所谓元素的「活性」是指其活跃性,但要谈「活性」就一定得有另外一种物质来参与其反应,如此才能有个比较的基准。活性越大者,越容易发生反应,也就是越活泼、越外向,或者说越野蛮,也越容易抢别人家的东西,来使自己变成稳定的化合物。世间万物都想要有一个稳定的未来不是吗?
所以,决定金属元素的活性顺序除了受元素本身特性影响之外,也会受到许多外在条件的影响,比如说温度、压力的不同,都可能会影响到其排名的结果。
如果你想对PCB制程有进一步的了解,这个金属元素的活性顺序是一定要了解的,因为所有的电镀几乎都是氧化还原作用,还有为何不可以直接用「铜」当成PCB的表面处理就好?还要再加什么OSP、镀镍、镀金…等,都跟这个活性有关系。
国中课本谈的活性基本上以元素燃烧时对氧的活性影响大小做排序;到了高中化学谈的活性则是氧化还原时电位的大小。所以两者的顺序会有些微的差异。
~如果有错误请不吝指教,毕竟学的还不透彻~
一般常见的金属元素活性顺序(元素燃烧时对氧的活性):
钾>钠>钡>锶>钙>镁>铝>碳>锌>铬>铁>钴>镍>锡>铅>氢>铜>汞>银>铂>金
(口诀:呷哪饱,思丐美女(台,实在美女),叹心若铁,姑念昔牵卿同,共游泊金)
国中课本的金属元素活性大小顺序(元素燃烧时对氧的活性):
钾>钠>钙>镁>铝>(碳)>锌>铁>钴>镍>锡>铅>(氢)>铜>汞>银>铂>金
(口诀:贾娜盖美女 嘆心铁 姑娘喜钱 请总共一百金)
高中翰林版的金属元素活性大小顺序(氧化还原电位):
钾>钡>钙>钠>镁>铝>锌>铁>钴>镍>锡>铅>氢>铜>汞>银>铂>金
(口诀:吃饱干麻(台) 美女心铁 姑娘喜钱 请总共一百金)
高中南一版的金属元素活性大小顺序(氧化还原电位):
钾>铯>钡>锶>钙>钠>镁>铝>锰>锌>铬>铁>钴>镍>锡>铅>氢>铜>汞>银>铂>金
(口诀:假设被撕开 那美女勐 心更铁 姑娘喜钱 请总共一百金)
综合版的金属元素活性顺序(氧化还原电位):
锂>铷>钾>铯>钡>锶>钙>钠>镁>铝>锰>铍>(碳) >锌>铬>铁>钴>镍>锡>铅>(氢)>铜>汞>银>铂>金
(口诀:你如,假设被撕开,那美女勐,彼嘆,心更铁,姑娘喜钱,请总共一百金)
一般我们所谓的「氧化」是指元素或物质与「氧」结合的动作,比如燃烧或生锈。而「还原」则指将已经氧化的物质把「氧」吐出来的动作。所以,还原为氧化的逆向工程。自然界中大部分的物质都会跟「氧」起反应而达到稳定状态,也就是不需要做什么动作,大部分的物质就会氧化。而还原则必须额外的助力才能进行,已经吃进肚子的食物,要吐出来总是不容易。
「氧化剂」是使得别的物质氧化,也就是让目标物质获得氧。「还原剂」则是使得别的物质失去氧,通常是还原剂抢了目标物质的氧。也可以用电子表示,氧化剂获得电子,化学价(valence)降低;还原剂失去电子,化合价升高。
活性越高的越有机会当『还原剂』,因为可以把别人的氧抢过来,使对方失去氧。相反地,活性越低的越有机会当『氧化剂』,因为可以把氧给别人。
举例来说,
1. 实验室失火时,储存哪一种药品的橱柜千万不能使用干粉(二氧化碳)灭火器来灭火?(A)氧化铁 (B)氧化铜 (C)铅金属 (D)钠金属。
答: (D),因为钠(Na)金属的活性较碳(C)高,所以钠会把二氧化碳的氧抢走,而生成碳,更助长火势。4Na + CO2 → 2Na2O + C
2. 将下列物质隔绝空气加热,那一组的反应物无法生成氧化锌? (A)锌和氧化铅 (B)锌和氧化镁 (C)锌和氧化铁 (D)锌和氧化铜。
答: (B),因为「镁」的活性比「锌」强。
3. 钢铁厂将生产的钢板镀上一层锌,以作为防锈之用,关于防锈作用,下列叙述何者正确?(A)锌对氧的活性比铁小,不易被氧化,所以能防锈 (B)锌对氧的活性比铁小,氧化物易被还原,故不易生锈 (C)锌能与铁结成合金,降低铁的活性,故不易生锈 (D)锌的氧化物结构紧密,能隔离铁与氧的接触,所以能防锈。
答: (D),锌对氧的活性比铁大,但因「锌」被氧化后所形成的氧化薄膜具有緻密结构,可以将薄膜内的金属与空气隔绝,因此可以防止钢板进一步氧化。
4. 俗语说:「真金不怕火炼」,这句话的意思是说纯金具有下类何种特性?(A)容点滴,高温下也不化熔化 (B)加热后表面会产生一层保护膜 (C)延展性良好,适合做锻接,但不适合铸造 (D)对氧的活性小,加热后也不易氧化。
答: (D),金不容易与氧起化学反应。这也是为什么货币零钱的材质通常为铜(铜板)、银(银两)、镍(镍币)、金条、铂金条,因为这些元素都属于低活性,不容易与氧起化学反应。
氧化剂:氧化还原中本身会失去「氧」的物质。本身被还原并使其他物质被氧化。
还原剂:氧化还原中本身得到「氧」的物质。本身被氧化并使其他物质被还原者。对氧的活性大者属之。
Zn + CuO → ZnO + Cu (Zn为还原剂,CuO为氧化剂)
贾凡尼次序(Galvanic Series)
将金属及其离子间之氧化或还原电位与「标准氢电极」比较后可以得到【贾凡尼次序(Galvanic Series)】或【电动次序(Electromotive Force Series)】。
电极 | 电压 | 电极 | 电压 |
Li (锂) | Li+ –3.045 | Co (钴) | Co2+ –0.277 |
Rd (铷) | Rd+ –2.93 | Ni (镍) | Ni2+ –0.250 |
K (钾) | K+ –2.924 | Sn (锡) | Sn2+ –0.136 |
Ba (钡) | Ba+ –2.90 | Pb (铅) | Pb2+ –0.126 |
Sr (铯) | Sr+ –2.90 | Fe (铁) | Fe3+ –0.04 |
Ca (钙) | Ca+ –2.87 | Pt/H2 (铂) | H+ –0.000 |
Na (钠) | Na+ –2.715 | Sb (锑) | Sb3+ –0.15 |
Mg (镁) | Mg+ –2.37 | Bi (铋) | Bi3+ –0.2 |
Al (铝) | Al3+ –1.67 | As (砷) | As2+ +0.3 |
Mn (锰) | Mn2+ –1.18 | Cu (铜) | Cu2+ +0.34 |
Zn (锌) | Zn2+ –0.762 | Pt/OH (铂) | O2 +0.40 |
Cr (铬) | Cr3+ –0.74 | Cu (铜) | Cu+ +0.40 |
Cr (铬) | Cr2+ –0.56 | Hg (汞) | Hg22+ +0.789 |
Fe (铁) | Fe2+ –0.441 | Ag (银) | Ag+ +0.799 |
Cd (镉) | Cd3+ –0.402 | Pd (钯) | Pd2+ +0.987 |
In (铟) | In3+ –0.34 | Au (金) | Au3+ +1.50 |
Tl (铊) | Tl+ –0.336 | Au (金) | Au+ +1.68 |
参考文章来源:
剪不清、理还乱的元素活性关系 (pdf档案,北一女中廖淑芬老师)
王水知多少?(pdf档案,桃园县立同德国中)
延伸阅读:
Tensile Strength (拉伸强度)
Flexural Strength (弯曲强度)
Izod Impact Strength (耐冲击强度)
塑胶的特性整理 ─ 物理特性、机械特性
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欧付宝
请问~ 金(Au)的活性 不是比铂(Pt)小吗…但是 为什么金(Au)反尔比铂(Pt)还要更怕王水的腐蚀~??
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综合版的金属元素活性顺序(氧化还原电位):
锂>铷>钾>铯>钡>锶>钙>钠>镁>铝>铍>(碳)>锌>铬>铁>钴>镍>锡>铅>(氢)>铜>汞>银>铂>金
漏掉了锰
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Richard;
谢谢提醒!
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熊大我建议你的元素之前是否加金属两字会比较好? 因为你所讨论的皆为金属元素?并没有考虑两性元素:Sn.Be.Cr.Al.Pb.Zn.Ga及其他的非金属元素啊?
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肥喵;
同意您的看法,所以改过来了。
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