Série de réactivité

Comment déterminer l'ordre de la série de réactivité ?

Pour déterminer l'ordre de la série de réactivité, il faut évidemment savoir si un métal est plus réactif qu'un autre. La réactivité est une question d'électrons. Pour les métaux, la réactivité d'un métal dépend de la facilité avec laquelle il perd des électrons. S'il perd des électrons très facilement, il est très réactif et se place donc au sommet de la série de réactivité. Le potassium et le sodium perdent très facilement des électrons. En revanche, il est très difficile pour un métal comme le platine de perdre ses électrons, il n'est donc pas réactif et se trouve donc au bas de l'échelle.

Dans la pratique, nous pouvons déterminer la réactivité en observant comment une substance réagit avec différents métaux. Nous pouvons voir si le métal réagit instantanément avec la substance, s'il réagit lorsque l'on ajoute de l'énergie (par exemple de la chaleur) ou s'il ne réagit pas du tout avec la substance, quelles que soient les circonstances.

Voyons cela plus en détail, avec deux substances - l'eau et l'acide - pour mieux comprendre.

Réaction avec l'eau

Nous pouvons comparer la vigueur avec laquelle les métaux réagissent avec l'eau. Par exemple, les métaux alcalins réagissent très fortement avec l'eau, alors que la plupart des autres métaux, comme le cuivre, ne réagissent pas du tout. Lorsque les métaux réagissent avec l'eau, ils produisent un sel et de l'hydrogène gazeux. L'hydrogène gazeux apparaît sous la forme d'un pétillement. C'est grâce au pétillement que l'on sait si un métal a réagi ou non.

$$ Métal + Eau \rightarrow Sel + H_{2(g)} $$

Fig. 1; : Réaction du calcium avec l'eau | Mémoire Mammouth

Nous savons que la réactivité augmente au fur et à mesure que l'on descend dans le groupe 1, nous pouvons donc déjà classer les métaux alcalins par ordre de réactivité :

1. Potassium.
2. Sodium.
3. Lithium.

Nous pouvons également placer tous les autres métaux en dessous d'eux, car ils ne réagissent pas du tout avec l'eau, ils doivent donc être moins réactifs.

Certains éléments mettent beaucoup de temps à réagir ou réagissent spontanément avec l'eau et doivent être chauffés. C'est le cas du magnésium, qui ne réagit avec l'eau que si on le laisse dans un bécher rempli d'eau pendant plusieurs jours. Nous savons donc que nous pouvons placer les éléments qui réagissent ainsi entre les métaux alcalins (qui réagissent vigoureusement) et la plupart des métaux de transition (qui ne réagissent pas du tout).

Réagir avec un acide

Réagir avec l'eau est très utile, mais pour certains métaux, cette réaction est très, très lente. Dans ces cas-là, nous pouvons voir comment les métaux réagissent avec l'acide. La réaction avec l'acide a tendance à être plus rapide et plus vigoureuse que la réaction avec l'eau.

Comme pour l'eau, lorsque les métaux réagissent avec l'acide, ils produisent un sel et de l'hydrogène gazeux. L'hydrogène gazeux se manifeste par un pétillement. C'est grâce au pétillement que l'on sait si un métal a réagi ou non.

$$ Métal + acide dil. Acide \rightarrow Sel + H_{2(g)} $$

Les éléments les plus réactifs, comme le potassium et le sodium, explosent lorsqu'ils réagissent avec de l'acide dilué.

Les éléments assez réactifs, comme le magnésium et l'aluminium, pétillent et dégagent de l'hydrogène lorsqu'ils réagissent avec de l'acide dilué. Les éléments les moins réactifs, comme l'argent et l'or, ne réagissent toujours pas, même avec de l'acide.

Fig. 2 : Potassium, magnésium et zinc réagissant avec un acide dilué | The Science Hive

Voici un tableau qui montre les observations des réactions entre chaque élément et l'eau, et chaque élément avec l'acide.

Tu peux constater que plus les éléments sont réactifs, plus ils réagissent vigoureusement.Au fur et à mesure que leur réactivité diminue, les réactions deviennent moins vigoureuses.

Quand utilisons-nous la série de réactivité ?

La série de réactivité est vraiment utile dans un certain nombre de situations.

Nous l'utilisons notamment pour prédire l'issue des réactions de déplacement, lorsqu'un métal plus réactif déplace un métal moins réactif dans un composé. Si tu veux en savoir plus, consulte la rubrique Réactions de déplacement !

Nous pouvons également utiliser la série de réactivité avec l'hydrogène et le carbone pour extraire ces métaux de leurs minerais. Tu trouveras plus d'informations à ce sujet dans Extraction des métaux.