Page 10 - No23

BEKÖSZÖNŐ
A FÉMEK REAKTIVITÁSA

A változások irányát kijelölő II. főtétel
alapján, mely szerint a spontán folyamatok
esetén a teljes entrópia-változás mindig
pozitív, belátható, hogy a rendszer
szabadenergia-változása csak negatív lehet;

több lépésben jut el mindkét fém. illusztrálja az alábbi ábra, a táblázatban
(piros színű nyilak energia-felvételt, a megadott moláris standard kohéziós
A REAKTIVITÁS MÉRTÉKE kékek energia-leadást jelölnek) szabadentalpiák ΔG M (s g), gázfázisú
A bemutatott spontán helyettesítési Két fém közül az lesz reaktívabb, ionizációs energiák Ie (M(g) M (g))
++
reakciókban az egyik fém M1 atomjai, amelynek oxidációjához kevesebb és moláris standard hidratációs
rendezett kristályos szilárdfázisból kilépve energiára van szükség (könnyebben, megy szabadentalpiák ΔG (M M (aq))
++
++
atomizálódtak, (szublimáció), majd oldatba), mint a másik fém. alapján.
vegyértékelektronjaikat leadva Megjegyezzük, hogy a moláris standard
ionizálódtak és jóval kevésbé rendezett hidratációs szabadentalpiákat a táblázatok
állapotú oldatfázisba kerültek, ahol a konvencionálisan ΔG konv , a proton
kationjaik (pozitív töltések) az oldat A fémek eltérő reakcióképességét egyrészt hidratációs szabadentapiájához képest
vízmolekuláival rövidtávon rendezett kohéziós szabadentalpiáik , másrészt a adják meg. Emiatt a táblázatokban ez
hidrátburkot képezve, hidratálódtak. A vizes fázisú ionizációs szabadentalpiáik utóbbi szerepel zérus referenciapontként.
két utóbbi összegét vizes fázisú okozza. Miután 1998-ban klaszter kísérletekben
ionizációnaknevezzük. A folyamatot A vizes fázisú ionizációs energia analógja meghatározták a proton abszolút
kísérő szabadenergia- változás: a gázfázisú ionizációs energiának. hidratációs szabadentalpiáját (Tissandier
A kohéziós energiák az atomizálási vagy a et al), amelynek értéke ΔG(H (aq))= -1105
+
szublimációs szabadentalpiákból, a vizes kJ/mol-nak adódott, az ionok abszolút
fázisú ionizációs energiák a gázfázisú moláris hidratációs szabadentalpiája is
A másik fém (M2) anionjai a fordított utat ionizációs energiák és a hidratációs meghatározható;
járták be. Az oldat vízmolekuláival szabadentalpiák összegeként számíthatók.
kialakított hidrátburkaikat leadva A szükséges szabadentalpiák és ionizációs
dehidratálódtak, elektronokat felvéve energiák tankönyvek táblázataiban és
fématomokká rekombinálódtak, majd termokémiai adatbázisokban találhatók ahol n, a kationok töltéseinek száma.
végül megszilárdulva kristályosodtak és standard állapotban 298,3 K (25 ℃)
kiváltak. hőmérsékleten és 10 Pa (1atm)
5
nyomáson.
Példaként elemezzük a cink és a réz
oxidációjának energetikai viszonyait.

Nulla referencia pontként válasszuk a
fématomok kölcsönhatásmentes A táblázatban az ionok ΔGabs(M hidr)
++(
gázállapotát G M (gáz)=0. Viszonyítsuk abszolút hidratációs szabadentalpiái
ehhez a referenciaponthoz a szerepelnek.
szabadentalpia változásokat. A szilárd Látható, hogy az M(s)->M (s) oxidációs
++
fémek kohéziós energiája ekkor a reakció során mindkét fém teljes
szublimációs szabadentalpiájuk negatív szabadentalpia-változása pozitív, tehát a
Ha a két folyamat egymás mellett előjellel. A két elektron leadása miatt az szilárd-fázisból oldatfázisba történő
spontán lejátszódik, (a bemutatott ionizációs energia, az első és a második átmenethez energia szükséges
kísérletek) a két fém szabadenergia- elektron ionizációs energiájának összege ΔG(s->aq) >0. A fordított irányú változás
változásainak különbsége negatív érték lesz. során viszont energia szabadul fel
lesz. A kezdeti állapotból a végállapotba Az oxidáció energetikai viszonyait ΔG(aq ->s) <0.

10 23. SZÁM, 2020. ÉVFOLYAM 1. SZÁM KÉMIAI PANORÁMA