Metale forte active, active și inactive. Reacția cu apa. Înlocuirea hidrogenul din acizi. Reacția cu Oxigenul. Înlocuirea din compuși. Proprietăți electrochimice.

     Seria de activitate chimică (sau seria tensiunii metalelor) este o ordonare a metalelor în funcție de reactivitatea lor chimică, adică capacitatea de a pierde electroni și a forma ioni pozitivi (cationi).
     Cum se folosește seria?
• Un metal mai reactiv poate deplasa un metal mai puțin reactiv dintr-o soluție a sărurilor sale.
     o Exemplu: Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu (zincul îl înlocuiește pe cupru)
• Metalele de deasupra hidrogenului în serie reacționează cu acizi (HCl, H₂SO₄) și eliberează hidrogen gazos (H₂).

     Metalele foarte active sunt cele care:
• Cedează ușor electroni
• Reacționează violent cu apa sau cu acizii diluați
• Formează ioni pozitivi (cationi) rapid
• Se află în partea superioară a seriei de activitate
     Metale foarte active (cele mai reactive):
Potasiu	K	Reacționează exploziv cu apă, formează KOH + H₂
Sodiu	Na	Reacție rapidă cu apă, degajare de H₂
Calciu	Ca	Reacționează cu apă rece
Litiu	Li	Reacționează cu apă, dar mai lent decât Na și K
Rubidiu	Rb	Reacție explozivă cu apă
Cesiu	Cs	Extrem de reactiv – reacție violentă cu apă
     Exemplu de reacție cu apă (pentru K): 2K + 2H₂O → 2KOH + H₂↑
• Se formează hidroxid de potasiu (KOH)
• Se degajă hidrogen (H₂) – poate lua foc
     Reacții tipice ale metalelor foarte active:
1. Cu apă rece → formează bază + hidrogen
2. Cu acizi diluați → sare + hidrogen
3. Deplasare a altor metale din săruri
     Metalele foarte active, precum potasiul și sodiul, reacționează rapid cu apă și acizi, fiind capabile să înlocuiască aproape orice alt metal mai puțin reactiv din compușii săi.

Seria de activitate chimică a metalelor. Imagine © Cartdidact

Seria de activitate chimică a metalelor. Metale foarte active

     Metalele active sunt cele care:
• Reacționează cu acizi diluați, formând săruri și hidrogen
• Reacționează mai lent sau deloc cu apa rece, dar pot reacționa cu apa fierbinte
• Se află sub metalele foarte reactive în seria de activitate chimică
     Exemple de metale active:
Aluminiu Al	Reacționează cu acizi; pelicula de oxid îl protejează temporar
Zinc	Zn	Reacționează ușor cu acizi diluați
Fier	        Fe	Reacționează cu acizi și formează săruri ferice/feroase
     Exemplu de reacție: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑ (zinc + acid clorhidric → clorură de zinc + hidrogen)
     Metalele active, precum aluminiul, zincul și fierul, reacționează cu acizi, iar unele chiar cu apă fierbinte, fiind suficient de reactive pentru a înlocui alte metale mai puțin reactive din săruri.

Metalele active. Imagine © Cartdidact

Metalele active (reactive, dar mai puțin violente decât cele foarte active)

     Metalele inactive sunt metale care reacționează greu sau deloc cu:
•	Apa
•	Acizi diluați
•	Aer (oxigen) – nu se oxidează ușor
     Ele se află după hidrogen în seria de activitate chimică, ceea ce înseamnă că nu pot înlocui hidrogenul din acizi și nu formează spontan săruri.
     Exemple de metale inactive (nobile):
Cupru	Cu	Nu reacționează cu acizi diluați simpli
Mercur	Hg	Reacționează greu; formează amalgamuri
Argint	Ag	Nu reacționează cu acizi obișnuiți
Platină	Pt	Extrem de inertă chimic
Aur	       Au	Nu se oxidează, nu reacționează cu acizi simpli
    Exemplu (cuprul NU reacționează):
Cu + HCl → ✖ (nicio reacție)
     Dar poate reacționa cu oxidanți puternici (ex: acid azotic concentrat):
3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O
     Metalele inactive, ca aurul, argintul și cuprul, sunt rezistente la coroziune și oxidație, fiind adesea folosite în bijuterii și contacte electrice datorită stabilității lor chimice.

Metalele inactive. Imagine © Cartdidact

Metalele inactive (nobile sau slab reactive)

     Metalele reacționează diferit cu apa rece, apa fierbinte sau aburul, în funcție de locul lor în seria de activitate.
     Clasificare în funcție de reacția cu apa:
Foarte reactive: K, Na, Li, Rb, Cs, Ca – Reacționează cu apă rece rapid, degajând H₂ și formând hidroxizi
Reactive moderate: Mg – Reacționează lent cu apă fierbinte, mai rapid cu abur
Reacționează cu abur: Al, Zn, Fe, Sn, Pb – Nu reacționează cu apă rece, dar pot reacționa cu abur la temperaturi mari
Inerte față de apă: Cu, Hg, Ag, Pt, Au – Nu reacționează cu apa, nici rece, nici caldă, nici abur
     Exemple de reacții:
1. Potasiu cu apă: 2K + 2H₂O → 2KOH + H₂↑ → reacție violentă, hidroxid de potasiu + hidrogen
2. Calciu cu apă: Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂↑ → reacție rapidă, degajare de bule de H₂
3. Fier cu abur (la roșu): 3Fe + 4H₂O(g) → Fe₃O₄ + 4H₂↑ → reacționează doar cu abur fierbinte, nu cu apă lichidă
     Cu cât un metal este mai sus în seria de activitate, cu atât reacționează mai ușor cu apa, chiar rece.
     Metalele aflate sub zinc nu reacționează cu apa în condiții obișnuite.

Reacția metalelor cu apa

     Metalele pot reacționa cu acizi diluați (de ex. HCl, H₂SO₄), înlocuind atomii de hidrogen din acid și formând o sare sau hidrogen gazos (H₂).
     Reacție generală: Metal + Acid diluat → Sare + H₂↑
     Exemplu: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑ (zincul înlocuiește hidrogenul și formează clorură de zinc + hidrogen)
Metale care pot înlocui hidrogenul: (situate înaintea hidrogenului în seria de activitate):
Foarte reactive	K, Na, Ca, Li	        Reacționează violent
Reactive	        Mg, Al, Zn, Fe	Reacționează moderat
Mai puțin reactive	Ni, Sn, Pb	Reacție lentă
Aceste metale pot înlocui hidrogenul din acizi.

Metale care NU înlocuiesc hidrogenul (după hidrogen în seria de activitate): 
Cupru	(Cu), Mercur	(Hg), Argint	(Ag), Aur (Au), Platină	(Pt).
     Numai metalele aflate deasupra hidrogenului în seria de activitate chimică pot înlocui hidrogenul din acizi, formând o sare și eliberând hidrogen gazos.

Înlocuirea hidrogenul din acizi

     Când metalele reacționează cu oxigenul (din aer sau pur), se formează oxizi de metal. Reacția depinde de locul metalului în seria de activitate chimică – cu cât metalul este mai activ, cu atât reacția are loc mai ușor.
     Reacție generală: Metal + O₂ → Oxid de metal
     Clasificare în funcție de reactivitate:
Foarte reactive: K, Na, Ca, Mg – Reacționează spontan la aer, formează oxizi rapid
Reactive: Al, Zn, Fe – Reacționează la încălzire, formează oxizi
Puțin reactive: Cu, Hg, Pb – Reacționează lent, la temperaturi mai ridicate
Nobile (inactice): Ag, Pt, Au – Nu reacționează cu oxigen nici la încălzire
     Exemple de reacții:
1. Magneziu cu oxigen: 2Mg + O₂ → 2MgO → flacără albă strălucitoare, oxid de magneziu
2. Fier cu oxigen: 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃ → oxid de fier (rugina roșcată)
3. Cupru cu oxigen (încet): 2Cu + O₂ → 2CuO → oxid de cupru (negru), reacție lentă
     Metalele foarte reactive reacționează ușor cu oxigenul chiar la temperatura camerei, formând oxizi stabili, în timp ce metalele nobile (ex: aurul, platina) nu se oxidează, motiv pentru care sunt folosite în bijuterii.

Reacția cu oxigenul

     Un metal mai activ (mai sus în seria de activitate chimică) poate înlocui un metal mai puțin activ (mai jos în serie) din săruri (cloruri, sulfați etc.) și oxizi prin reacții chimice simple.
     Reacție tipică de înlocuire dintr-o sare: 
Metal₁ (mai activ) + Sarea Metal₂ → Metal₂ + Sarea Metal₁
     Exemplu: Zincul înlocuiește cuprul din sulfat de cupru: Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu. Zincul e mai activ decât cuprul → îl înlocuiește
Reacție care NU are loc: Cu + ZnSO₄ → nicio reacție. Cuprul este mai puțin activ decât zincul → nu îl poate înlocui.
Reacții posibile și imposibile:
Mg + CuSO₄ → MgSO₄ + Cu	– Magneziul e mai activ decât cuprul
Fe + AgNO₃ → Fe(NO₃)₃ + Ag	 – Fierul e mai activ decât argintul
Ag + Fe(NO₃)₃ → ✖ – Argintul nu poate înlocui fierul
Zn + Pb(NO₃)₂ → Zn(NO₃)₂ + Pb – Zincul e mai activ decât plumbul

     Un metal poate înlocui un alt metal dintr-un compus doar dacă este mai sus în seria de activitate chimică. Este un principiu fundamental al reacțiilor de dislocuire (substituție simplă).

 Înlocuirea din compuși

     Proprietățile electrochimice reflectă tendința metalelor de a ceda electroni, adică de a se oxida și a forma ioni pozitivi (cationi). Aceste proprietăți sunt corelate direct cu poziția metalului în seria de activitate.
     Legătura cu reacțiile redox și pilele electrochimice:
• Metalele mai reactive se oxidează ușor → reduc alte substanțe
• Sunt buni agenți reducători
• În pile electrice, dau electrozi negativi (anodul)
     Tendința de oxidare (electronegativitate mică):
K (potasiu)	K → K⁺ + e⁻	−2,93
Na (sodiu)	Na → Na⁺ + e⁻	−2,71
Mg	                Mg → Mg²⁺ + 2e⁻	−2,37
Zn	                Zn → Zn²⁺ + 2e⁻	−0,76
Fe	                Fe → Fe²⁺ + 2e⁻	−0,44
H₂*	                2H⁺ + 2e⁻ → H₂ ()	0,00
Cu	                Cu → Cu²⁺ + 2e⁻	+0,34
Ag	                Ag → Ag⁺ + e⁻	+0,80
Au	                Au → Au³⁺ + 3e⁻	+1,50
* H₂ – standard de comparație
Interpretare:
• Cu cât E⁰ este mai negativ, cu atât metalul este mai reactiv, deci:
    o se oxidează ușor
    o are proprietăți electrochimice puternice
• Metalele cu potențiale pozitive (ex: Cu, Ag, Au) sunt slabi agenți reducători → nu reacționează ușor
     Metalele aflate mai sus în seria de activitate au potențiale standard de oxidare mai negative, ceea ce înseamnă că se oxidează mai ușor și sunt buni donatori de electroni în reacții electrochimice.