常見金屬元素的活性順序、氧化還原的能力

化學週期表

所謂元素的「活性」就是指其活躍性,但要談「活性」就一定需要另外一種物質來參與其反應,如此才能有個比較的基準,活性越大者,越容易發生反應,也就是越外向,或者越野蠻,也越容易搶人家的東西,來生成穩定的化合物。

所以,決定金屬元素的活性順序除了受元素本身特性影響之外,也會受到許多外在條件的影響,比如說溫度、壓力的不同,都可能會影響到其排名的結果。

如果你想對PCB製程有進一步的了解,這個金屬元素的活性順序是一定要了解的,因為所有的電鍍幾乎都是氧化還原作用,還有為何不可以直接用「銅」當成PCB的表面處理就好?還要再加什麼OSP、鍍鎳、鍍金…等,都跟這個活性有關係。

國中課本談的活性基本上以元素燃燒時對的活性影響大小排列;到了高中化學談的則是氧化還原時電位的大小。所以兩者的順序有些微的差異。

~如果有錯誤請不吝指教,畢竟學的還不透徹~







一般常見的金屬元素活性順序(元素燃燒時對氧的活性):

鉀>鈉>鋇>鍶>鈣>鎂>鋁>>鉻>鐵>鈷>鎳>錫>鉛>氫>銅>汞>銀>鉑>金

(口訣:呷哪飽,思丐美女(台,實在美女),歎心若鐵,姑念昔牽卿同,共遊泊金)

國中課本的金屬元素活性大小順序(元素燃燒時對氧的活性):

鉀>鈉>鈣>鎂>鋁>(碳)>鋅>鐵>鈷>鎳>錫>鉛>(氫)>銅>汞>銀>鉑>金

(口訣:賈娜蓋美女 嘆心鐵 姑娘喜錢 請總共一百金)

高中翰林版的金屬元素活性大小順序(氧化還原電位):

鉀>鋇>鈣>鈉>鎂>鋁>鋅>鐵>鈷>鎳>錫>鉛>氫>銅>汞>銀>鉑>金

(口訣:吃飽幹麻(台) 美女心鐵 姑娘喜錢 請總共一百金)

高中南一版的金屬元素活性大小順序(氧化還原電位):

鉀>銫>鋇>鍶>鈣>鈉>鎂>鋁>錳>鋅>鉻>鐵>鈷>鎳>錫>鉛>氫>銅>汞>銀>鉑>金

(口訣:假設被撕開 那美女猛 心更鐵 姑娘喜錢 請總共一百金)

綜合版的金屬元素活性順序(氧化還原電位):

鋰>銣>鉀>銫>鋇>鍶>鈣>鈉>鎂>鋁>錳>鈹>(碳) >鋅>鉻>鐵>鈷>鎳>錫>鉛>(氫)>銅>汞>銀>鉑>金

(口訣:你如,假設被撕開,那美女猛,彼嘆,心更鐵,姑娘喜錢,請總共一百金)

活性的越有機會當『還原劑』,因為可以把別人的氧搶過來,使對方式去氧。相反地,活性的越有機會當『氧化劑』,因為可以把氧給別人。

舉例來說,

1. 實驗室失火時,儲存哪一種藥品的櫥櫃千萬不能使用乾粉(二氧化碳)滅火器來滅火?(A)氧化鐵 (B)氧化銅 (C)鉛金屬 (D)鈉金屬。

答: (D),因為鈉(Na)金屬的活性較碳(C)高,所以鈉會把二氧化碳的氧搶走,而生成碳,更助長火勢。4Na + CO2  → 2Na2O + C

2. 將下列物質隔絕空氣加熱,那一組的反應物無法生成氧化鋅? (A)鋅和氧化鉛 (B)鋅和氧化鎂 (C)鋅和氧化鐵 (D)鋅和氧化銅。

答: (B),因為鎂的活性比鋅強。

3. 鋼鐵廠將生產的鋼板鍍上一層鋅,以作為防鏽之用,關於防鏽作用,下列敘述何者正確?(A)鋅對氧的活性比鐵小,不易被氧化,所以能防鏽 (B)鋅對氧的活性比鐵小,氧化物易被還原,故不易生鏽 (C)鋅能與鐵結成合金,降低鐵的活性,故不易生鏽 (D)鋅的氧化物結構緊密,能隔離鐵與氧的接觸,所以能防鏽。

答: (D),鋅對氧的活性比鐵大,但因鋅氧化後所形成的氧化物具有緻密結構,將內部金屬與空氣隔絕,因此可以防止鋼板進一步氧化。

1. 俗語說:「真金不怕火煉」,這句話的意思是說純金具有下類何種特性?(A)容點滴,高溫下也不化熔化 (B)加熱後表面會產生一層保護膜 (C)延展性良好,適合做鍛接,但不適合鑄造 (D)對氧的活性小,加熱後也不易氧化。

答: (D),金不容易與氧起化學反應。這也是為什麼貨幣零錢的材質通常為銅(銅板)、銀(銀兩)、鎳(鎳幣)、金條、鉑金條,因為這些元素都屬於低活性,不容易與氧起化學反應。


氧化劑:氧化還原中本身會失去「氧」的物質。本身被還原並使其他物質被氧化。

還原劑:氧化還原中本身得到「氧」的物質。本身被氧化並使其他物質被還原者。對氧的活性大者屬之。

Zn + CuO → ZnO + Cu (Zn為還原劑,CuO為氧化劑)


賈凡尼次序(Galvanic Series)

將金屬及其離子間之氧化或還原電位與「標準氫電極」比較後可以得到【賈凡尼次序(Galvanic Series)】或【電動次序(Electromotive Force Series)】

電極 電壓 電極 電壓
Li (鋰) Li+ –3.045 Co (鈷) Co2+ –0.277
Rd (銣) Rd+ –2.93 Ni (鎳) Ni2+ –0.250
K (鉀) K+ –2.924 Sn (錫) Sn2+ –0.136
Ba (鋇) Ba+ –2.90 Pb (鉛) Pb2+ –0.126
Sr (銫) Sr+ –2.90 Fe (鐵) Fe2+ –0.04
Ca (鈣) Ca+ –2.87 Pt/H2 (鉑) H+ –0.000
Na (鈉) Na+ –2.715 Sb (銻) Sb3+ –0.15
Mg (鎂) Mg+ –2.37 Bi (鉍) Bi3+ –0.2
Al (鋁) Al3+ –1.67 As (砷) As2+ +0.3
Mn (錳) Mn2+ –1.18 Cu (銅) Cu2+ +0.34
Zn (鋅) Zn2+ –0.762 Pt/OH (鉑) O2 +0.40
Cr (鉻) Cr3+ –0.74 Cu (銅) Cu+ +0.40
Cr (鉻) Cr2+ –0.56 Hg (汞) Hg22+ +0.789
Fe (鐵) Fe2+ –0.441 Ag (銀) Ag+ +0.799
Cd (鎘) Cd3+ –0.402 Pd (鈀) Pd2+ +0.987
In (銦) In3+ –0.34 Au (金) Au3+ +0.150
Tl (鉈) Tl+ –0.336 Au (金) Au+ +0.168

參考文章來源:
剪不清、理還亂的元素活性關係 (pdf檔案,北一女中廖淑芬老師)
王水知多少?(pdf檔案,桃園縣立同德國中)


延伸閱讀:
Tensile Strength (拉伸強度)
Flexural Strength (彎曲強度)
Izod Impact Strength (耐衝擊強度)
塑膠的特性整理 ─ 物理特性、機械特性

訪客留言內容(Comments)

熊大我建議你的元素之前是否加金屬兩字會比較好? 因為你所討論的皆為金屬元素?並沒有考慮兩性元素:Sn.Be.Cr.Al.Pb.Zn.Ga及其他的非金屬元素啊?

肥喵;
同意您的看法,所以改過來了。

綜合版的金屬元素活性順序(氧化還原電位):
鋰>銣>鉀>銫>鋇>鍶>鈣>鈉>鎂>鋁>鈹>(碳)>鋅>鉻>鐵>鈷>鎳>錫>鉛>(氫)>銅>汞>銀>鉑>金

漏掉了錳

Richard;
謝謝提醒!

請問~ 金(Au)的活性 不是比鉑(Pt)小嗎…但是 為什麼金(Au)反爾比鉑(Pt)還要更怕王水的腐蝕~??


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