سری فعالیت فلزات، یک ابزار تجربی است که در شیمی برای پیش‌بینی نتایج واکنش‌های جانشینی (displacement reactions) و همچنین بررسی میزان واکنش‌پذیری فلزات با آب و اسیدها در واکنش‌های جایگزینی و استخراج کانی‌ها به کار می‌رود. این سری به ما کمک می‌کند تا پیش‌بینی کنیم یک فلز خاص در واکنش با سایر مواد چگونه عمل خواهد کرد. به عبارت دیگر، با استفاده از سری فعالیت فلزات می‌توان واکنش‌های مشابه را با فلزات مختلف پیش‌بینی کرد و میزان تمایل آن‌ها به شرکت در واکنش‌های شیمیایی را سنجید. این مفهوم به ویژه در درک و کنترل فرآیندهای شیمیایی در صنعت و آزمایشگاه بسیار حائز اهمیت است.

بررسی جدول سری فعالیت فلزات

سری فعالیت فلزات، جدولی است که فلزات را بر اساس کاهش واکنش‌پذیری نسبی آن‌ها مرتب می‌کند. فلزات بالایی جدول، واکنش‌پذیرتر از فلزات پایینی هستند. به عنوان مثال، هم منیزیم و هم روی می‌توانند با یون‌های هیدروژن واکنش داده و گاز هیدروژن را از محلول آزاد کنند:

Mg(s) + 2 H+(aq) → H2(g) + Mg2+(aq)

Zn(s) + 2 H+(aq) → H2(g) + Zn2+(aq)

هر دو فلز با یون‌های هیدروژن واکنش می‌دهند، اما منیزیم همچنین می‌تواند یون‌های روی را در محلول جابجا کند:

Mg(s) + Zn2+ → Zn(s) + Mg2+

این نشان می‌دهد که منیزیم واکنش‌پذیرتر از روی است و هر دو فلز واکنش‌پذیرتر از هیدروژن هستند. این واکنش جابجایی را می‌توان برای هر فلزی که در جدول پایین‌تر از منیزیم قرار دارد استفاده کرد. هرچه فاصله بین دو فلز در جدول بیشتر باشد، واکنش شدیدتر خواهد بود. افزودن فلزی مانند مس به یون‌های روی، روی را جابجا نمی‌کند زیرا مس در جدول پایین‌تر از روی قرار دارد.

پنج عنصر اول جدول (لیتیوم، پتاسیم، استرانسیم، کلسیم، سدیم) فلزات بسیار واکنش‌پذیری هستند که با آب سرد، آب گرم و بخار واکنش داده و گاز هیدروژن و هیدروکسیدها را تشکیل می‌دهند.

چهار فلز بعدی (منیزیم تا کروم) فلزات فعالی هستند که با آب گرم یا بخار واکنش داده و اکسیدها و گاز هیدروژن خود را تشکیل می‌دهند. تمام اکسیدهای این دو گروه از فلزات در برابر احیا توسط گاز H2 مقاوم هستند.

شش فلز از آهن تا سرب، هیدروژن را از اسیدهای هیدروکلریک، سولفوریک و نیتریک جابجا می‌کنند. اکسیدهای آن‌ها را می‌توان با حرارت دادن با گاز هیدروژن، کربن و مونوکسید کربن احیا کرد.

تمام فلزات از لیتیوم تا مس به راحتی با اکسیژن ترکیب می‌شوند و اکسیدهای خود را تشکیل می‌دهند. پنج فلز آخر (جیوه، نقره، پالادیوم، پلاتین، طلا) به صورت آزاد در طبیعت یافت می‌شوند و اکسید کمی دارند. اکسیدهای آن‌ها از طریق مسیرهای جایگزین تشکیل می‌شوند و به راحتی با حرارت تجزیه می‌شوند.

جدول سری فعالیت فلزات به خوبی برای واکنش‌هایی که در دمای اتاق یا نزدیک به آن و در محلول‌های آبی رخ می‌دهند، کار می‌کند.

سری فعالیت فلزات