金属活动性顺序表的诞生与发展，本文主要内容关键词为：活动性论文,顺序论文,金属论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
金属活动顺序表是中学化学判断溶液中金属的置换顺序，即金属活动性的判断依据。然而，通过教材比较可以发现，不同国家教材金属活动顺序表中金属的排列顺序略有出入，如表1。
表1 国内外化学教材金属活动顺序表部分比较
由表1可以看出中国和美国教材金属活动顺序表中金属活动性：Ca＞Na，而英国和新加坡教材中则是：Na＞Ca，是什么原因导致教材出现这两种不同的排列呢？这就要从金属活动顺序表的产生和发展历史中去追寻原因。
一、金属活动顺序表的历史[1]
1812年瑞典化学家贝齐里乌斯根据实验现象最先提出了金属活动顺序。后来，俄国化学家贝开托夫在进行大量实验和系统研究之后，于1865年发表了《对某一元素为另一元素所置换的研究》的论文，使金属置换顺序更加明确和完善。
表中多数金属的排列顺序是以贝开托夫的直接置换的实验事实为依据。活泼金属K、Ca、Na在盐溶液中总是先和水电离的
发生反应，不能直接判断置换顺序，则根据它们与水或酸反应的剧烈程度，顺序排列为K、Na、Ca。这个顺序长期沿用下来，在十九世纪七十年代首先提出了金属活动顺序表，排列顺序如下：
K Na Ca Mg A1 Mn Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
这样的金属活动顺序表主要是按单质实际置换难易程度的顺序排列而成，反映不同金属与其他物质作用时反应的剧烈程度，因而它是从动力学的角度来反映金属的性质的，称为动力学金属活动顺序表。
随着对电极电势研究的深入，化学家们发现电极电势是衡量金属在溶液中还原能力的定量尺度，按金属在水溶液中形成最低价离子的标准电极电势
代数值由小到大的次序排列形成的金属活动顺序表，称为热力学金属活动顺序表，排列顺序如下：
比较发现，两种金属活动顺序表基本一致，只是Na和Ca的顺序相反。中国内地现行的中学化学教材和美国中学科学教程的金属活动顺序表采用热力学金属活动顺序表，而英国和新加坡的教材则是沿用动力学金属活动顺序表。
二、动力学金属活动顺序表
动力学金属活动顺序表是以定性的实验结果确定某一金属活动性或是置换性强弱，直观反映实现反应的速度快慢。例如，钙与水的反应不如钠和水的反应剧烈。因此，动力学金属活动顺序表中钙排在钠后面。这可能是由于钠是低熔点金属（熔点为97.9℃），在反应过程中放出的热量足以使其熔化，从而使反应速度加快。相反，钙的熔点（845℃）高得多，而且由于生成的
的溶解度小，沉积在金属钙的表面上，使反应速度减慢[2]。
三、热力学金属活动顺序表
金属活动性反映金属在水溶液（非固相或气相条件下）里形成简单水合离子的倾向的大小，它以金属的标准电极电势为依据。电极电势是固态金属原子在水溶液中失去电子成为水合金属离子时所需要的能量，这个能量包括电离能、升华能和水合能。
1.热力学金属活动顺序表的优越性
热力学金属活动顺序表是标准电极电势精确定量数据的反映，严密而精确，而且其意义可通过热力学量进一步获得解释，还可找出金属活动性差异的主要原因。
Na与水的反应比Ca与水的反应剧烈，因此，传统的动力学金属活动顺序表得出Na金属活动性大于Ca的结论。但是，这仅仅基于实验的定性判断，并不能给出定量解释。热力学金属活动顺序表得出Ca金属活动性大于Na的这一迥然相反的结论，能通过标准电极电势精确数值的比较来定量说明原因。
热力学金属活动顺序表是反映了对应金属标准电极电势数据的大小顺序，可以对金属的氧化趋势做定量的描述和比较，从而对某一氧化还原反应进行的可能性和方向作出判断。
2.热力学金属活动顺序表的局限性
热力学金属活动顺序表的依据是标准电极电势，由于标准电极电势要受特定条件的严格限制，金属活动顺序表的这种排列也受到相关条件的限制。
(1)
的数值表示的是标准状态下的数值：
即25℃和
条件下的特定数值。因此，热力学金属活动顺序只代表标准状态下的金属活动顺序。在非标准状态下，金属活动顺序将随之发生变化。
例如：在标准状态下，Cu不能与稀盐酸发生置换反应，但Cu与浓盐酸在加热时可发生反应[5]：
(2)代表纯金属M(s)电极过程中的标准电极电势：
热力学金属活动顺序表只代表纯态金属的活泼性顺序。对一些暴露在空气中易形成钝化膜的金属，它表现出来的实际活泼性将大大降低。例如，在热力学金属活动顺序表中，金属的活泼性Cr＞Fe，但由于Cr表面在空气中易形成钝化膜，故金属的实际活泼性是Cr＜Fe。
(3)采用的是水溶液中的标准电极电势：
热力学金属活动顺序只表示金属在水溶液中活泼性的相对强弱，当介质改变时金属的活泼性也会发生变化。
四、总结
对于化学实验每一个反应的结果同时与热力学因素和动力学因素有关，即不仅取决于反应趋势或可能性，还和实现反应的速度快慢有关。
热力学金属活动顺序表是通过精确的标准电极电势数据加以排序得到的，而标准电极电位只从热力学的角度，讨论反应进行的可能性，并不涉及实现反应的速度问题；因此，依据热力学金属活动顺序表的排列顺序只能判断反应的趋势。至于电离能的大小，电负性的强弱，反应的快慢等则均与热力学金属活动顺序表研究的对象无关。同时，利用热力学金属活动顺序表时，还应注意具体的条件是否满足水溶液的纯金属标准状态，否则不能简单套用表中的顺序进行相关反应趋势的判断。
传统的动力学金属活动顺序表从定性的实验结果加以确定，虽然没有严格的定量尺度，但是按单质实际置换难易程度的顺序排列而成，仍有其应用的价值。除个别元素外，动力学金属活动性的排列顺序与热力学活动性顺序大体一致。
金属活动性顺序表的应用是中学化学的一个重要内容，贯穿中学化学的教学过程；因此，中学化学教师了解金属活动顺序表的形成和发展过程及其深层的量化原理是十分必要的。本文梳理总结了金属活动性顺序表的出现和发展过程，并融入现代化学的观点，以期为化学教师教学过程提供必要的参考。