Kim loại chiếm hơn 80% các nguyên tố hóa học, kim loại được ứng dụng rộng rãi trong đời sống do tính dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt. Vậy dãy điện hóa của kim loại là gì? Hãy cũng tìm hiểu ý nghĩa, tính chất và mẹo ghi nhớ dãy điện hóa của kim loại qua bài viết dưới đây.
1. Dãy điện hóa của kim loại là gì?
Trong hóa học vô cơ, dãy điện hóa của kim loại rất quan trọng. Học sinh mới có khả năng học tốt phần hóa vô cơ trong chương trình nếu nắm vững những kiến thức này. Tuy nhiên, dãy điện hóa của kim loại tương đối dài và phức tạp nên các em học phương pháp, cách học để có thể ghi nhớ dễ dàng và chính xác hơn.
Trong phản ứng hóa học, nguyên tử kim loại có thể nhường electron để tạo thành cation kim loại và ngược lại, cation kim loại có thể nhận electron để trở thành nguyên tử kim loại.
Dãy điện hoá của kim loại gồm dãy các cặp oxi hoá – khử của kim loại được sắp xếp theo thứ tự tăng dần tính oxi hoá của ion kim loại và giảm dần theo tính khử của kim loại.
Tính oxi hóa của kim loại tăng:
K+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Ag+ Au3+
Tính khử của kim loại giảm:
K Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Au
2. Ý nghĩa của dãy điện hóa kim loại:
– So sánh tính oxi hóa – khử của dãy điện hóa các kim loại: ion Mn+ có tính oxi hóa càng mạnh thì kim loại M có tính khử càng yếu và ngược lại. Ví dụ kim loại Na là chất khử mạnh nên ion Na+ là chất oxi hóa yếu. Ag+ có thể là chất oxi hóa mạnh nên kim loại Ag là chất khử yếu.
– Xác định chiều phản ứng oxi hóa – khử của dãy đồng đẳng kim loại: Dự đoán chiều phản ứng giữa 2 cặp oxi hóa khử theo quy tắc alpha: Quy tắc này là phản ứng giữa 2 cặp oxi hóa khử sẽ xảy ra theo chiều: chất oxi hóa mạnh hơn sẽ oxi hóa chất khử mạnh hơn, sinh ra chất oxi hóa yếu hơn và chất khử yếu hơn.
– Để xét phản ứng oxi hóa – khử có xảy ra hay không cần nắm và nắm rõ quy tắc anpha: Chất khử mạnh + chất oxi hóa mạnh -> chất oxi hóa yếu hơn + chất khử yếu hơn.
3. Tính chất kim loại:
3.1. Tính chất vật lý của kim loại:
dẻo: vì các ion dương trong mạng tinh thể kim loại có thể trượt lên nhau dễ dàng mà không bị các electron tự do ngăn cách.
Độ dẫn nhiệt: Khi đặt một hiệu điện thế vào hai đầu một dây kim loại, nhưng các êlectron chuyển động tự do sẽ chuyển động theo chiều từ âm sang dương.
Dẫn nhiệt: do sự có mặt của các electron tự do trong mạng tinh thể.
Ánh kim loại: Các electron tự do trong mạng tinh thể phản xạ hầu hết ánh sáng khả kiến
=> Tính chất vật lý chung của kim loại do có các êlectron tự do trong mạng tinh thể kim loại.
Kim loại dẻo:
– Tính dẻo: Dễ rèn, dễ tạo hình và dễ kéo sợi.
Kim loại dễ uốn vì các ion dương trong mạng tinh thể kim loại có thể trượt qua nhau dễ dàng nhờ các electron chuyển động tự do liên kết chúng lại với nhau.
Kim loại dẫn điện:
– Khi đặt hiệu điện thế vào hai đầu dây kim loại thì các êlectron chuyển động tự do trong kim loại sẽ chạy từ cực âm sang cực dương, tạo thành dòng điện.
– Ag là kim loại dẫn điện tốt nhất, sau đó đến Cu, Au, Al, Fe, v.v.
– Nhiệt độ càng cao thì tính dẫn điện của kim loại càng giảm, vì ở nhiệt độ cao các ion dương dao động, cản trở mạnh dòng êlectron chuyển động.
Kim loại dẫn nhiệt:
– Các êlectron ở vùng nhiệt độ cao có động năng lớn, chúng chuyển động hỗn loạn nhanh dần về vùng có nhiệt độ thấp hơn, truyền năng lượng cho các ion dương ở vùng đó nên nhiệt có thể lan truyền từ vùng này sang vùng khác trong khối kim loại.
Nói chung, kim loại dẫn điện tốt cũng là kim loại dẫn nhiệt tốt.
Ánh kim loại:
– Các electron tự do trong tinh thể kim loại phản xạ hầu hết ánh sáng khả kiến, làm cho kim loại có vẻ ngoài sáng bóng, được gọi là ánh kim.
– Tóm tắt: Tính chất vật lí chung của kim loại là do trong mạng tinh thể kim loại có sự có mặt của các êlectron tự do.
– Tính chất vật lý của kim loại không chỉ chịu ảnh hưởng của các êlectron tự do trong tinh thể kim loại mà còn chịu ảnh hưởng của tính chất cấu tạo mạng tinh thể kim loại, bán kính nguyên tử, v.v.
Ngoài những tính chất vật lý chung của kim loại nêu trên, kim loại còn có một số tính chất vật lý khác nhau. Các kim loại khác nhau có mật độ, điểm nóng chảy và độ cứng khác nhau.
3.2. Tính chất hóa học của kim loại:
Dựa vào dãy điện hoá hoàn chỉnh của kim loại ta xác định tính chất hoá học của kim loại trong dãy. Trong đó tính khử là tính chất hóa học nổi bật nhất của kim loại, có công thức chung là:
M → Mn+ + ne ( Với 1 <= n <= 3 )
Phản ứng với phi kim:
Một số kim loại có thể phản ứng với phi kim và tạo ra muối tương ứng. Một số phi kim thường gặp như oxi, clo hay lưu huỳnh khi tác dụng với kim loại sẽ tạo ra kết tủa muối.
Ví dụ:
Phản ứng với clo: 2Fe + Cl2 → 2FeCl3 (phản ứng này sắt có hóa trị III)
Phản ứng với oxi: 4Al + O2 → 2Al2O3
Ảnh hưởng đến lưu ảnh: Hg + S → HgS
Phản ứng với dung dịch axit:
Nhiều kim loại phản ứng với dung dịch axit và tạo thành muối kết hợp giải phóng khí hoặc nước. Tuy nhiên, một số kim loại được biết là không phản ứng với axit.
Khi phản ứng với dung dịch HCI và H2SO4 loãng, kim loại khử được H+ tạo thành H2. Ví dụ: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Khi cho kim loại tác dụng với dung dịch HNO3, H2SO4 đặc, kim loại khử N+5, S+6 về số oxi hóa thấp hơn. Ví dụ: 3Cu + HNO3 -> 3CuSO4 + 2NO +4H2O, trong đó HNO3 loãng và NO sinh ra ở thể khí.
Phản ứng với nước:
Khi các kim loại nhóm IA, IIA tác dụng với nước tạo ra dung dịch kiềm và khí hiđro. Ví dụ: 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 (khí).
Phản ứng với dung dịch muối:
Phản ứng của kim loại với muối thể hiện tính kim loại mạnh hơn sẽ đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi muối đó và tạo ra muối mới, kim loại mới. Ví dụ: Fe + CuSO4 → FeSO3 + Cu
4. Dãy điện hoá của kim loại:
4.1. Cặp oxi hóa khử của kim loại:
– Nguyên tử kim loại dễ dàng nhường electron cho ion kim loại, còn ion kim loại có thể nhận electron cho nguyên tử kim loại.
– Các dạng oxi hóa và khử của cùng một nguyên tố kim loại tạo thành cặp oxi hóa khử kim loại.
4.2. So sánh tính chất của các cặp oxi hóa khử:
Ví dụ: Hãy so sánh tính chất của hai cặp oxi hóa – khử Cu2+/Cu và Ag+/Ag.
– Thực tế chứng minh Cu có thể phản ứng với dung dịch muối AgNO3 theo phương trình ion rút gọn:
Cu + 2Ag+ → Cu2++2Ag
– Trong khi đó ion Cu2+ không oxi hóa được Ag. Nghĩa là ion Cu2+ có tính oxi hóa yếu hơn ion Ag+ và kim loại Cu có tính khử mạnh hơn kim loại Ag.
5. Mẹo ghi nhớ dãy điện hóa của kim loại:
Dãy điện hóa đầy đủ của kim loại giúp ích rất nhiều cho việc làm bài tập hoá học. Hiểu về dãy số điện hóa là chúng ta đã hiểu rõ về kim loại – một mảng kiến thức vô cùng quan trọng trong hóa học vô cơ. Tuy nhiên, chúng ta cũng cần phân biệt giữa dãy điện hóa của kim loại và dãy điện hóa của mọi kim loại. Dãy điện hóa toàn kim loại sẽ dài và phức tạp hơn. Vậy làm thế nào để nhớ hết dãy điện hóa của kim loại? Cách ghi nhớ nhanh dãy điện hóa của kim loại được nhiều học sinh áp dụng là dịch thành thơ.
dãy điện hóa
K Na Ba Ca Mg Al
Khi Nào Bạn Cần Áo Dài?
Fe Ni Sn Pb H
Cử người đến phó hỏi
Cu Hg Ag Pt Au
Cửa hàng Châu Á Châu Phi
K Na Ba Ca Mg Al
Đừng Nói Lời Tạm Biệt Chiều Mưa
Mn Zn Fe Co Ni Sn Pb
Mắt Cũ Phương Nhớ Thương Chờ
H Cu Bi Hg Ag Pt Au
Hỏi nếu bạn biết hoặc ai Đường phố vắng
Dãy điện hóa O sau khi khử trước (1)
Phản ứng theo quy tắc (2) và (3)
Nhưng cần phải hiểu sâu sắc
Trước sau như một, mới là thành công
Ma, Nhôm, Man, Kẽm tiếp tục không hèn
Sắt rồi Cô đến Niken
Dầu Thiếc, Chì cũng chậm theo
Hydro, Đồng, Bạc, Thủy ngân
Bạch kim, Vàng cũng tham gia phần hai
Ba kim loại mạnh nhất đầy đủ
Trong dung dịch nước muối có chỗ “hủy ngay”
Không khí bay, muối gặp kiềm
Phản ứng là quyền của họ.
Các kim loại khác là dễ dàng,
Vào dung dịch muối trước đẩy sau.
Với axit, nhớ dặn nhau:
Loại bỏ hát cộng không dễ.
Từ Đồng đến cuối hàng,
Sau đó, Hydrogen hoàn toàn không tan chảy.
Đôi lời thảo luận, trao đổi,
Trồng cây “Làm vườn” vui hơn
(1) Kim loại trước là chất khử mạnh hơn kim loại sau
Cation sau là một chất oxy hóa mạnh hơn so với trước đây
