricar diversas células solares. Los compuestos de cesio también se utilizan en ramas especiales de la óptica: en la fabricación de dispositivos infrarrojos, el cesio se utiliza en la fabricación de miras que permiten detectar el equipo y la mano de obra del enemigo. También se utiliza para hacer especiales. haluro metálico lámparas

Pero esto no agota el ámbito de su aplicación. También se han creado varios preparados médicos a base de cesio. Se trata de medicamentos para el tratamiento de la difteria, las úlceras pépticas, el shock y la esquizofrenia. Al igual que las sales de litio, las sales de cesio tienen propiedades normotímicas o, simplemente, pueden estabilizar el trasfondo emocional.

metal francio

Otro de los metales con propiedades más intensas es el francio. Debe su nombre a la patria del descubridor del metal. M. Peret, nacido en Francia, descubrió un nuevo elemento químico en 1939. Es uno de esos elementos sobre los que incluso a los propios investigadores químicos les resulta difícil sacar conclusiones.

El francio es el metal más pesado. Además, el metal más activo es el francio, junto con el cesio. El francio tiene esta rara combinación de alta actividad química y baja resistencia nuclear. Su isótopo de vida más larga tiene una vida media de sólo 22 minutos. El francio se utiliza para detectar otro elemento, la anémona de mar. También se propuso anteriormente el uso de sales de Francia para detectar tumores cancerosos. Sin embargo, debido a su elevado coste, esta sal no es rentable de producir.

Comparación de los metales más activos.

Ununenny es un metal que aún no ha sido descubierto. Ocupará el primer lugar en la octava línea. tabla periódica. El desarrollo y la investigación de este elemento se llevan a cabo en Rusia en el Instituto Conjunto de Investigación Nuclear. Este metal también deberá tener una actividad muy elevada. Si comparamos los ya conocidos francio y cesio, entonces el francio tendrá el mayor potencial de ionización: 380 kJ/mol.

Para el cesio esta cifra es 375 kJ/mol. Pero el francio todavía no reacciona tan rápidamente como el cesio. Por tanto, el cesio es el metal más activo. Esta es una respuesta (la química suele ser la materia en cuyo plan de estudios se puede encontrar una pregunta similar), que puede ser útil tanto en una lección en la escuela como en una escuela vocacional.

En la sección sobre la pregunta Metales activos, ¿qué son estos metales? dado por el autor Olesya Oleskina la mejor respuesta es Aquellos que ceden electrones con mayor facilidad.
La actividad de los metales en el sistema periódico aumenta de arriba a abajo y de derecha a izquierda, por lo que el más activo es el francio, en última capa que tiene 1 electrón ubicado bastante lejos del núcleo.
Activo: metales alcalinos (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)
Son inferiores a las tierras alcalinas (Ca, Sr, BA, Ra)
Stirlitz
Inteligencia artificial
(116389)
No están clasificados como alcalinotérreos.

Respuesta de Natalia Košenko[gurú]
Los que reaccionan fácilmente))

Respuesta de Maestro.[gurú]
Se oxida rápidamente en el aire, sodio, potasio, litio.

Respuesta de KSY[gurú]
UE, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu, Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2, W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

Respuesta de Dürchlaucht Furst[gurú]
Los metales alcalinos son elementos del subgrupo principal del grupo I de la tabla periódica de elementos químicos de D. I. Mendeleev: litio Li, sodio Na, potasio K, rubidio Rb, cesio Cs y francio Fr. Estos metales se denominan metales alcalinos porque la mayoría de sus compuestos son solubles en agua. En eslavo, "lixiviación" significa "disolver", lo que determinó el nombre de este grupo de metales. Cuando los metales alcalinos se disuelven en agua, se forman hidróxidos solubles llamados álcalis.
Debido a la alta actividad química de los metales alcalinos en relación con el agua, el oxígeno y el nitrógeno, se almacenan bajo una capa de queroseno. Para realizar una reacción con un metal alcalino, se necesita una pieza el tamaño adecuado Se corta cuidadosamente con un bisturí debajo de una capa de queroseno, en una atmósfera de argón, la superficie del metal se limpia a fondo de los productos de su interacción con el aire, y solo entonces la muestra se coloca en un recipiente de reacción.

Cuenta de metal anonimizada en Wikipedia
Cuenta de metal anonimizada

Ardilla común en Wikipedia
Mira el artículo de Wikipedia sobre Ardilla común

Metales alcalinos en Wikipedia
Mira el artículo de Wikipedia sobre Metales alcalinos

Si de toda la serie de potenciales de electrodos estándar seleccionamos solo aquellos procesos de electrodos que corresponden a la ecuación general

luego obtenemos una serie de tensiones del metal. Además de los metales, esta serie siempre incluirá hidrógeno, lo que permite ver qué metales son capaces de desplazar el hidrógeno de las soluciones acuosas de ácidos.

Tabla 19. Series de tensiones del metal.

En la tabla se dan varias tensiones para los metales más importantes. 19. La posición de un metal en particular en la serie de tensiones caracteriza su capacidad para sufrir interacciones redox en soluciones acuosas en condiciones estándar. Los iones metálicos son agentes oxidantes y los metales en forma de sustancias simples son agentes reductores. Además, cuanto más se encuentra un metal en la serie de voltaje, más fuertes son sus iones del agente oxidante en una solución acuosa y, por el contrario, cuanto más cerca está el metal del comienzo de la serie, más fuertes son las propiedades reductoras de un simple. sustancia: el metal.

Potencial de proceso del electrodo

en un ambiente neutral es igual a B (ver página 273). Los metales activos al comienzo de la serie, que tienen un potencial significativamente más negativo que -0,41 V, desplazan el hidrógeno del agua. El magnesio desplaza al hidrógeno sólo de agua caliente. Los metales ubicados entre el magnesio y el cadmio generalmente no desplazan el hidrógeno del agua. En la superficie de estos metales se forman películas de óxido que tienen un efecto protector.

Los metales ubicados entre el magnesio y el hidrógeno desplazan el hidrógeno de las soluciones ácidas. Al mismo tiempo, también se forman películas protectoras en la superficie de algunos metales, que inhiben la reacción. Así, la película de óxido sobre el aluminio hace que este metal sea estable no sólo en agua, sino también en soluciones de ciertos ácidos. El plomo no se disuelve en ácido sulfúrico en concentraciones inferiores, ya que la sal que se forma cuando el plomo reacciona con el ácido sulfúrico es insoluble y crea una película protectora sobre la superficie del metal. El fenómeno de inhibición profunda de la oxidación del metal, debido a la presencia de películas protectoras de óxido o sal en su superficie, se llama pasividad, y el estado del metal en este caso se llama estado pasivo.

Los metales son capaces de desplazarse entre sí de las soluciones salinas. La dirección de la reacción está determinada por su posición relativa en la serie de tensiones. Al considerar casos específicos de tales reacciones, debe recordarse que los metales activos desplazan el hidrógeno no solo del agua, sino también de cualquier solución acuosa. Por lo tanto, el desplazamiento mutuo de metales de las soluciones de sus sales prácticamente ocurre solo en el caso de metales ubicados en la serie después del magnesio.

Beketov fue el primero en estudiar en detalle el desplazamiento de metales de sus compuestos por otros metales. Como resultado de su trabajo, ordenó los metales según su actividad química en una serie de desplazamientos, que es el prototipo de una serie de tensiones metálicas.

La posición relativa de algunos metales en la serie de tensiones y en la tabla periódica a primera vista no se corresponde entre sí. Por ejemplo, según su posición en la tabla periódica, la actividad química del potasio debería ser mayor que la del sodio y la del sodio, mayor que la del litio. En la serie de voltajes, el litio es el más activo y el potasio ocupa una posición intermedia entre el litio y el sodio. El zinc y el cobre, según su posición en la tabla periódica, deberían tener aproximadamente la misma actividad química, pero en la serie de voltaje, el zinc se ubica mucho antes que el cobre. La razón de este tipo de inconsistencia es la siguiente.

Al comparar metales que ocupan una u otra posición en la tabla periódica, la energía de ionización de los átomos libres se toma como medida de su actividad química: su capacidad reductora. De hecho, cuando se mueve, por ejemplo, de arriba a abajo a lo largo del subgrupo principal del grupo I del sistema periódico, la energía de ionización de los átomos disminuye, lo que se asocia con un aumento en sus radios (es decir, con una mayor distancia de los electrones externos del núcleo) y con un apantallamiento cada vez mayor de la carga positiva del núcleo por capas electrónicas intermedias (ver § 31). Por lo tanto, los átomos de potasio exhiben una mayor actividad química (tienen propiedades reductoras más fuertes) que los átomos de sodio, y los átomos de sodio exhiben una mayor actividad que los átomos de litio.

Al comparar metales en una serie de voltajes, se toma como medida de la actividad química el trabajo de convertir un metal en estado sólido en iones hidratados en una solución acuosa. Este trabajo se puede representar como la suma de tres términos: la energía de atomización (la transformación de un cristal metálico en átomos aislados), la energía de ionización de los átomos metálicos libres y la energía de hidratación de los iones resultantes. La energía de atomización caracteriza la fuerza de la red cristalina de un metal determinado. La energía de ionización de los átomos (la eliminación de sus electrones de valencia) está determinada directamente por la posición del metal en la tabla periódica. La energía liberada durante la hidratación depende de la estructura electrónica del ion, su carga y radio.

Los iones de litio y potasio, que tienen la misma carga pero radios diferentes, crearán campos eléctricos desiguales a su alrededor. El campo generado cerca de pequeños iones de litio será más fuerte que el campo cerca de grandes iones de potasio. De esto queda claro que los iones de litio se hidratarán liberando más energía que los iones de potasio.

Así, durante la transformación considerada, se gasta energía en la atomización e ionización y se libera energía durante la hidratación. Cuanto menor sea el consumo total de energía, más fácil será todo el proceso y más cerca del comienzo de la serie de tensiones se ubicará el metal en cuestión. Pero de los tres términos del balance energético general, sólo uno, la energía de ionización, está directamente determinado por la posición del metal en la tabla periódica. En consecuencia, no hay razón para esperar que la posición relativa de ciertos metales en la serie de tensiones siempre corresponda a su posición en la tabla periódica. Así, para el litio, el consumo total de energía resulta ser menor que para el potasio, según el cual el litio está antes que el potasio en la serie de voltaje.

Para el cobre y el zinc, el gasto de energía para la ionización de átomos libres y la ganancia de energía durante la hidratación de los iones son similares. Pero el cobre metálico forma una red cristalina más fuerte que el zinc, como se desprende de la comparación de las temperaturas de fusión de estos metales: el zinc se funde en , y el cobre sólo en . Por tanto, la energía gastada en la atomización de estos metales es significativamente diferente, por lo que los costes energéticos totales de todo el proceso en el caso del cobre son mucho mayores que en el caso del zinc, lo que explica la posición relativa de estos metales en la serie de tensiones.

Al pasar del agua a disolventes no acuosos, las posiciones relativas de los metales en la serie de voltaje pueden cambiar. La razón de esto es que la energía de solvatación de diferentes iones metálicos cambia de manera diferente cuando pasan de un solvente a otro.

En particular, el ion cobre se solvata con bastante fuerza en algunos disolventes orgánicos; Esto lleva al hecho de que en tales disolventes el cobre se sitúa en la serie de tensiones delante del hidrógeno y lo desplaza de las soluciones ácidas.

Así, a diferencia del sistema periódico de elementos, una serie de tensiones metálicas no es un reflejo de un patrón general a partir del cual se puedan dar características versátiles. propiedades químicas rieles. Una serie de voltajes caracteriza únicamente la capacidad redox del sistema electroquímico “metal - ion metálico” en un sentido estricto. ciertas condiciones: los valores dados aquí se refieren a una solución acuosa, temperatura y concentración unitaria (actividad) de iones metálicos.