Dãy hoạt động hóa học của kim loại

Dãy hoạt động hóa học của kim loại gồm dãy 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 phương pháp thực nghiệm.

Dãy hoạt động hóa học của kim loại

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

Kim loại	Ion	Khả năng phản ứng	Điều chế
Caesi Cs	Cs^+	Phản ứng với nước lạnh	Điện phân
Franci Fr	Fr^+
Rubidi Rb	Rb^+
Kali K	K^+
Natri Na	Na^+
Lithi Li	Li^+
Bari Ba	Ba^2+
Radi Ra	Ra^2+
Stronti Sr	Sr^2+
Calci Ca	Ca^2+
Magie Mg	Mg^2+	Không phản ứng với nước lạnh, chậm với nước nóng và rất mạnh với axit
Beryli  Be	Be^2+	phản ứng với axit và hơi nước sôi
Nhôm Al	Al^3+
Titan Ti	Ti^4+	phản ứng với axit vô cơ đặc	hỏa luyện kim (pyrometallurgical) trích xuất bằng magie, hoặc ít phổ biến khác kim loại kiềm, hydro hoặc calci trong quy trình Kroll
Mangan Mn	Mn^2+	phản ứng với axit; phản ứng rất kém với hơi nước sôi.	Nấu chảy quặng với than cốc
Kẽm Zn	Zn^2+
Crom Cr	Cr^3+		Phản ứng nhiệt nhôm
Sắt Fe	Fe^2+		Nấu chảy quặng với than cốc
Cadmi Cd	Cd^2+
Coban Co	Co^2+
Niken Ni	Ni^2+
Thiếc Sn	Sn^2+
Chì Pb	Pb^2+
Antimon Sb	Sb^3+	có thể phản ứng với một số axit oxy hóa mạnh	chiết nhiệt hoặc vật lý
Bismut Bi	Bi^3+
Đồng Cu	Cu^2+	phản ứng chậm với không khí
Wolfram W	W^3+	có thể phản ứng với một số axit oxy hóa mạnh
Bạc Ag	Ag^+
Thủy ngân Hg	Hg^2+
Vàng Au	Au^3+[1][2]
Platin Pt	Pt^4+

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).

Chú ý

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 - 1000^oC) 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.

${\displaystyle {\ce {Zn + 2HCl -> ZnCl_2 + H_2 (^)}}}$

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).

Chú ý

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 tác dụng với acid nitric rất loãng sẽ tạo ra dung dịch nhôm nitrat và amoni nitrat. Nhôm tác dụng với acid sulfuric đặc nóng thì thu được khí sunfurơ hay một số trường hợp khác thì sinh ra lưu huỳnh hoặc khí hydro sulfide.

Khả năng đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi muối

Kim loại từ magnesi (Mg) trở về sau khi tác dụng với dung dịch muối của kim loại yếu hơn thì kim loại yếu hơn bị đẩy ra khỏi dung dịch muối.

${\displaystyle {\ce {CuSO_4 + Fe -> FeSO_4 + Cu}}}$

Khả năng phản ứng với khí CO hoặc khí hydro

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

Ví dụ

${\displaystyle {\ce {CuO + H2 ->[t^o] Cu + H2O}}}$

${\displaystyle {\ce {PbO + CO ->[t^o] Pb + CO2}}}$

Chú ý

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

Đối với Fe₂O₃ thì khí CO/ hydro khử thành Fe₃O₄ rồi khử thành FeO cuối cùng mới tạo ra Fe. (Fe giảm hóa trị)

Ở nhiệt độ cao, carbon còn khử được một số oxide 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 điều chế kim loại.

Khả năng bị nhiệt phân hủy

Khi nung nóng các base hydroxide không tan trong nước ta được oxide của kim loại đó và có hơi nước thoát ra.

Chú ý

Đồng (II) hydroxide tan dễ dàng trong dung dịch amonia tạo ra dung dịch xanh lam thẫm gọi là nước Svayde [Cu(NH₃)₄](OH)₂.

Xem thêm

• Kim loại
• Phi kim
• Nguyên tố hóa học

Tham khảo

1. “Bản sao đã lưu trữ”. Bản gốc lưu trữ ngày 29 tháng 4 năm 2015. Truy cập ngày 11 tháng 12 năm 2018.
2. Wulsberg, Gary (2000). Inorganic Chemistry. tr. 294.

Đọc thêm

• Chuyên đề Kim loại Hóa học 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.