Deret reaktivitas

Dalam pengenalan ilmu kimia, deret reaktivitas atau deret aktivitas adalah suatu deret empiris, hasil perhitungan, dan suatu analisis struktural sederet logam, menurut "reaktivitas"nya dari tinggi ke rendah. Ini digunakan untuk merangkum informasi tentang reaksi logam dengan asam dan air, reaksi pengusiran berganda dan ekstraksi logam dari bijihnya.

Tabel

Logam	Ion	Reaktivitas	Extraction
Sesium Cs	Cs+	bereaksi dengan air dingin	elektrolisis
Fransium Fr	Fr+
Rubidium Rb	Rb+
Kalium K	K+
Natrium Na	Na+
Litium Li	Li+
Barium Ba	Ba2+
Radium Ra	Ra2+
Stronsium Sr	Sr2+
Kalsium Ca	Ca2+
Magnesium Mg	Mg2+	bereaksi sangat lambat dengan air dingin, tetapi sangat hebat dengan asam
Berilium Be	Be2+	bereaksi dengan asam
Aluminium Al	Al3+
Titanium Ti	Ti4+	bereaksi dengan asam mineral pekat	ekstraksi pirometalurgi menggunakan magnesium, atau logam alkali lainnya, hydrogen atau kalsium dalam proses Kroll
Mangan Mn	Mn2+	bereaksi dengan asam	melebur dengan karbon
Seng Zn	Zn2+
Kromium Cr	Cr3+		reaksi aluminotermal
Besi Fe	Fe2+		melebur dengan karbon
Kadmium Cd	Cd2+
Kobalt Co	Co2+
Nikel Ni	Ni2+
Timah Sn	Sn2+
Timbal Pb	Pb2+
Antimon Sb	Sb3+	dapat bereaksi dengan beberapa asam oksidator	panas atau ekstraksi fisik
Bismut Bi	Bi3+
Tembaga Cu	Cu2+
Wolfram W	W3+
Raksa Hg	Hg2+
Perak Ag	Ag+
Emas Au	Au3+
Platina Pt	Pt4+

Dari bawah ke atas, logam mengalami:

• peningkatan reaktivitas;
• lebih mudah kehilangan elektron untuk membentuk ion positif;
• lebih cepat mengalami korosi atau karat;
• memerlukan lebih banyak energi (dan metode yang berbeda) untuk memisahkan dari bijihnya;
• semakin kuat sifat reduktornya (donor elektron).

Mendefinisikan reaksi

Tidak ada cara yang unik dan konsisten untuk mendefinisikan deret reaktivitas, tetapi sudah menjadi hal yang umum untuk menggunakan tiga macam reaksi di bawah, sebagian besar dapat dilakukan di laboratorium SMA (minimal demonstrasi).

Reaksi dengan air dan asam

Logam yang paling reaktif, seperti natrium, akan bereaksi dengan air dingin menghasilkan hidrogen dan hidroksida logam:

2 Na (s) + 2 H₂O (l) →2 NaOH (aq) + H₂ (g)

Logam di bagian tengah deret reaktivitas, seperti besi, akan bereaksi dengan asam seperti asam sulfat (tetapi tidak dengan air pada temperatur normal) menghasilkan hidrogen dan garam logam, seperto besi(II) sulfat:

Fe (s) + H₂SO₄ (l) → FeSO₄ (aq) + H₂ (g)

Terdapat beberapa ambiguitas pada batas antar kelompok. Magnesium, aluminium dan seng dapat bereaksi dengan air, tetapi reaksi biasanya sangat lambat kecuali sampel logam dipersiapkan secara khusus untuk menghilangkan lapisan oksida di permukaannya yang menutupi logam selebihnya. Tembaga dan perak bereaksi dengan asam nitrat; tetapi karena asam nitrat adalah suatu asam oksidator, oksidatornya bukanlah ion H⁺ sebagaimana asam normal, tetapi ion NO₃⁻.

Reaksi pengusiran tunggal

Sebuah paku besi yang diletakkan dalam larutan tembaga(II) sulfat akan segera berubah warna karena deposit logam tembaga dan besi diubah menjadi besi(II) sulfat:

Fe (s) + CuSO₄ (aq) → Cu (s) + FeSO₄ (aq)

Secara umum, suatu logam dapat menggantikan logam yang lebih rendah dalam deret reaktivitas: logam yang lebih tinggi mereduksi ion-ion logam yang lebih rendah. Ini digunakan dalam reaksi termit ((Inggris): thermite reaction) untuk preparasi besi metalik jumlah kecil, dan dalam proses Kroll untuk preparasi titanium (Ti berada pada tingkat yang sama dengan Al dalam deret reaktivitas). Sebagai contoh, aluminium akan mereduksi besi(III) oksida menjadi besi, dan berubah menjadi aluminium oksida pada proses:

Al (s) + Fe₂O₃ (s) → Fe (s) + Al₂O₃ (s)

Dengan cara yang sama, magnesium dapat digunakan untuk mengekstraksi titanium dari titanium klorida, membentuk magnesium klorida melalui proses:

2 Mg (s) + TiCl₄ (l) → Ti (s) + 2 MgCl₂ (s)

Namun, faktor lain dapat mempengaruhi, seperti persiapan kalium metalik melalui reduksi kalium klorida dengan natrium pada 850 °C. Meskipun natrium lebih rendah daripada kalium dalam deret reaktivitas, reaksi dapat berlangsung karena kalium lebih volatil, dan didistilasi dari campuran.

Na (g) + KCl (l) → K (g) + NaCl (l)

Perbandingan dengan potensial elektrode standar

Deret reaktivitas kadang ditulis terbalik menurut potensial elektrode standar, yang dikenal juga sebagai "deret elektrokimia":

Li > K > Sr > Ca > Na > Mg > Al > Mn > Zn > Cr(III) > Fe > Cd > Co > Ni > Sn > Pb > H > Cu > Ag > Hg > Pd > Ir > Pt > Au

Posisi litium dan natrium berubah dalam deret ini; emas dan platina juga dibalik, meskipun pembalikan ini praktis kurang signifikan karena kedua logam ini sangat tidak reaktif.

Potensial elektrode standar lebih menawarkan suatu pengukuran kuantitatif daya suatu pereduksi, daripada pemikiran kualitatif deret reaktivitas lainnya. Namun, ini hanya berlaku pada kondisi standar: terutama, hanya berlaku untuk reaksi dalam larutan air. Meskipun dengan syarat ini, potensial elektrode litium dan natrium – dan juga posisi mereka dalam deret elektrokimia – menunjukkan anomali. Urutan reaktivitas, seperti ditunjukkan oleh reaksi hebat dengan air atau laju perkaratan logam di udara, adalah

kalium > natrium > litium > logam alkali tanah,

sama seperti urutan terbalik energi ionisasi (fasa gas). Ini dibuktikan dengan ekstraksi logam litium dengan elektrolisis campuran eutektik litium klorida dan kalium klorida: ternyata logam litium yang terbentuk di katode, bukan kalium.

Pranala luar

• Science Line Chemistry