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

Dạng rút gọn

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

Kim loại	Li	K	Ba	Ca	Na	Mg	Al	Mn	Zn	Cr	Fe	Ni	Sn	Pb	(H)	Cu	Hg	Ag	Pt	Au
Tên gọi	Liti	Kali	Bari	Canxi	Natri	Magie	Nhôm	Mangan	Kẽm	Crom	Sắt	Niken	Thiếc	Chì	Hydro	Đồng	Thủy ngân	Bạc	Bạch kim	Vàng
Phân loại	Kim loại mạnh nhất					Kim loại mạnh		Kim loại trung bình								Kim loại yếu

Bảng

Kim loại	Ion	Khả năng phản ứng	Điều chế
Xêsi Cs	Cs+	phản ứng với nước lạnh	Điện phân
Franxi Fr	Fr+
Rubidi Rb	Rb+
Kali K	K+
Natri Na	Na+
Liti Li	Li+
Bari Ba	Ba2+
Radi Ra	Ra2+
Stronti Sr	Sr2+
Canxi Ca	Ca2+
Magie Mg	Mg2+	Phản ứng rất chậm với nước lạnh, nhưng nhanh chóng trong nước sôi và rất mạnh với axit
Beri (Berili) Be	Be2+	phản ứng với axit và hơi nước sôi
Nhôm Al	Al3+
Titan Ti	Ti4+	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 canxi trong quy trình Kroll
Mangan Mn	Mn2+	phản ứng với axit; phản ứng rất kém với hơi nước sôi.	Nấu chảy quặng với than cốc
Kẽm Zn	Zn2+
Crom Cr	Cr3+		Phản ứng nhiệt nhôm
Sắt Fe	Fe3+		Nấu chảy quặng với than cốc
Cadimi Cd	Cd2+
Coban Co	Co2+
Niken Ni	Ni2+
Thiếc Sn	Sn2+
Chì Pb	Pb2+
Antimon Sb	Sb3+	có thể phản ứng với một số axit oxy hóa mạnh	chiết nhiệt hoặc vật lý
Bismut Bi	Bi3+
Đồng Cu	Cu2+
Wolfram W	W3+
Thủy ngân Hg	Hg2+
Bạc Ag	Ag+
Vàng Au	Au3+
Platin Pt	Pt4+

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 bazơ (hoặc hidroxit lưỡng tính) và giải phóng khí H₂ ở điều kiện bình thường.

Ví dụ

${\ce {2Na + 2H_2O -> 2NaOH + H2 (^)}}$

Chú ý

Nhôm không tác dụng được với nước do lớp oxit Al₂O₃ bên ngoài ngăn cản nhôm tác dụng với nước.

Magie phản ứng chậm với nước.

Ở nhiệt độ thường, sắt không tác dụng với nước, nhưng ở nhiệt độ cao thì phản ứng thế với nước tạo ra oxit sắt và giải phóng khí hidro. Nếu nhiệt độ dưới 570^oC thì oxit sắt đó là oxit sắt từ (Fe₃O₄ hay FeO.Fe₂O₃) còn trên 570^oC thì oxit đó là FeO.

Tác dụng với oxi

Kim loại mạnh tác dụng với oxi ở nhiệt độ thường. Do đó các kim loại này thường ở dạng hợp chất ngoài không khí.

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 oxit làm mất dần đi tính chất ban đầu, ví dụ như để sắt ngoài không khí ẩm lâu ngày tạo thành Fe₂O₃ (Sắt (III) oxit) 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 oxi (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, 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) oxit. Ở nhiệt độ cao hơn (800 - 1000^oC) thì một phần CuO ở lớp bên trong bị oxi hóa Cu thành Cu₂O màu đỏ.

Phản ứng với dung dịch axit

Kim loại mạnh và trung bình tác dụng với dung dịch axit (trừ Pb) tạo ra muối và giải phóng khí hidro. Do đó trong phòng thí nghiệm, người ta thường dùng một số kim loại như Zn, Al, Fe tác dụng với axit clohidric hoặc axit sunfuric loãng để điều chế khí H₂. Nhưng trong axit HNO₃ đặc, nguội hay H₂SO₄ đặc, nguội thì Fe, Al và Cr bị thụ động hóa.

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

Kim loại yếu không thể phản ứng với axit loãng nhưng một số kim loại (như Cu, Ag) có thể phản ứng với axit đặc (H₂SO₄ đặc, nóng hoặc HNO₃ đặc hay loãng) tạo ra dung dịch muối mới nhưng không giải phóng khí hidro mà thay vào đó là khí sunfurơ (hoặc khí NO₂ hay khí NO).

Chú ý

Kim loại tác dụng với axit sunfuric loãng thì tạo ra muối có số oxi hóa thấp nhưng còn tác dụng với axit sunfuric, axit nitric đặc, nóng hay axit nitrơ đặc thì sẽ tạo ra muối có số oxi hóa cao.

Sắt tác dụng với axit nitric loãng thu được khí NO hay N₂O hay khí nitơ hay NH₄NO₃ còn tác dụng với axit nitric rất loãng, lạnh sẽ giải phóng khí hidro.

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

Khả năng đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi muối

Kim loại từ magie 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.

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

Khả năng phản ứng với khí CO hoặc khí hidro

Khí CO hoặc khí hidro có thể khử các oxit kim loại trung bình (trừ Al, Mg...) và kim loại yếu tạo ra kim loại và khí CO₂ hoặc nước.

Ví dụ

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

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

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 clo, lưu huỳnh, oxi... Nhôm khử được oxit kim loại tạo ra kim loại và nhôm oxit (phản ứng nhiệt nhôm).

Đối với Fe₂O₃ thì khí CO/ hidro khử thành Fe₃O₄ rồi khử thành FeO cuối cùng mới tạo ra Fe.

Ở nhiệt độ cao, cacbon còn khử được một số oxit 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 bazơ hidroxit lưỡng tính không tan trong nước ta được oxit của kim loại đó và có hơi nước thoát ra.

Chú ý

Đồng (II) hidroxit tan dễ dàng trong dung dịch amoniac 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

• 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.