Serie de reactividad - Reactivity series
En química , una serie de reactividad (o serie de actividad ) es una progresión empírica, calculada y estructuralmente analítica de una serie de metales , ordenados por su "reactividad" de mayor a menor. Se utiliza para resumir información sobre las reacciones de metales con ácidos y agua , reacciones de desplazamiento simple y extracción de metales de sus minerales .
Mesa
Metal | Ion | Reactividad | Extracción |
---|---|---|---|
Cesio Cs | Cs + | reacciona con agua fría | electrólisis |
Rubidio Rb | Rb + | ||
Potasio K | K + | ||
Sodio Na | Na + | ||
Litio Li | Li + | ||
Radio Ra | Ra 2+ | ||
Bario Ba | Ba 2+ | ||
Estroncio Sr | Sr 2+ | ||
Calcio Ca | Ca 2+ | ||
Magnesio Mg | Mg 2+ | reacciona muy lentamente con agua fría, pero rápidamente en agua hirviendo y muy vigorosamente con ácidos |
|
Berilio Be | Ser 2+ | reacciona con ácidos y vapor | |
Aluminio Al | Al 3+ | ||
Titanio Ti | Ti 4+ | reacciona con ácidos minerales concentrados |
Extracción pirometalúrgica con magnesio o , con menor frecuencia, otros metales alcalinos , hidrógeno o calcio en el proceso Kroll. |
Manganeso Mn | Mn 2+ | reacciona con ácidos ; muy mala reacción con vapor | fundir con coca |
Zinc Zn | Zn 2+ | ||
Cromo Cr | Cr 3+ | reacción aluminotérmica | |
Hierro Fe | Fe 2+ | fundir con coca | |
Cadmio Cd | Cd 2+ | ||
Cobalt Co | Co 2+ | ||
Níquel Ni | Ni 2+ | ||
Tin Sn | Sn 2+ | ||
Plomo Pb | Pb 2+ | ||
Antimonio Sb | Sb 3+ | puede reaccionar con algunos ácidos oxidantes fuertes | calor o extracción física |
Bismuto Bi | Bi 3+ | ||
Cobre Cu | Cu 2+ | reacciona lentamente con el aire | |
Tungsteno W | W 3+ | puede reaccionar con algunos ácidos oxidantes fuertes | |
Mercurio Hg | Hg 2+ | ||
Plata Ag | Ag + | ||
Au de oro | Au 3+ | ||
Pt platino | Pt 4+ |
Pasando de la parte inferior a la parte superior de la tabla los metales:
- aumento de la reactividad;
- pierden electrones (se oxidan ) más fácilmente para formar iones positivos;
- corroer o empañar más fácilmente;
- requieren más energía (y diferentes métodos) para aislarse de sus compuestos;
- convertirse en agentes reductores más fuertes ( donantes de electrones ).
Definiendo reacciones
No existe una forma única y completamente consistente de definir la serie de reactividad, pero es común usar los tres tipos de reacciones que se enumeran a continuación, muchas de las cuales se pueden realizar en un laboratorio de la escuela secundaria (al menos como demostraciones).
Reacción con agua y ácidos.
Los metales más reactivos, como el sodio , reaccionarán con el agua fría para producir hidrógeno y el hidróxido metálico :
- 2 Na (s) + 2 H 2 O (l) → 2 NaOH (ac) + H 2 (g)
Los metales en el medio de la serie de reactividad, como el hierro , reaccionarán con ácidos como el ácido sulfúrico (pero no con el agua a temperaturas normales) para dar hidrógeno y una sal metálica , como el sulfato de hierro (II) :
- Fe (s) + H 2 SO 4 (l) → FeSO 4 (aq) + H 2 (g)
Existe cierta ambigüedad en los límites entre los grupos. El magnesio , el aluminio y el zinc pueden reaccionar con el agua, pero la reacción suele ser muy lenta, a menos que las muestras de metal estén especialmente preparadas para eliminar la capa superficial de óxido que protege el resto del metal. El cobre y la plata reaccionarán con el ácido nítrico ; pero debido a que el ácido nítrico es un ácido oxidante , el agente oxidante no es el ión H + como en los ácidos normales, sino el ión NO 3 - .
Comparación con potenciales de electrodo estándar
La serie de reactividad a veces se cita en el estricto orden inverso de los potenciales de electrodo estándar , cuando también se conoce como la " serie electroquímica ": -
- Li > Cs > Rb > K > Ba > Sr > Ca > Na > La > Y > Mg > Ce > Sc > Be > Al > Ti > Mn > V > Cr > Zn > Ga > Fe > Cd > In > Tl > Co > Ni > Sn > Pb > ( H )> Sb > Bi > Cu > Po > Ru > Rh > Ag > Hg > Pd > Ir > Pt > Au
Las posiciones del litio y el sodio se cambian en una serie de este tipo. Aparte de los otros lantánidos (Pr-Lu), la serie citada anteriormente incluye todos los elementos metálicos de los primeros seis períodos, excepto los pocos que no forman en su mayoría cationes de agua no hidrolizados (Zr-Tc, Hf-Os).
Los potenciales de electrodo estándar ofrecen una medida cuantitativa de la potencia de un agente reductor, en lugar de las consideraciones cualitativas de otras series reactivas. Sin embargo, solo son válidos para condiciones estándar : en particular, solo se aplican a reacciones en solución acuosa. Incluso con esta condición, los potenciales de los electrodos de litio y sodio, y por lo tanto sus posiciones en la serie electroquímica, parecen anómalos. El orden de reactividad, como lo muestra el vigor de la reacción con el agua o la velocidad a la que la superficie del metal se empaña en el aire, parece ser
- potasio> sodio> litio> metales alcalinotérreos,
lo mismo que el orden inverso de las energías de ionización (fase gaseosa) . Esto se confirma por la extracción de litio metálico mediante la electrólisis de una mezcla eutéctica de cloruro de litio y cloruro de potasio : en el cátodo se forma litio metálico, no potasio.
Ver también
- Reactividad (química) , que analiza la forma inconsistente en que se usa el término "reactividad" en química.