Serie de reactividad

En química, una serie de reactividad (o serie de reactividad de elementos ) es una progresión empírica, calculada y estructuralmente analítica ^[1] de una serie de metales , ordenada por su "reactividad" de mayor a menor. ^{[2] [3] [4]} Se utiliza para resumir información sobre las reacciones de los metales con ácidos y agua , reacciones de desplazamiento simple y la extracción de metales de sus minerales . ^[5]

Yendo de abajo hacia arriba en la tabla los metales:

• aumento de la reactividad;
• pierden electrones ( se oxidan ) más fácilmente para formar iones positivos;
• corroerse o empañarse más fácilmente;
• requieren más energía (y métodos diferentes) para aislarse de sus compuestos;
• se convierten en agentes reductores más fuertes ( donadores de electrones ).

No existe una forma única y completamente consistente de definir la serie de reactividad, pero es común utilizar los tres tipos de reacción que se enumeran a continuación, muchos de los cuales se pueden realizar en un laboratorio de secundaria (al menos como demostraciones). ^[6]

Los metales más reactivos, como el sodio , reaccionarán con agua fría para producir hidrógeno y el hidróxido metálico :

2 Na (s) + 2 H ₂ O (l) → 2 NaOH (acuoso) + H ₂ (g)

Los metales en la mitad de la serie de reactividad, como el hierro , reaccionarán con ácidos como el ácido sulfúrico (pero no con 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 (ac) + H ₂ (g)

Existe cierta ambigüedad en los límites entre los grupos. El magnesio , el aluminio y el cinc pueden reaccionar con el agua, pero la reacción suele ser muy lenta a menos que las muestras de metal se preparen especialmente para eliminar la capa de pasivación superficial de óxido que protege al resto del metal. El cobre y la plata reaccionarán con el ácido nítrico ; pero como el ácido nítrico es un ácido oxidante , el agente oxidante no es el ion H ⁺ como en los ácidos normales, sino el ^ion _NO3− .

La serie de reactividad a veces se cita en el estricto orden inverso de los potenciales de electrodo estándar , cuando también se la conoce como " serie electroquímica ". ^[8]

La siguiente lista incluye los elementos metálicos de los primeros seis períodos. Se basa principalmente en tablas proporcionadas por el NIST . ^{[9] [10]} Sin embargo, no todas las fuentes dan los mismos valores: hay algunas diferencias entre los valores precisos dados por el NIST y el CRC Handbook of Chemistry and Physics . En los primeros seis períodos esto no hace una diferencia en el orden relativo, pero en el séptimo período sí, por lo que se han excluido los elementos del séptimo período. (En cualquier caso, los estados de oxidación típicos para los elementos del séptimo período más accesibles, el torio y el uranio, son demasiado altos para permitir una comparación directa). ^[11]

Se ha incluido el hidrógeno como referencia, aunque no es un metal. Se han incluido germanio , antimonio y astato , elementos que se encuentran en el límite . Se han omitido algunos otros elementos en el medio de las filas 4d y 5d (Zr–Tc, Hf–Os) cuando sus cationes simples están demasiado cargados o su existencia es bastante dudosa. Las filas en gris indican valores basados ​​en estimaciones en lugar de experimentos.

Las posiciones del litio , sodio y oro se modifican en dicha serie.

Los potenciales de electrodo estándar ofrecen una medida cuantitativa del poder 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 salvedad, los potenciales de electrodo del litio, el sodio y el oro, 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

Cs > K > Na > Li > metales alcalinotérreos,

es decir, metales alcalinos > metales alcalinotérreos,

lo mismo que el orden inverso de las energías de ionización (en fase gaseosa) . Esto se confirma mediante la extracción de litio metálico mediante la electrólisis de una mezcla eutéctica de cloruro de litio y cloruro de potasio : el metal litio se forma en el cátodo, no el potasio. ^[1]

La imagen muestra un extracto de la tabla periódica con los valores de electronegatividad de los metales. ^[12]

Wulfsberg ^[13] distingue:
  metales muy electropositivos con valores de electronegatividad inferiores a 1,4
  metales electropositivos con valores entre 1,4 y 1,9; y
  metales electronegativos con valores entre 1,9 y 2,54.

En la imagen, los metales del grupo 1-2 y los lantánidos y actínidos son muy electropositivos a electropositivos; los metales de transición de los grupos 3 a 12 son muy electropositivos a electronegativos; y los metales postransicionales son electropositivos a electronegativos. Los metales nobles , dentro del borde discontinuo (como un subconjunto de los metales de transición) son muy electronegativos.

• Reactividad (química) , que analiza la forma inconsistente en que se utiliza el término "reactividad" en química.

• Línea de Ciencias Química