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    在上一篇文章里,我們學(xué)習(xí)了金屬的物理性質(zhì),知道了它們既有共同的特點(diǎn),又有所差別;并知道這是由于金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)所引起的.那么,金屬的化學(xué)性質(zhì)是不是也有某些共同的特點(diǎn)呢?能否從理論上把它們概括起來呢?

    在學(xué)習(xí)化學(xué)的前面兩篇文章時(shí),我們?cè)?jīng)碰到過不少有關(guān)金屬的化學(xué)反應(yīng)。例如某些金屬跟非金屬,如氧、鹵素、硫、磷等直接化合生成鹽類的反應(yīng);某些金屬?gòu)乃崂?有些并從水中置換出氫氣的反應(yīng);某些金屬?gòu)牧硪环N金屬的鹽里把后者置換出來的反應(yīng);以及大部分金屬的氧化物是堿性的,它們的相應(yīng)水化物是堿類等等.從而,我們已經(jīng)有了一些關(guān)于金屬的化學(xué)性質(zhì)的具體知識(shí)。

    當(dāng)講到分子的形成時(shí),曾經(jīng)指出過:所有元素的原子的最外電子層,都有成為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的傾向.這種傾向引起了原子相互結(jié)合而形成分子,也就是發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),由于金屬原子的最外電子層上的電子數(shù)少,放出電子而使原子變成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的傾向性要比合電子的傾向性大,因此金屬原子容易放出電子而變成帶正電荷的陽離子,而且典型的金屬絕不與電子相結(jié)合.這就是金屬參加化學(xué)反應(yīng)時(shí)的特點(diǎn).例如：

                                        2e

2na+Cl2=2na+c1-

                                        4c

2mg+O2=2mg++0=

    我們知道離子化合物和極性記化合物,在水溶液里會(huì)電離成陰、陽離子.例如

Naci<--> Na++ C1-

CuSO4<-->Cu++SO4=

HC1<-->H++C1-

    在這些溶液里的陽離子,是對(duì)應(yīng)的金屬原子或氫原子放出電子后帶正電荷的質(zhì)點(diǎn).這些質(zhì)點(diǎn),如果碰到電子,當(dāng)然有

可能重新結(jié)合,成對(duì)應(yīng)的中性原子。

    前面已提過,金屬原子由于結(jié)構(gòu)的不完全相同,放出電子的傾向性的大小是不同的,活動(dòng)金屬放出電子的傾向要比不活動(dòng)的金屬?gòu)?qiáng).所以,如果有一種金屬,例如鋅,分別放進(jìn)上述的一些溶液里去,情況將會(huì)怎樣呢?

    從原子結(jié)構(gòu)來看,鋅原子放出電子的傾向要比銅原子、氫原子放出電子的傾向性大,而比鈉原子的弱.所以不難想象當(dāng)鋅分別放進(jìn)上述溶液后,就會(huì)把它自己的外層電子轉(zhuǎn)移到銅離子或氫離子上去,使它們結(jié)合電子后變成對(duì)應(yīng)的銅原子或氫原子,從溶液里析出;而鋅原子本身就變成了陽離子進(jìn)入溶液里去.用離子方程式來表示,就是:

                                               2e

Zn+Cu+++SO4=Zn++SO4=+Cu↓

                                               2e

Zn+2H++2Cl-=Zn+++2C1-+H2↑

    但是鋅在鈉離子的溶液中這種電子的轉(zhuǎn)移就不可能。

   這些例子說明了,金屬跟酸或鹽溶液所起的置換反應(yīng)的本質(zhì):就是比較活動(dòng)的金屬原子上的電子,轉(zhuǎn)移到氫離子活動(dòng)性較弱的金屬的離子上的過程。

    從上面一些具體例子來看,金屬參加化學(xué)成一還論是化合反應(yīng)或置換反應(yīng)—的特征都是放出電字而成牌西少子.所以我們可以給金屬下這樣的定義:一種元素,它的原子如果在化學(xué)反應(yīng)里容易放出電子而轉(zhuǎn)變成帶正電荷的離子,這種元素就叫做金屬.金屬原子不能結(jié)合電子,也就是

說,不能轉(zhuǎn)變成帶負(fù)電荷的離子.到此,我們對(duì)“金屬”這個(gè)概念有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。

     金屬活動(dòng)性順序金屬單質(zhì)參加化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是放出電子,那末,由于金屬原子結(jié)構(gòu)的不同,放出電子的難易程度有所不同,因此金屬參加化學(xué)反應(yīng)的活動(dòng)性自然也有所差別金屬愈容易放出電子,它就愈活動(dòng),跟其他物質(zhì)起反應(yīng)也愈劇烈;反之,不容易放出電子的金屬的活動(dòng)性就很小,它跟其他物質(zhì)起反應(yīng)就不容易,甚至沒有反應(yīng).所以我們可以利用各式各樣的反應(yīng),來比較各種金屬的相對(duì)活動(dòng)性程度.比如有人曾利用金屬跟金屬鹽溶液的置換反應(yīng),對(duì)金屬的活動(dòng)性進(jìn)行了研究.例如,前面提到的金屬鋅能從銅鹽溶液中置換岀銅;而不能從鈉鹽溶液中置換出鈉.這表示鋅的活動(dòng)性比銅大而比鈉小.這樣把各種金屬按照它們的化學(xué)活動(dòng)性的降低而排列成一個(gè)順序,稱做“金屬活動(dòng)性順序”：

   下面就是幾種常遇的金屬的活動(dòng)性順序：

       原子的活動(dòng)性逐漸減弱

----------------------------------------------------------->

         K, Na, Ca, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb, (H), Cu, Hg, Ag, Pt, Au           <-----------------------------------------------------------

         離子跟電子結(jié)合的能力逐漸減弱

    這里把氫也排在順序之中,因?yàn)樗谝欢ǔ潭壬险f具有類似金屬的性質(zhì),能從某些鹽溶液中置換出金屬,它的本身也能被很多金屬?gòu)乃崛芤褐兄脫Q出來.金屬活動(dòng)性順序能給我生們下列有關(guān)金屬在溶液中進(jìn)行反應(yīng)的一些知識(shí):

     (1)每一種金屬可以從排在它右面的金屬的鹽溶液中,置換出后者.反之,則不可能.二種金屬的排列位置相距越遠(yuǎn),置換愈容易,反應(yīng)速度愈快①

     例如,鋅能從鐵鹽溶液中置換出鐵,也能從銅鹽溶液中置換出銅,因?yàn)殍F和銅的排列位置都在鋅的右面.但鋅不能從鈉鹽的溶液中置換出鈉,因?yàn)殁c的位置在鋅的左面.并且,鋅置換銅的反應(yīng)比置換鐵快,因?yàn)殇\和銅的位置相距較遠(yuǎn).

     (2)上面的情況對(duì)氫氣(在大氣壓力下)也能適用.就是只有排在氫左面的金屬才能從稀酸溶液中置換出氫氣.位置愈左,置換能力愈強(qiáng).排在氫右面的金屬就不能從酸中置換出氫氣.

     例如,鉀、鈉等最前面的幾種金屬,在稀酸中置換氫的速度可達(dá)爆炸性的程度(有危險(xiǎn)!).它們?cè)诔叵赂材芷饎×业姆磻?yīng),置換出氫氣這是我們已經(jīng)知道的,但鎂、鋁、鋅等就必須在加熱情況下跟水才有反應(yīng);在常溫下只能跟酸起反應(yīng).位置在氫右面的,例如銅,則無論在什么情況下,都不能置換出氫.必須注意,銅跟氧化性酸的反應(yīng)例如跟硝酸反應(yīng),不是置換反應(yīng),生成物沒有氫氣的!此外,金屬活動(dòng)順序?qū)饘俑墙饘俚幕戏磻?yīng),大致上也是適用的.例如跟氧的化合反應(yīng)來說,鉀、鈉、鈣在常溫下就很易跟氧化合而成氧化物,因此我們只能用隔絕空氣的方法來保存它們,鎂、鋁、鋅等氧化雖較慢,但表面還是會(huì)很快

①置換反應(yīng)的速度和鹽溶液的濃度也有較大關(guān)系,特別對(duì)位置相近的金屬影響更大

生成一層氧化物.鐵、鎳、銅等,在常溫下的千燥空氣里就不易起氧化,能長(zhǎng)時(shí)間保持金屬的光澤.至于銀、鉑、金等,即使在加熱情況下也不會(huì)氧化.

    從上面的學(xué)習(xí),我們可以得出結(jié)論:金屬的化學(xué)性質(zhì),也同物理性質(zhì)一樣,有它們的共同特點(diǎn),就是在化學(xué)反應(yīng)中,金屬原子都是放出電子的.并且它們的活動(dòng)性有一定的規(guī)律,這和它們的原子結(jié)構(gòu)有一定的關(guān)系.