Thứ tự hoạt tính theo cấp độ của các nguyên tố và ứng dụng trong trong sản xuất
Nếu bạn muốn hiểu thêm về quy trình PCB, thì thứ tự hoạt tính của các nguyên tố kim loại là điều bạn cần nắm vững, vì hầu hết các quy trình mạ đều dựa trên phản ứng oxi hóa - khử. Ngoài ra, tại sao không thể chỉ sử dụng "đồng" làm lớp bề mặt của PCB mà còn phải thêm OSP, mạ niken, mạ vàng, v.v.? Tất cả đều liên quan đến vấn đề hoạt tính này.
Trong sách giáo khoa trung học cơ sở, thứ tự hoạt tính của các nguyên tố kim loại chủ yếu được sắp xếp dựa trên mức độ hoạt động với oxi khi đốt cháy; trong hóa học trung học phổ thông, hoạt tính lại dựa vào điện thế oxi hóa - khử, vì thế sẽ có chút khác biệt về thứ tự giữa hai cách phân loại.
～Nếu có sai sót xin đừng ngần ngại chỉ dẫn, vì tôi vẫn chưa hiểu hết～
Thứ tự hoạt tính của các nguyên tố kim loại thường gặp (dựa trên khả năng phản ứng với oxi khi đốt cháy):
Kali ＞ Natri ＞ Bari ＞ Stronti ＞ Canxi ＞ Magiê ＞ Nhôm ＞ Cacbon ＞ Kẽm ＞ Crôm ＞ Sắt ＞ Côban ＞ Niken ＞ Thiếc ＞ Chì ＞ Hiđro ＞ Đồng ＞ Thủy ngân ＞ Bạc ＞ Bạch kim ＞ Vàng
Những khái niệm cơ bản:
"Oxi hóa" là hành động nguyên tố hoặc chất kết hợp với oxi, ví dụ như quá trình cháy hoặc rỉ sét. "Khử" là quá trình lấy oxi ra khỏi chất đã bị oxi hóa. Trong tự nhiên, hầu hết các chất đều phản ứng với oxi để đạt trạng thái ổn định mà không cần thêm tác động gì, tức là hầu hết các chất sẽ tự oxi hóa. Còn phản ứng khử cần thêm tác động để xảy ra, vì lấy chất đã ăn vào ra ngoài thì khó khăn mà.
“Chất oxi hóa” là chất khiến các chất khác bị oxi hóa, nghĩa là trao oxi cho chất khác. “Chất khử” thì ngược lại, khiến các chất khác mất oxi bằng cách “giành” lấy oxi của chất đó. Có thể hiểu là chất oxi hóa nhận electron và giảm điện hóa trị; chất khử mất electron và tăng điện hóa trị.
Nguyên tố có hoạt tính càng cao thì càng có khả năng làm "chất khử" vì nó dễ dàng “giành” oxi từ các chất khác, khiến chất khác mất oxi. Ngược lại, nguyên tố có hoạt tính càng thấp thì càng dễ làm “chất oxi hóa” vì nó có khả năng trao oxi cho chất khác.
Ví dụ:
Trong phòng thí nghiệm khi xảy ra cháy, không nên dùng bình chữa cháy bằng bột khô (CO₂) để dập lửa cho chất nào? (A) Sắt oxit (B) Đồng oxit (C) Kim loại chì (D) Kim loại natri.
Trả lời: (D) Vì kim loại natri (Na) có hoạt tính cao hơn cacbon (C), nên natri sẽ giành oxi từ CO₂, làm CO₂ bị khử thành cacbon, càng khiến đám cháy lan rộng.Khi làm nóng các chất dưới đây trong điều kiện không có không khí, chất nào không thể tạo ra oxit kẽm? (A) Kẽm và chì oxit (B) Kẽm và magiê oxit (C) Kẽm và sắt oxit (D) Kẽm và đồng oxit.
Trả lời: (B) Vì magiê có hoạt tính mạnh hơn kẽm.Kẽm có độ hoạt động thấp hơn magiê: Magiê (Mg) có độ hoạt động cao hơn kẽm (Zn), có nghĩa là magiê dễ dàng mất electron hơn (dễ bị oxy hóa). Khi kẽm và oxit magiê được đun nóng, kẽm không thể "lấy" oxy từ oxit magiê vì magiê sẽ lấy oxy trước. Do đó, phản ứng không xảy ra và oxit kẽm không thể tạo thành.
Nhà máy thép mạ một lớp kẽm lên tấm thép để chống gỉ. Lớp chống gỉ này hoạt động như thế nào?
Trả lời: (D) Kẽm có hoạt tính cao hơn sắt và tạo thành một lớp màng oxit bảo vệ chặt chẽ ngăn sắt tiếp xúc với không khí, ngăn ngừa gỉ sét.Câu nói "Vàng thật không sợ lửa" ngụ ý rằng vàng có đặc tính gì?
Trả lời: (D) Vàng khó phản ứng với oxi. Vì vậy, các kim loại làm tiền tệ thường là đồng, bạc, niken, vàng, bạch kim, vì chúng có hoạt tính thấp và khó phản ứng với oxi.Các chất oxi hóa bao gồm các nguyên tố có khả năng cao trong việc nhận electron từ chất khác, tức là những chất có tính oxi hóa mạnh. Một số nguyên tố điển hình làm chất oxi hóa mạnh bao gồm:
