羅井林
教學人教版高一《化學》“物質結構 元素周期律”一課,在學習元素的金屬性和非金屬性時,會和常見金屬的活動性順序聯(lián)系起來。值得注意的是,這是兩個不同的概念,尤其是第三周期的Na 、Mg、 Al元素的金屬性逐漸減弱,又恰巧和常見金屬的活動性順序:K、Ca、Na、Mg、Al……相同,這使得許多教師、學生誤把它們二者混為一談,以至造成知識上的混亂而影響學生的發(fā)展。如對于Zn和Fe,Sn和Pb等的活潑性和金屬性的不同,未能引起應有的發(fā)現(xiàn)、重視或對二者不加區(qū)別,不知其所以然。在金屬活動順序中,活潑性Sn>Pb,Zn>Fe;在元素周期表中,金屬性Pb>Sn,F(xiàn)e>Zn。兩者并不矛盾。
元素的金屬性是指元素原子在氣態(tài)時失去電子的能力。原子的第一電離能是元素的金屬性的一種衡量尺度。氣原子失去一個電子形成+1價氣態(tài)陽離子時所需要消耗的能量,這個能量叫原子的第一電離能。金屬的電離能越大,元素的金屬性越弱,失去電子的能力越弱;金屬的電離能越小,金屬性越強,失去電子的能力越強。在一個族中,從上向下隨原子半徑增大,外層電子逐漸離核更遠,原子的第一電離能逐漸減小。例如:堿金屬Li(126)、Na(120)、K(102)、Rb(98)、Cs(91)[括號內的數(shù)值表示元素原子的第一電離能,單位為千卡/摩爾];又如IB族的元素:Cu(180)、Ag(176)、Au(214),由此可以看出,在各族中由上到下,原子的第一電離能逐漸減少,元素的金屬性逐漸增強,所以金屬性Pb>Sn,第IA族下方的銫Cs有最低電離能,是周期系中最活潑的金屬。同理在同一周期中從左到右元素的金屬性逐漸減弱。例如:K(102)、Ca(142)、Sc(153)、Ti(160)、Fe(183)、Zn(218)等。當然是金屬性Fe>Zn。
在金屬活動順序中金屬單質的活潑性,即金屬單質在水溶液中失去電子能力的大小就要用標準電極電勢來比較。金屬的活動性順序并不是按金屬與水或酸反應的激烈程度(它是元素金屬性強弱的比較方法)來排列,而是依據(jù)金屬的標準電極電勢的高低來排位的,在水溶液中金屬失去電子能力的大小就要用標準電極電勢的數(shù)值來衡量?;顒有皂樞蛴韶摰秸?,金屬的標準電極電勢越低,金屬的活潑性越強,所以金屬的活潑性是:Zn>Fe,Sn>Pb等。
由此我們就容易理解,在金屬活動順序表中,Zn(-0.76)比Fe(-0.44)活潑、Cu(+0.34)比Ag(+0.8)活潑,而在元素周期表中卻有26號Fe(183)的金屬性比30號Zn(218)強(二者處在同一周期內),29號Cu(180)的金屬性比47號Ag(176)更弱(二者處在同一主族)等。這也讓我們明白化學上許多貌似相互矛盾無法解釋的問題,實際上可能是兩個不同性質的問題,不要混淆?!?作者單位:江西省井岡山實驗學校)
□責任編輯:周瑜芽