ลำดับปฏิกิริยา

Q: ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ลำดับปฏิกิริยา

ในวิชาเคมีอนุกรมปฏิกิริยา (หรืออนุกรมปฏิกิริยาของธาตุ ) คือลำดับเชิงประจักษ์ การคำนวณ และการวิเคราะห์เชิงโครงสร้าง ของ โลหะหลายชนิดเรียงลำดับตาม "ปฏิกิริยา" จากสูงที่สุดไปต่ำที่สุด

Q: ปฏิกิริยากับน้ำและกรด

โลหะที่มีปฏิกิริยาสูงที่สุด เช่น โซเดียม จะทำปฏิกิริยากับน้ำเย็นเพื่อผลิต ไฮโดรเจน และโลหะ ไฮดรอกไซด์ :

ในวิชาเคมีอนุกรมปฏิกิริยา (หรืออนุกรมปฏิกิริยาของธาตุ ) คือลำดับเชิงประจักษ์ การคำนวณ และการวิเคราะห์เชิงโครงสร้าง^{[ 1 ]} ของ โลหะหลายชนิดเรียงลำดับตาม "ปฏิกิริยา" จากสูงที่สุดไปต่ำที่สุด^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}ใช้เพื่อสรุปข้อมูลเกี่ยวกับปฏิกิริยาของโลหะกับกรดและน้ำปฏิกิริยาการแทนที่เดี่ยวและการสกัดโลหะจากแร่^{[ 5 ]}

โต๊ะ

โลหะ	ไอออน	ปฏิกิริยา	การสกัด
ซีเซียม Cs	ซีเอส⁺	ทำปฏิกิริยากับน้ำเย็น	กระบวนการ อิเล็กโทรไลซิส (หรือเรียกอีกอย่างว่า การกลั่นด้วยไฟฟ้า)
รูบิเดียม Rb	อาร์บี⁺
โพแทสเซียม เค	เค⁺
โซเดียม Na	นา⁺
ลิเธียมลิเธี ยม	หลี่⁺
แบเรียม Ba	บา²⁺
สตรอนเทียม Sr	เซอร์²⁺
แคลเซียม Ca	แคลเซียม²⁺
แมกนีเซียม Mg	เอ็มจี²⁺	ทำปฏิกิริยากับน้ำเย็นช้ามาก แต่ทำปฏิกิริยากับน้ำเดือดได้อย่างรวดเร็ว และทำปฏิกิริยากับกรด ได้อย่างรุนแรงมาก
เบริลเลียม บี	อายุ^{2 ปี ขึ้นไป}	ทำปฏิกิริยากับกรดและไอน้ำ
อะลูมิเนียม Al	อัล³⁺	ทำปฏิกิริยากับกรดและไอน้ำ
ไทเทเนียม Ti	ไท⁴⁺	ทำปฏิกิริยากับ กรดแร่เข้มข้น	การสกัด ด้วยความร้อนโดยใช้แมกนีเซียมหรือโลหะอัลคาไล อื่นๆ ไฮโดรเจนหรือแคลเซียมในกระบวนการครอลล์ (Kroll process)ซึ่งพบได้น้อยกว่า
แมงกานีส Mn	เอ็มเอ็น²⁺	ทำปฏิกิริยากับกรดทำปฏิกิริยากับไอน้ำได้น้อยมาก	การถลุงด้วยถ่านโค้ก
สังกะสี Zn	Zn ²⁺		การถลุงด้วยถ่านโค้ก
โครเมียม Cr	Cr ³⁺		ปฏิกิริยาอะลูมิโนเทอร์มิก
เหล็ก Fe	เฟ²⁺		การถลุงด้วยถ่านโค้ก
แคดเมียม Cd	ซีดี²⁺
บริษัทโคบอลต์	โค²⁺
นิกเกิล Ni	นิกเก^{ล 2+}
ดีบุก	Sn ²⁺
ตะกั่ว Pb	พีบี²⁺
แอนติโมนี Sb	Sb ³⁺	อาจทำปฏิกิริยากับกรดออกซิไดซ์ แรงบางชนิด	ความร้อนหรือการสกัด ทางกายภาพ
บิสมัท บี	ไบ³⁺	อาจทำปฏิกิริยากับกรดออกซิไดซ์ แรงบางชนิด
ทองแดง Cu	คิว²⁺	ทำปฏิกิริยากับอากาศอย่างช้าๆ
ทังสเตน W	W ³⁺	อาจทำปฏิกิริยากับกรดออกซิไดซ์ แรงบางชนิด
ปรอท Hg	ปรอท²⁺
เงิน เอจ	เอจ⁺
ทองคำ Au	Au ³⁺^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}
แพลตินัม พีที	ตอนที่⁴⁺

เรียงจากล่างขึ้นบนของตาราง โลหะต่างๆ ได้แก่:

การเพิ่มขึ้นของปฏิกิริยา;
สูญเสียอิเล็กตรอน ( เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน ) ได้ง่ายกว่า ทำให้เกิดไอออนบวก
ผุกร่อนหรือหมองได้ง่ายกว่า;
ต้องใช้พลังงานมากขึ้น (และวิธีการที่แตกต่างกัน) ในการแยกสารเหล่านี้ออกจากสารประกอบ
กลายเป็นสารรีดิวซ์ ที่แข็งแกร่งขึ้น ( ตัวให้ อิเล็กตรอน )

ปฏิกิริยาที่กำหนด

ไม่มีวิธีใดวิธีหนึ่งที่สม่ำเสมอและชัดเจนในการกำหนดลำดับปฏิกิริยา แต่โดยทั่วไปมักใช้ปฏิกิริยาสามประเภทที่ระบุไว้ด้านล่าง ซึ่งหลายอย่างสามารถดำเนินการได้ในห้องปฏิบัติการระดับมัธยมปลาย (อย่างน้อยก็ในรูปแบบการสาธิต) ^{[ 6 ]}

ปฏิกิริยากับน้ำและกรด

โลหะที่มีปฏิกิริยาสูงที่สุด เช่นโซเดียมจะทำปฏิกิริยากับน้ำเย็นเพื่อผลิตไฮโดรเจนและโลหะไฮดรอกไซด์ :

2 นา (s) + 2 H O (l) → 2 NaOH (aq) + H (ก.)

โลหะที่มีปฏิกิริยาน้อยกว่าเล็กน้อย เช่นแมกนีเซียมและสังกะสีจะไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำเย็นได้ง่าย แต่จะทำปฏิกิริยากับไอน้ำเพื่อผลิตไฮโดรเจนและออกไซด์ของโลหะ

Mg (s) + H O (g) → MgO (s) + H (g)

โลหะที่อยู่ตรงกลางของอนุกรมความว่องไวในการทำปฏิกิริยา เช่นเหล็กจะทำปฏิกิริยากับกรด เช่นกรดซัลฟิวริก (แต่ไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำที่อุณหภูมิปกติ) เพื่อให้ได้ไฮโดรเจนและเกลือ โลหะ เช่นเหล็ก(II)ซัลเฟต

Fe (s) + H SO (aq) → FeSO (aq) + H (g)

มีความคลุมเครืออยู่บ้างที่ขอบเขตระหว่างกลุ่มต่างๆแมกนีเซียมอะลูมิเนียมและสังกะสีสามารถ ทำปฏิกิริยากับน้ำ ได้แต่ปฏิกิริยามักจะช้ามาก เว้นแต่ว่าตัวอย่างโลหะจะได้รับการเตรียมเป็นพิเศษเพื่อกำจัดชั้นออกไซด์ที่เคลือบผิวซึ่งปกป้องส่วนที่เหลือของโลหะออกไปทองแดงและเงินจะทำปฏิกิริยากับกรดไนตริกแต่เนื่องจากกรดไนตริกเป็นกรดออกซิไดซ์ตัวออกซิไดซ์จึงไม่ใช่ไอออน H ⁺เหมือนในกรดทั่วไป แต่^เป็นไอออน

การเปรียบเทียบกับศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดมาตรฐาน

บางครั้งอนุกรมปฏิกิริยาจะถูกอ้างถึงในลำดับย้อนกลับที่เข้มงวดของศักยภาพอิเล็กโทรดมาตรฐานซึ่งเรียกอีกอย่างว่า " อนุกรมเคมีไฟฟ้า " ^{[ 8 ]}

รายการต่อไปนี้ประกอบด้วยธาตุโลหะของหกคาบแรก โดยส่วนใหญ่อ้างอิงจากตารางที่จัดทำโดยNIST [ ^{9 ] [}^{10 ] อย่างไรก็ตาม}แหล่งข้อมูลบางแหล่งไม่ได้ให้ค่าเดียวกันทั้งหมด มีความแตกต่างบางประการระหว่างค่าที่แม่นยำที่ NIST ให้ไว้กับCRC Handbook of Chemistry and Physicsในหกคาบแรก ความแตกต่างนี้ไม่มีผลต่อลำดับสัมพัทธ์ แต่ในคาบที่เจ็ด ความแตกต่างนี้มีผล ดังนั้นธาตุในคาบที่เจ็ดจึงถูกยกเว้น (ไม่ว่าในกรณีใด สถานะออกซิเดชันทั่วไปของธาตุในคาบที่เจ็ดที่เข้าถึงได้ง่ายที่สุด เช่นธอร์เรียมและยูเรเนียมมีค่าสูงเกินไปที่จะเปรียบเทียบโดยตรงได้) ^{[ 11 ]}

ไฮโดรเจนถูกรวมไว้เป็นเกณฑ์มาตรฐาน แม้ว่ามันจะไม่ใช่โลหะก็ตามเจอร์มาเนียมแอนติโมนีและแอสตาทีน ที่อยู่ในขอบเขต กึ่งกลางก็ถูกรวมไว้ด้วย ธาตุอื่นๆ บางส่วนที่อยู่ตรงกลางแถว 4d และ 5d ถูกละเว้น (Zr–Tc, Hf–Os) เนื่องจากไอออนบวกอย่างง่ายของพวกมันมีประจุสูงเกินไปหรือมีอยู่จริงอย่างน่าสงสัย แถวที่เป็นสีเทาแสดงถึงค่าที่ได้จากการประมาณการมากกว่าการทดลอง

ซ	ซิม	องค์ประกอบ	ปฏิกิริยา	E° (V)
3	หลี่	ลิเธียม	Li ⁺ + e ⁻ → Li	−3.04
55	ซี	ซีเซียม	Cs ⁺ + e ⁻ → Cs	−3.03
37	อาร์บี	รูบิเดียม	Rb ⁺ + e ⁻ → Rb	−2.94
19	เค	โพแทสเซียม	K ⁺ + e ⁻ → K	−2.94
56	บา	แบเรียม	Ba ²⁺ + 2 e ⁻ → Ba	−2.91
38	นายท่าน	สตรอนเทียม	Sr ²⁺ + 2 e ⁻ → Sr	−2.90
20	ซีเอ	แคลเซียม	Ca ²⁺ + 2 e ⁻ → Ca	−2.87
11	นา	โซเดียม	Na ⁺ + e ⁻ → Na	−2.71
57	ลา	แลนทานัม	La ³⁺ + 3 e ⁻ → La	−2.38
39	วาย	อิตเทรียม	Y ³⁺ + 3 e ⁻ → Y	−2.38
12	เอ็มจี	แมกนีเซียม	Mg ²⁺ + 2 e ⁻ → Mg	−2.36
59	ปร.	พราเซโอดีเมียม	Pr ³⁺ + 3 e ⁻ → Pr	−2.35
58	ซี	ซีเรียม	Ce ³⁺ + 3 e ⁻ → Ce	−2.34
68	เออร์	เออร์เบียม	Er ³⁺ + 3 e ⁻ → Er	−2.33
67	โฮ	โฮลเมียม	Ho ³⁺ + 3 e ⁻ → Ho	−2.33
60	เอ็นดี	นีโอไดเมียม	Nd ³⁺ + 3 e ⁻ → Nd	−2.32
69	ทม	ทูเลียม	Tm ³⁺ + 3 e ⁻ → Tm	−2.32
62	สม	ซาแมเรียม	Sm ³⁺ + 3 e ⁻ → Sm	−2.30
61	พีเอ็ม	โพรมีเทียม	Pm ³⁺ + 3 e ⁻ → Pm	−2.30
66	ดาย	ดิสโพรเซียม	Dy ³⁺ + 3 e ⁻ → Dy	−2.29
71	ลู่	ลูทีเซียม	ลู³⁺ + 3 อี⁻ → ลู	−2.28
65	วัณโรค	เทอร์เบียม	Tb ³⁺ + 3 e ⁻ → Tb	−2.28
64	จีดี	แกโดลิเนียม	Gd ³⁺ + 3 e ⁻ → Gd	−2.28
70	วายบี	อิตเทอร์เบียม	Yb ³⁺ + 3 e ⁻ → Yb	−2.19
21	สก	สแกนเดียม	Sc ³⁺ + 3 e ⁻ → Sc	−2.09
63	ยู	ยูโรเปียม	Eu ³⁺ + 3 e ⁻ → Eu	−1.99
4	เป็น	เบริลเลียม	Be ²⁺ + 2 e ⁻ → Be	−1.97
13	อัล	อะลูมิเนียม	Al ³⁺ + 3 e ⁻ → Al	−1.68
22	ที	ไทเทเนียม	Ti ³⁺ + 3 e ⁻ → Ti	−1.37
25	มน.	แมงกานีส	Mn ²⁺ + 2 e ⁻ → Mn	−1.18
23	วี	วานาเดียม	V ²⁺ + 2 e ⁻ → V	−1.12
24	ครี	โครเมียม	Cr ²⁺ + 2 e ⁻ → Cr	-0.89
30	สังกะสี	สังกะสี	Zn ²⁺ + 2 e ⁻ → Zn	-0.76
31	กา	แกลเลียม	Ga ³⁺ + 3 อี⁻ → Ga	-0.55
26	เฟ	เหล็ก	Fe ²⁺ + 2 e ⁻ → Fe	−0.44
48	ซีดี	แคดเมียม	Cd ²⁺ + 2 e ⁻ → Cd	-0.40
49	ใน	อินเดียม	ใน³⁺ + 3 e ⁻ → ใน	−0.34
81	ทีแอล	แทลเลียม	Tl ⁺ + e ⁻ → Tl	−0.34
27	บริษัท	โคบอลต์	Co ²⁺ + 2 e ⁻ → Co	−0.28
28	นี	นิกเกิล	Ni ²⁺ + 2 e ⁻ → Ni	−0.24
50	ส.น.	ดีบุก	Sn ²⁺ + 2 e ⁻ → Sn	−0.14
82	ตะกั่ว	ตะกั่ว	Pb ²⁺ + 2 e ⁻ → Pb	−0.13
1	ชม	ไฮโดรเจน	2 H ⁺ + 2 e ⁻ → H	0.00
32	เก	เจอร์เมเนียม	Ge ²⁺ + 2 e ⁻ → Ge	+0.1
51	สบ	พลวง	Sb ³⁺ + 3 e ⁻ → Sb	+0.15
83	บิ	บิสมัท	Bi ³⁺ + 3 e ⁻ → Bi	+0.31
29	คู	ทองแดง	Cu ²⁺ + 2 e ⁻ → Cu	+0.34
84	โป	พอโลเนียม	Po ²⁺ + 2 e ⁻ → Po	+0.6
44	รู	รูทีเนียม	Ru ³⁺ + 3 e ⁻ → Ru	+0.60
45	รh	โรเดียม	Rh ³⁺ + 3 e ⁻ → Rh	+0.76
47	อาก	เงิน	Ag ⁺ + e ⁻ → Ag	+0.80
80	ปรอท	ปรอท	Hg ²⁺ + 2 e ⁻ → Hg	+0.85
46	พีดี	แพลเลเดียม	Pd ²⁺ + 2 e ⁻ → Pd	+0.92
77	อิร	อิริเดียม	Ir ³⁺ + 3 e ⁻ → Ir	+1.0
85	ที่	แอสทาทีน	ที่⁺ + e ⁻ → ที่	+1.0
78	พีที	แพลทินัม	Pt ²⁺ + 2 e ⁻ → Pt	+1.18
79	ออ	ทอง	Au ³⁺ + 3 e ⁻ → Au	+1.50

ตำแหน่งของลิเธียมและโซเดียมจะเปลี่ยนไปในอนุกรมดังกล่าว

ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของอิเล็กโทรดให้การวัดเชิงปริมาณของพลังของตัวรีดิวซ์ มากกว่าการพิจารณาเชิงคุณภาพของอนุกรมปฏิกิริยาอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ศักย์ไฟฟ้าเหล่านี้ใช้ได้เฉพาะใน สภาวะ มาตรฐาน เท่านั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ใช้ได้เฉพาะกับปฏิกิริยาในสารละลายในน้ำเท่านั้น แม้จะมีข้อแม้ดังกล่าว ศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดของลิเธียมและโซเดียม และตำแหน่งของพวกมันในอนุกรมเคมีไฟฟ้า จึงดูผิดปกติ ลำดับของปฏิกิริยา ดังที่แสดงโดยความรุนแรงของปฏิกิริยากับน้ำหรือความเร็วที่พื้นผิวโลหะหมองในอากาศ ดูเหมือนจะเป็น

Cs > K > Na > Li > โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ

เช่น โลหะอัลคาไลน์ > โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ

เช่นเดียวกับลำดับย้อนกลับของพลังงานไอออนไนเซชัน (เฟสแก๊ส) สิ่งนี้ได้รับการยืนยันโดยการสกัดโลหะลิเธียมโดยการอิเล็กโทรไลซิสของ ส่วนผสม ยูเทคติกของลิเธียมคลอไรด์และโพแทสเซียมคลอไรด์ : โลหะลิเธียมเกิดขึ้นที่แคโทด ไม่ใช่โพแทสเซียม^{[ 1 ]}

การเปรียบเทียบกับค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี

ภาพแสดงส่วนหนึ่งของตารางธาตุพร้อม ค่า อิเล็กโทรเนกาติวิตีของโลหะ^{[ 12 ]}

Wulfsberg ^{[ 13 ]}แยกแยะดังนี้: โลหะที่มีอิเล็กโทรโพสิทีฟสูงมากที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีต่ำกว่า 1.4 โลหะที่มีอิเล็กโทรโพสิทีฟที่มีค่าระหว่าง 1.4 ถึง 1.9 และโลหะที่มีอิเล็กโทรเนกาติวิตีที่มีค่าระหว่าง 1.9 ถึง 2.54

จากภาพ โลหะหมู่ 1-2 และแลนทานอยด์และแอกทินอยด์มีค่าอิเล็กโทรโพซิทีฟ สูงถึงอิเล็กโทรโพ ซิทีฟ โลหะทรานซิชันในหมู่ 3 ถึง 12 มีค่าอิเล็กโทรโพซิทีฟสูงถึงอิเล็กโทรเนกาติฟ และโลหะหลังทรานซิชันมีค่าอิเล็กโทรโพซิทีฟสูงถึงอิเล็กโทรเนกาติฟ โลหะมีค่า (ซึ่งอยู่ในเส้นประ) (เป็นส่วนหนึ่งของโลหะทรานซิชัน) มีค่าอิเล็กโทรเนกาติฟสูงมาก

ดูเพิ่มเติม

ปฏิกิริยา (เคมี)ซึ่งกล่าวถึงวิธีการใช้คำว่า "ปฏิกิริยา" ที่ไม่สอดคล้องกันในวิชาเคมี

ลิงก์ภายนอก

เคมีสายวิทยาศาสตร์

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

9 ] [

10 ] อย่างไรก็ตาม

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]