محتويات
ما هي سلسة النشاط الكيميائي؟
سلسلة النشاط الكيميائي (بالإنجليزية: The reactivity series)، ويطلق عليها أيضًا سلسلة التفاعلية[١]، هي سلسلة تمّ ترتيب العناصر الكيميائية بحيث تُقدّم معرفة بإمكانية حدوث تفاعل معيّن عند وضع هذه العناصر في محلول معيّن سواء كان هذا المحلول هو الماء أو أي محلول حمضي أو محلول أيوني[٢]، أو إمكانية استبدال أيونات العناصر بأيون الهيدروجين عند تفاعلها مع الماء والمحاليل الحمضية[١]، وقد رُتّبت العناصر في هذه السلسلة ترتيبًا تنازليًا، حيث أنّ العناصر الموجودة في الأسفل هي الأقل قدرة على التفاعل والموجودة في الأعلى هي الأكثر نشاطًا.[٢]
معنى متسلسلة النشاط الكيميائي: هي سلسلة تحتوي العناصر الكيميائية مرتّبة من الأكثر تفاعلًا إلى الأقل.
عناصر سلسلة النشاط الكيميائي
كيف يتم ترتيب المعادن الشهيرة والهالوجينات في سلسلة النشاط الكيميائي؟
تتكوّن سلسلة النشاط الكيميائي من المعادن المختلفة والهالوجينات، ويتم ترتيب سلسلة النشاط الكيميائي للفلزات كما يلي:
المعادن
يمكن أن تحلّ المعادن مكان المعادن الأخرى في التفاعلات، ويسمى هذا النوع من التفاعلات بتفاعل الاستبدال، وتحدث عملية الاستبدال حسب ترتيب سلسلة النشاط الكيميائي، فيحلّ العنصر الأكثر تفاعلًا مكان العنصر الأقل تفاعلًا، وقد تحل هذه أيونات محل أيون الهيدروجين عند تفاعلها مع الماء، وتترتّب المعادن من الأعلى للأقل حسب الجدول الآتي:[٣]
العنصر | الرمز الكيميائي | التفاعلات | الأيون[٤] |
الليثيوم | Li | تتفاعل مع الماء، وتحل محلّ الهيدروجين. | Li+ |
K | تتفاعل مع الماء، وتحل محلّ الهيدروجين. | K+ | |
الباريوم | Ba | تتفاعل مع الماء، وتحل محلّ الهيدروجين. | Ba+2 |
السترونشيوم | Sr | تتفاعل مع الماء، وتحل محلّ الهيدروجين. | Sr+2 |
الكالسيوم | Ca | تتفاعل مع الماء، وتحل محلّ الهيدروجين. | Ca+2 |
الصوديوم | Na | تتفاعل مع الماء، وتحل محلّ الهيدروجين. | Na+ |
المغنيسيوم | Mg | تتفاعل مع بخار الماء وتحل محل الهيدروجين. | Mg+2 |
الألمنيوم | Al | تتفاعل مع بخار الماء وتحل محل الهيدروجين. | Al+3 |
الخارصين | Zn | تتفاعل مع بخار الماء وتحل محل الهيدروجين. | Zn+2 |
الكروم | Cr | تتفاعل مع بخار الماء وتحل محل الهيدروجين. | Cr+2, Cr+3 |
الحديد | Fe | تتفاعل مع بخار الماء وتحل محل الهيدروجين. | Fe+2, Fe+3 |
كادميوم | Cd | تتفاعل مع بخار الماء وتحل محل الهيدروجين. | Cd+2 |
كوبلت | Co | تتفاعل مع المواد الحمضية وتحل محل الهيدروجين، ولا يمكنها التفاعل مع الماء. | Co+2, Co+3 |
النيكل | Ni | تتفاعل مع المواد الحمضية وتحل محل الهيدروجين، ولا يمكنها التفاعل مع الماء. | Ni+2 ,Ni+2 |
القصدير | Sn | تتفاعل مع المواد الحمضية وتحل محل الهيدروجين، ولا يمكنها التفاعل مع الماء. | Sn+4 ,Sn+2 |
الرصاص | Pb | تتفاعل مع المواد الحمضية وتحل محل الهيدروجين، ولا يمكنها التفاعل مع الماء. | Pb+2, Pb+4 |
الهيدروجين | H2 | H+ | |
النحاس | Cu | غير قادرة على التفاعل مع الماء ولا المواد الحمضية. | Cu+2, Cu+ |
الزئبق | Hg | غير قادرة على التفاعل مع الماء ولا المواد الحمضية. | Hg+2 |
الفضة | Ag | غير قادرة على التفاعل مع الماء ولا المواد الحمضية. | Ag+ |
البلاتينيوم | Pt | غير قادرة على التفاعل مع الماء ولا المواد الحمضية. | Pt+2, Pt+4 |
الذهب | Au | غير قادرة على التفاعل مع الماء ولا المواد الحمضية. | Au+, Au+3 |
الهالوجينات
يمكن للفلور أن يحل محلّ أي هالوجين آخر في التفاعلات وذلك لقوة تفاعله[٥]، ولذا يوضع كأول هالوجين في ترتيب سلسلة النشاط الكيميائي، وتترتب الهالوجينات في السلسلة حسب الجدول الآتي: [٣]
العنصر | رمزه الكيميائي | التفاعلات | الأيون[٤] |
الفلور | F | يحل محل الكلور والبروم واليود في التفاعلات. | F- |
الكلور | Cl | يحل محل البروم واليود في التفاعلات. | Cl- |
البروم | Br | يحل محل اليود في التفاعلات. | Br- |
اليود | I | لا يحل محل الهالوجينات التي تعلوه. | I- |
يمكن للعناصر سواء الفلزات أو الهالوجينات التفاعل وأن تحل محلّ غيرها من العناصر الأقل نشاطًا حسب سلسلة النشاط الكيميائي، حيث تمّ ترتيب العناصر من الأعلى نشاطًا إلى الأقل في هذه السلسلة، ولا يمكن لعنصر يقع في الأسفل أن يحل محلّ عنصر يعلوه في تفاعلات الاستبدال مطلقًا.
أمثلة على سلسلة النشاط الكيميائي
كيف يمكن معرفة حدوث تفاعل كيميائي بالاعتماد على سلسلة النشاط الكيميائي؟
من الأمثلة على التفاعلات الكيميائية التي يمكن التنبؤ بحدوثها بالاعتماد على سلسلة النشاط الكيميائي للعناصر ما يلي:
مثال 1:
وضّح كيف يتم التفاعل الآتي بالاعتماد على سلسلة النشاط الكيميائي: Na(S) + H2O(L).[٦]
الحل:
2Na(S) + 2H2O(L) → 2NaOH(aq) + H2(g)
بما أن الصوديوم من العناصر التي تتفاعل مع الماء، فسيتم ملاحظة استبدال الصوديوم محل الهيدروجين في الماء، لإنتاج هيدروكسيد الصوديوم وغاز الهيدروجين.[٦]
مثال 2:
بيّن فيما إذا كان التفاعل الآتي سيحدث أم لا مع توضيح السبب: Ni(s)+Fe(NO3)3(aq).[٣]
الحل:
لن يحدث تفاعل كيميائي، وذلك لأن النيكل يقع أسفل الحديد في سلسلة النشاط الكيميائي وبالتالي لا يمكن له أن يحلّ محله في المحلول.
يتم الاعتماد على سلسلة النشاط الكيميائي في العديد من التفاعلات لمعرفة إمكانية حدوث التفاعل من عدمه، سواء في تفاعلات الماء أو الاستبدال في المحاليل الحمضية.
ما أبرز مزايا سلسلة النشاط الكيميائي؟
من أبرز مزايا سلسلة النشاط الكيميائي ما يلي:[٧]
- تترتب العناصر في السلسلة من الأعلى نشاطًا إلى الأقل.
- أول مجموعة عناصر في السلسلة تُطلِق غاز الهيدروجين عند تفاعلها مع الماء أو بخار الماء وتكوّن هيدروكسيدات.
- العناصر التي تلي المجموعة الأولى السابقة تتفاعل فتطلق غاز الهيدروجين وتكوّن الأكاسيد.
- العناصر في المجموعة الثالثة في السلسلة تطلق غاز الهيدروجين وتحل محله في الأحماض المختلفة.
- آخر مجموعة من المعادن في سلسلة النشاط الكيميائي تتميز بوجودها في الطبيعة بشكل حر غالبًا.
يكون ترتيب متسلسلة النشاط الكيميائي على شكل مجموعات، تشترك كل مجموعة منها بطريقة تفاعل معينة تميّزها عن غيرها.
ما أهم استخدامات سلسلة النشاط الكيميائي؟
من أهم استخدامات سلسلة النشاط الكيميائي ما يلي:
- التنبّؤ بحدوث التفاعلات: تستخدم سلسلة النشاط الكيميائي في معرفة إمكانية حدوث تفاعلات الاستبدال والحصول على مواد خام من المحاليل.[٧]
- حاويات الماء: تحديد المعادن الممكن استخدامها في حفظ وتخزين المياه أو الكؤوس المختلفة.[٨]
- تحديد الهيدروكسيات المتكوّنة: التفاعلات المكوّنة للهيدوكسيات هي التفاعلات التي تتم بين الماء والعناصر التي تقع في بداية السلسلة، مثل؛ الليثيوم والبوتاسيوم.[٧]
- تحديد الأكاسيد المتكوّنة: التفاعلات المكوّنة للأكاسيد هي التفاعلات التي تتم بين الماء والعناصر من المغنيسيوم إلى الكادميوم.[٧]
- تحديد التفاعلات التي تطلق غاز الهيدروجين: هي العناصر التي تقع فوق الهيدروجين في سلسلة النشاط الكيميائي فتحلّ محله عند تفاعلها مع الماء.[٧]
تكمُن أهمية سلسلة النشاط الكيميائي في التنبؤ بإمكانية حدوث تفاعل الاستبدال، مع تحديد المواد المتكوّنة واحتمالية إطلاق غاز الهيدروجين في حال حدوث التفاعل.
المراجع
- ^ أ ب "Reactivity Series Definition in Chemistry", thoughtco. Edited.
- ^ أ ب "Metal Activity Series", dept.harpercollege. Edited.
- ^ أ ب ت "7.11: The Activity Series", libretexts. Edited.
- ^ أ ب "Common Ionic States of the Elements", WESTERN OREGON UNIVERSITY. Edited.
- ↑ "Halogen", britannica. Edited.
- ^ أ ب "Reactivity Series of Metals", toppr. Edited.
- ^ أ ب ت ث ج "Activity Series of Metals: Predicting Reactivity", thoughtco. Edited.
- ↑ "16.5: The Activity Series- Predicting Spontaneous Redox Reactions", libretexts. Edited.
