为什么书上说铜的金属性强于锌?书
这个问题问的好!这两种方法/理论,其实各有利弊;判断金属性的强弱,也是要根据具体的条件环境来判断的。分别来看。
“金属气态原子失去电子能力”和原子的外层电子排布有很大关系。比如Cu和Zn。 Cu是3d104s1,而Zn是3d104s2。Cu的4s1是单个,而Zn的4s2是成对的。显然掰开两个成对的电子要比电离一个孤电子难一些,需要的能量大一些,所以Cu的第一电离能的绝对值比Zn的小。 但这是Cu-->Cu+和Zn-->Zn+的比较。如果比较Cu-->Cu2+和Zn-->Zn2+,就需要用到第二电离能,那么就会发现,后者(Zn)比前者(Cu)更容易失去两个电子。如果比较第一电离能的话,A...全部
这个问题问的好!这两种方法/理论,其实各有利弊;判断金属性的强弱,也是要根据具体的条件环境来判断的。分别来看。
“金属气态原子失去电子能力”和原子的外层电子排布有很大关系。比如Cu和Zn。
Cu是3d104s1,而Zn是3d104s2。Cu的4s1是单个,而Zn的4s2是成对的。显然掰开两个成对的电子要比电离一个孤电子难一些,需要的能量大一些,所以Cu的第一电离能的绝对值比Zn的小。
但这是Cu-->Cu+和Zn-->Zn+的比较。如果比较Cu-->Cu2+和Zn-->Zn2+,就需要用到第二电离能,那么就会发现,后者(Zn)比前者(Cu)更容易失去两个电子。如果比较第一电离能的话,Ag应该比Cu还活泼,因为主量子数增大了,核最外层的电子离原子核远了,受到的引力约束小了,所以更容易失去了。
我的个人看法是,在主族元素(好像现在已经不用这个名词了吧)中,从上到下,第一电离能的变化比较规律,可以用来判断金属性,比如Cs>Rb>K>Na>H,Sn>Si>C,在副族/过渡元素区,第一电离能变化不太规律,主要与电子排布构型有很大关系,所以不适于用来判断金属性。
而且,电子电离能主要是用来研究原子的电子(层)排布的,不是用来研究金属性的。比如,我们发现K的第二电离能很大很大,而其第一电离能相对较小,我们就推测,金属K容易形成K+,而很难形成K2+,这和我们的试验观察一致,进而得知,失去的第1个电子和第2个电子不在同一能级上。
金属性强弱判断试验标志是单质与水或酸反应的难易,这个判断是根据实验现象来决定的,或者说根据事实。这个方法具有直观易操作的特点。Na和水反应燃烧,Zn和酸反应冒泡,Cu和非氧化性酸没有现象(不反应)。
但是这其实有个问题,就是如果两个金属和酸反应的现象是相同或者相近的时候,就不容易做出判断了,比如Ti/Zn/Fe/Ni都和酸反应,而Cu/Ag/Au都和酸不反应。你可以说,用金属置换的方法来解决。
我承认,那是个好方法,但是我们现在讨论的是这种“金属性强弱判断试验标志是单质与水或酸反应的难易”的方法,所以它有局限性。
对于金属置换反应,也是基于现象来判断的,也有局限性,比如反应现象不明显,原料/产物不溶解,条件平衡反应,其他副反应等等。
有些反应,比如金属A的氧化物和金属B反应,在某段温度下,可以得到AO+B,在某段温度下,可以得到A+BO,这主要是氧化物的晶型(能态)不同造成的,还和AB元素是否是亲氧元素有很大关系。
另外还请注意到,水相中的置换反应(扩展到包括和水或者酸的置换反应),其实对金属而言是两个过程(不妨用1价离子为例,不考虑温度溶解度等因素):
M -->M+ 电子电离能
M+ --> [M(H2O)x]+ 离子水和能
反应能否进行,是这两个过程的最终的结果。
综述,很难找到一种方法,解决“判断金属性强弱”的问题,各个方法都有利弊。于是,我们的策略就是“就事论事”,如果题目举出第一电离能的数据也只有这个数据,我们就承认,在真空中,Cu+比Zn+容易生成,这种条件下,Cu比Zn金属性强,虽然我们知道这种不同元素族之间的比较不合理;这里,只不过我们了解Cu/Zn,感情上说不过去,但如果遇到罕见的,比如比较La/Sm呢?如果遇到题目用Zn+H2SO4和Cu+H2SO4比较,我们就说Zn比Cu金属性强。
唉,悲哀啊。化学不像数学那么理性。收起