属失电子的时机与其原子结构、化学环境及外界条件密切相关,主要可分为下面内容五类情况:
一、基于元素周期律的规律
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期表中的位置
- 同周期金属:从左到右,原子半径减小,核电荷增加,失电子能力逐渐减弱。例如,第三周期的Na(易失电子)比Al更难失电子。
- 同主族金属:从上到下,原子半径增大,失电子能力增强。如碱金属中,K比Na更易失电子。
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属活动性顺序表
- 金属活动性越强的金属(如K、Na),越容易自发失电子。例如,*暴露在空气中会迅速氧化生成Na?。
二、化学反应中的失电子行为
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酸/水反应
- 金属与非氧化性酸(如稀盐酸)或水接触时,若其还原性足够强(如Fe、Zn),会通过失去电子被氧化。例如:
\[ \textZn} \rightarrow \textZn}^2+} + 2e^- \]
同时伴随析氢或吸氧腐蚀。
- 金属与非氧化性酸(如稀盐酸)或水接触时,若其还原性足够强(如Fe、Zn),会通过失去电子被氧化。例如:
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化学腐蚀
- 在电解质溶液中形成原电池时,较活泼金属作为负极失电子。例如钢铁在潮湿环境中,铁(负极)失电子生成Fe2?,碳(正极)附近发生氧的还原反应。
三、电离能与金属失电子能力
- 第一电离能的影响
- 电离能越小,金属越易失去第一个电子。例如碱金属(如K、Na)的第一电离能极低,常温下即可失电子。
- 电子构型独特的情况:如Mg(全充满的3s2电子层)比Al(3p1)更难失电子,导致Mg的第一电离能高于Al。
四、外界条件的影响
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度升高
- 高温下金属原子热运动加剧,更容易克服原子核的束缚失电子。例如铁在高温下直接与氧气反应生成Fe?O?。
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解质环境
- 酸性溶液中,H?作为去极剂促进金属失电子(析氢腐蚀);中性/碱性溶液中,溶解氧作为去极剂引发吸氧腐蚀。
五、独特应用场景
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属钝化
- 某些金属(如Al、Cr)在强氧化性环境中形成致密氧化膜,抑制进一步失电子。但若钝化膜被破坏(如擦伤),会重新活化并快速腐蚀。
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化学保护
- 通过外加电流使金属成为阴极(如牺牲阳极法),抑制其失电子。例如锌块保护船体钢板的腐蚀。
属失电子的时机取决于:
- 内在影响:金属活动性、电离能、电子构型;
- 外在条件:电解质环境、温度、氧化剂存在与否;
- 反应形式:化学腐蚀(直接反应)或电化学腐蚀(原电池效应)。
际应用中,金属的失电子行为常通过电极电位(如标准氧化还原电势表)进行定量预测。