ตารางการกระจัดของโลหะในวิชาเคมี ซีรีย์ไฟฟ้าเคมีของแรงดันไฟฟ้าของโลหะ การแทนที่ของโลหะจากเกลือโดยโลหะอื่น ผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันของโลหะในสารละลายที่เป็นกรด

ในเซลล์ไฟฟ้าเคมี (เซลล์กัลวานิก) อิเล็กตรอนที่เหลืออยู่หลังจากการก่อตัวของไอออนจะถูกลบออกผ่านลวดโลหะและรวมตัวกันใหม่กับไอออนชนิดอื่น นั่นคือประจุในวงจรภายนอกดำเนินการโดยอิเล็กตรอนและภายในเซลล์ผ่านอิเล็กโทรไลต์ซึ่งอิเล็กโทรดโลหะถูกแช่ด้วยไอออน ดังนั้นจึงได้วงจรไฟฟ้าแบบปิด

ค่าความต่างศักย์ที่วัดได้ในเซลล์ไฟฟ้าเคมี o เนื่องจากความแตกต่างในความสามารถของโลหะแต่ละชนิดในการบริจาคอิเล็กตรอน อิเล็กโทรดแต่ละอิเล็กโทรดมีศักยภาพในตัวเอง ระบบอิเล็กโทรด-อิเล็กโทรไลต์แต่ละระบบเป็นครึ่งเซลล์ และครึ่งเซลล์ใดๆ สองเซลล์ก่อตัวเป็นเซลล์ไฟฟ้าเคมี ศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดหนึ่งเรียกว่า ศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์ ซึ่งจะกำหนดความสามารถของอิเล็กโทรดในการบริจาคอิเล็กตรอน เห็นได้ชัดว่าศักยภาพของครึ่งองค์ประกอบแต่ละอย่างไม่ได้ขึ้นอยู่กับการมีอยู่ขององค์ประกอบครึ่งหนึ่งและศักยภาพของมัน ศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์ถูกกำหนดโดยความเข้มข้นของไอออนในอิเล็กโทรไลต์และอุณหภูมิ

ไฮโดรเจนถูกเลือกให้เป็นครึ่งองค์ประกอบ "ศูนย์"; สันนิษฐานว่าไม่มีการดำเนินการใด ๆ เมื่อมีการเพิ่มหรือลบอิเล็กตรอนเพื่อสร้างไอออน ค่าศักย์ไฟฟ้า "ศูนย์" จำเป็นต่อการทำความเข้าใจความสามารถสัมพัทธ์ของแต่ละองค์ประกอบในครึ่งเซลล์ทั้งสองในการให้และรับอิเล็กตรอน

ศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์ที่วัดเทียบกับอิเล็กโทรดไฮโดรเจนเรียกว่าสเกลไฮโดรเจน หากแนวโน้มทางเทอร์โมไดนามิกในการบริจาคอิเล็กตรอนในครึ่งหนึ่งของเซลล์ไฟฟ้าเคมีนั้นสูงกว่าในอีกเซลล์ แสดงว่าศักยภาพของเซลล์ครึ่งแรกจะสูงกว่าศักยภาพของเซลล์ที่สอง ภายใต้การกระทำของความต่างศักย์ไฟฟ้าจะเกิดขึ้น เมื่อโลหะสองชนิดรวมกัน เป็นไปได้ที่จะค้นหาความต่างศักย์ระหว่างโลหะทั้งสองกับทิศทางการไหลของอิเล็กตรอน

โลหะอิเล็กโตรโพซิทีฟมีความสามารถในการรับอิเล็กตรอนได้สูงกว่า ดังนั้นจะเป็นแบบขั้วลบหรือแบบมีตระกูล ในทางกลับกัน มีโลหะอิเล็กโตรเนกาทีฟที่สามารถบริจาคอิเล็กตรอนได้เองตามธรรมชาติ โลหะเหล่านี้มีปฏิกิริยาและดังนั้นจึงเป็นขั้วบวก:

- → 0 → +

Al Mn Zn Fe Sn Pb H 2 Cu Ag Au

ตัวอย่างเช่น Cu บริจาคอิเล็กตรอนได้ง่ายขึ้น Ag แต่แย่กว่า Fe . ในการปรากฏตัวของอิเล็กโทรดทองแดง ไม่มีซิลเวอร์จะเริ่มรวมกับอิเล็กตรอน ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของไอออนของทองแดงและการตกตะกอนของโลหะเงิน:

2 Ag + + Cu → Cu 2+ + 2 Ag

อย่างไรก็ตาม ทองแดงชนิดเดียวกันมีปฏิกิริยาน้อยกว่าเหล็ก เมื่อโลหะเหล็กสัมผัสกับไม่มีทองแดง มันจะตกตะกอน และเหล็กจะกลายเป็นสารละลาย:

เฟ + ลูกบาศ์ก 2+ → เฟ 2+ + ลูกบาศ์ก

อาจกล่าวได้ว่าทองแดงเป็นโลหะแคโทดิกที่สัมพันธ์กับเหล็กและโลหะแอโนดที่สัมพันธ์กับเงิน

ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของอิเล็กโทรดถือเป็นศักย์ของโลหะครึ่งเซลล์บริสุทธิ์ที่ผ่านการอบอ่อนอย่างเต็มที่ในฐานะอิเล็กโทรดที่สัมผัสกับไอออนที่อุณหภูมิ 25 0 C ในการวัดเหล่านี้ อิเล็กโทรดไฮโดรเจนทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรดอ้างอิง ในกรณีของโลหะไดวาเลนต์ ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในเซลล์ไฟฟ้าเคมีที่สอดคล้องกันสามารถเขียนได้:

M + 2H +→ M 2+ + H 2 .

หากโลหะได้รับคำสั่งจากมากไปหาน้อยของศักย์ไฟฟ้ามาตรฐาน จะได้ชุดแรงดันไฟฟ้าของโลหะที่เรียกว่าไฟฟ้าเคมี (ตารางที่ 1)

ตารางที่ 1. ชุดแรงดันไฟฟ้าของโลหะไฟฟ้าเคมี

ตัวอย่างเช่น ในเซลล์กัลวานิกทองแดง-สังกะสี อิเล็กตรอนจะไหลจากสังกะสีไปยังทองแดง อิเล็กโทรดทองแดงเป็นขั้วบวกในวงจรนี้ และอิเล็กโทรดสังกะสีเป็นขั้วลบ สังกะสีที่มีปฏิกิริยามากขึ้นจะสูญเสียอิเล็กตรอน:

สังกะสี → Zn 2+ + 2e - ; E°=+0.763 V.

ทองแดงมีปฏิกิริยาน้อยกว่าและรับอิเล็กตรอนจากสังกะสี:

Cu 2+ + 2е - → ลูกบาศ์ก; E°=+0.337 V.

แรงดันไฟฟ้าบนลวดโลหะที่เชื่อมต่ออิเล็กโทรดจะเป็น:

0.763V + 0.337V = 1.1V

ตารางที่ 2 ศักย์คงที่ของโลหะและโลหะผสมบางชนิดในน้ำทะเลเทียบกับอิเล็กโทรดไฮโดรเจนปกติ (GOST 9.005-72)

บันทึก . ค่าตัวเลขที่ระบุของศักย์และลำดับของโลหะในซีรีส์อาจแตกต่างกันไปตามองศาที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์ของโลหะ องค์ประกอบของน้ำทะเล ระดับการเติมอากาศ และสภาพของพื้นผิวของ โลหะ

คุณสมบัติการบูรณะ- เหล่านี้เป็นคุณสมบัติทางเคมีหลักของโลหะทั้งหมด พวกมันแสดงออกในการมีปฏิสัมพันธ์กับสารออกซิไดซ์หลากหลายชนิด รวมถึงสารออกซิไดซ์จากสิ่งแวดล้อม โดยทั่วไป ปฏิกิริยาของโลหะกับตัวออกซิไดซ์สามารถแสดงได้โดยแบบแผน:

ฉัน + ออกซิไดเซอร์" ผม(+X),

โดยที่ (+X) คือสถานะออกซิเดชันเชิงบวกของฉัน

ตัวอย่างการเกิดออกซิเดชันของโลหะ

Fe + O 2 → Fe (+3) 4Fe + 3O 2 \u003d 2 Fe 2 O 3

Ti + I 2 → Ti(+4) Ti + 2I 2 = TiI 4

Zn + H + → Zn(+2) Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2

ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น "สารอิเล็กโทรด - สารละลาย" ทำหน้าที่เป็นลักษณะเชิงปริมาณของความสามารถของสาร (ทั้งโลหะและอโลหะ) ผ่านเข้าไปในสารละลายในรูปของไอออน เช่น ตัวอักษรโดยความสามารถ OB ของไอออนและสารที่เกี่ยวข้อง

ความต่างศักย์นี้เรียกว่าศักย์ไฟฟ้า.

อย่างไรก็ตาม วิธีการโดยตรงในการวัดความต่างศักย์ดังกล่าวไม่มีอยู่จริง ดังนั้นเราจึงตกลงที่จะให้คำจำกัดความเกี่ยวกับอิเล็กโทรดไฮโดรเจนมาตรฐานที่เรียกว่าศักย์ที่มีค่าเป็นศูนย์ (มักเรียกอีกอย่างว่าอิเล็กโทรดอ้างอิง) อิเล็กโทรดไฮโดรเจนมาตรฐานประกอบด้วยจากแผ่นแพลตตินั่มแช่ในสารละลายกรดที่มีคอนความเข้มข้นของไอออน H + 1 โมล/ลิตร และล้างด้วยไอพ่นของก๊าซไฮโดรเจนภายใต้สภาวะมาตรฐาน

การเกิดขึ้นของศักย์ไฟฟ้าที่ขั้วไฮโดรเจนมาตรฐานสามารถจินตนาการได้ดังนี้ ก๊าซไฮโดรเจนที่ถูกดูดซับโดยแพลตตินั่ม ผ่านเข้าสู่สถานะอะตอม:

H22H.

ระหว่างอะตอมไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของเพลต ไฮโดรเจนไอออนในสารละลายและแพลตตินัม (อิเล็กตรอน!) ทำให้เกิดสภาวะสมดุลไดนามิก:

H H + + อี

กระบวนการโดยรวมแสดงโดยสมการ:

H 2 2H + + 2e.

แพลตตินั่มไม่ร่วมรีดอกซ์และ แต่เป็นเพียงพาหะของอะตอมไฮโดรเจนเท่านั้น

หากแผ่นโลหะบางชนิดแช่อยู่ในสารละลายของเกลือที่มีความเข้มข้นของไอออนโลหะเท่ากับ 1 โมลต่อลิตร เชื่อมต่อกับอิเล็กโทรดไฮโดรเจนมาตรฐาน จะได้เซลล์กัลวานิก แรงเคลื่อนไฟฟ้าของธาตุนี้(EMF) วัดที่ 25 ° C และกำหนดลักษณะศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของโลหะ ปกติจะแสดงเป็น E 0

ในความสัมพันธ์กับระบบ H 2 / 2H + สารบางชนิดจะทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์และสารอื่น ๆ เป็นตัวรีดิวซ์ ปัจจุบันได้รับค่าศักย์มาตรฐานของโลหะเกือบทั้งหมดและอโลหะจำนวนมาก ซึ่งแสดงถึงความสามารถสัมพัทธ์ของตัวรีดิวซ์หรือตัวออกซิไดซ์ในการบริจาคหรือจับอิเล็กตรอน

ศักยภาพของอิเล็กโทรดที่ทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์สำหรับไฮโดรเจนมีเครื่องหมาย "-" และเครื่องหมาย "+" แสดงถึงศักยภาพของอิเล็กโทรดที่เป็นตัวออกซิไดซ์

หากคุณจัดเรียงโลหะในลำดับศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานจากน้อยไปมาก เรียกว่า ชุดแรงดันไฟฟ้าเคมีของโลหะ:

Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, N a, M g, A l, M n, Zn, C r, F e, C d, Co, ไม่มีฉัน, Sn, P b, H, Sb, V ผม , С u , Hg , А g , Р d , Р t , А u .

ชุดของความเค้นแสดงคุณลักษณะทางเคมีของโลหะ

1. ยิ่งศักย์ไฟฟ้าของโลหะเป็นลบมากเท่าใด ความสามารถในการลดของโลหะก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

2. โลหะแต่ละชนิดสามารถแทนที่ (ฟื้นฟู) จากสารละลายเกลือของโลหะที่อยู่ในชุดของความเค้นโลหะหลังจากนั้น ข้อยกเว้นเพียงอย่างเดียวคือโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ ธ ซึ่งจะไม่ลดไอออนของโลหะอื่น ๆ จากสารละลายของเกลือ เนื่องจากในกรณีเหล่านี้ปฏิกิริยาของปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับน้ำดำเนินไปในอัตราที่เร็วขึ้น

3. โลหะทั้งหมดมีศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานเชิงลบ กล่าวคือ ตั้งอยู่ในชุดของแรงดันไฟฟ้าของโลหะทางด้านซ้ายของไฮโดรเจน สามารถแทนที่มันจากสารละลายกรด

ควรสังเกตว่าชุดที่นำเสนอนี้แสดงลักษณะการทำงานของโลหะและเกลือของโลหะนั้นในสารละลายที่เป็นน้ำเท่านั้น เนื่องจากศักยภาพนั้นคำนึงถึงลักษณะเฉพาะของปฏิกิริยาของไอออนหนึ่งหรืออีกตัวหนึ่งกับโมเลกุลตัวทำละลาย นั่นคือเหตุผลที่ชุดเคมีไฟฟ้าเริ่มต้นด้วยลิเธียม ในขณะที่รูบิเดียมและโพแทสเซียมที่ออกฤทธิ์ทางเคมีมากกว่าจะอยู่ทางด้านขวาของลิเธียม เนื่องจากกระบวนการไฮเดรชั่นของลิเธียมไอออนมีพลังงานสูงเป็นพิเศษเมื่อเปรียบเทียบกับไอออนของโลหะอัลคาไลอื่นๆ

ค่าพีชคณิตของศักย์ไฟฟ้ารีดอกซ์มาตรฐานกำหนดลักษณะกิจกรรมออกซิเดชันของรูปแบบออกซิไดซ์ที่สอดคล้องกัน ดังนั้นการเปรียบเทียบค่าศักย์ไฟฟ้ารีดอกซ์มาตรฐานทำให้เราสามารถตอบคำถามได้ว่าปฏิกิริยานี้หรือปฏิกิริยารีดอกซ์เกิดขึ้นหรือไม่?

ดังนั้น ปฏิกิริยาครึ่งปฏิกิริยาของออกซิเดชันของไอออนของเฮไลด์กับฮาโลเจนอิสระทั้งหมด

2 Cl - - 2 e \u003d C l 2 E 0 \u003d -1.36 V (1)

2 Br - -2e \u003d B r 2 E 0 \u003d -1.07 V (2)

2I - -2 e \u003d ผม 2 E 0 \u003d -0.54 V (3)

สามารถรับรู้ได้ภายใต้สภาวะมาตรฐานเมื่อใช้ตะกั่วออกไซด์เป็นตัวออกซิไดซ์ ( IV ) (E 0 = 1.46 V) หรือโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต (E 0 = 1.52 V) เมื่อใช้โพแทสเซียมไดโครเมต ( E0 = 1.35 V) ทำได้เฉพาะปฏิกิริยา (2) และ (3) เท่านั้น สุดท้ายการใช้กรดไนตริกเป็นตัวออกซิไดซ์ ( E0 = 0.96 V) อนุญาตเพียงครึ่งปฏิกิริยากับการมีส่วนร่วมของไอออนไอโอไดด์ (3)

ดังนั้น เกณฑ์เชิงปริมาณสำหรับการประเมินความเป็นไปได้ของปฏิกิริยารีดอกซ์โดยเฉพาะคือค่าบวกของความแตกต่างระหว่างศักย์ไฟฟ้ารีดอกซ์มาตรฐานของปฏิกิริยาออกซิเดชันและปฏิกิริยารีดอกซ์ครึ่งปฏิกิริยา

หากจากศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานทั้งชุด เราแยกเฉพาะกระบวนการอิเล็กโทรดที่สอดคล้องกับสมการทั่วไป

จากนั้นเราจะได้ชุดของความเค้นของโลหะ นอกจากโลหะแล้ว ไฮโดรเจนยังรวมอยู่ในซีรีส์นี้ด้วยเสมอ ซึ่งทำให้สามารถดูได้ว่าโลหะใดบ้างที่สามารถแทนที่ไฮโดรเจนจากสารละลายที่เป็นน้ำของกรดได้

ตารางที่ 19

ความเค้นจำนวนหนึ่งสำหรับโลหะที่สำคัญที่สุดแสดงไว้ในตาราง 19. ตำแหน่งของโลหะในชุดของแรงดันไฟฟ้าแสดงถึงความสามารถในการทำปฏิกิริยารีดอกซ์ในสารละลายที่เป็นน้ำภายใต้สภาวะมาตรฐาน ไอออนของโลหะเป็นตัวออกซิไดซ์ และโลหะที่อยู่ในรูปของสารธรรมดาคือตัวรีดิวซ์ ในเวลาเดียวกัน ยิ่งโลหะอยู่ในชุดของแรงดันไฟฟ้ามากเท่าใด ตัวออกซิไดซ์ในสารละลายที่เป็นน้ำก็จะยิ่งมีความเข้มข้นมากขึ้นเท่านั้น และในทางกลับกัน ยิ่งโลหะอยู่ใกล้กับจุดเริ่มต้นของซีรีส์มากเท่าใด ค่ารีดิวซ์ก็จะยิ่งแรงขึ้น คุณสมบัติแสดงโดยสารธรรมดา - โลหะ

ศักยภาพของกระบวนการอิเล็กโทรด

ในตัวกลางคือ B (ดูหน้า 273) โลหะแอคทีฟที่จุดเริ่มต้นของซีรีส์ซึ่งมีศักยภาพเชิงลบมากกว่า -0.41 V มาก แทนที่ไฮโดรเจนจากน้ำ แมกนีเซียมจะแทนที่ไฮโดรเจนจากน้ำร้อนเท่านั้น โลหะที่อยู่ระหว่างแมกนีเซียมและแคดเมียมมักจะไม่ขับไฮโดรเจนออกจากน้ำ บนพื้นผิวของโลหะเหล่านี้ ฟิล์มออกไซด์จะก่อตัวขึ้นซึ่งมีผลในการป้องกัน

โลหะที่อยู่ระหว่างแมกนีเซียมและไฮโดรเจนจะแทนที่ไฮโดรเจนจากสารละลายกรด ในเวลาเดียวกัน ฟิล์มป้องกันยังเกิดขึ้นบนพื้นผิวของโลหะบางชนิด ซึ่งยับยั้งปฏิกิริยา ดังนั้น ฟิล์มออกไซด์บนอะลูมิเนียมทำให้โลหะนี้ทนทานไม่เพียงแต่ในน้ำ แต่ยังรวมถึงสารละลายของกรดบางชนิดด้วย ตะกั่วไม่ละลายในกรดซัลฟิวริกที่ความเข้มข้นด้านล่าง เนื่องจากเกลือที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาของตะกั่วกับกรดซัลฟิวริกจะไม่ละลายน้ำและสร้างฟิล์มป้องกันบนพื้นผิวโลหะ ปรากฏการณ์ของการยับยั้งการเกิดออกซิเดชันของโลหะอย่างลึกซึ้ง เนื่องจากมีออกไซด์ป้องกันหรือฟิล์มเกลืออยู่บนพื้นผิว เรียกว่าอยู่เฉยๆ และสถานะของโลหะในกรณีนี้เรียกว่าสถานะแฝง

โลหะสามารถแทนที่กันได้จากสารละลายเกลือ ในกรณีนี้ทิศทางของปฏิกิริยาจะถูกกำหนดโดยตำแหน่งร่วมกันในอนุกรมของแรงดันไฟฟ้า เมื่อพิจารณากรณีเฉพาะของปฏิกิริยาดังกล่าว ควรจำไว้ว่าโลหะที่มีฤทธิ์จะแทนที่ไฮโดรเจนไม่เพียงแต่จากน้ำเท่านั้น แต่ยังมาจากสารละลายในน้ำด้วย ดังนั้นการกระจัดร่วมกันของโลหะจากสารละลายของเกลือจึงเกิดขึ้นเฉพาะในกรณีของโลหะที่อยู่ในแถวหลังแมกนีเซียม

Beketov ศึกษารายละเอียดการกระจัดของโลหะจากสารประกอบของพวกมันโดยโลหะอื่น อันเป็นผลมาจากการทำงานของเขา เขาจัดเรียงโลหะตามกิจกรรมทางเคมีของพวกมันในอนุกรมการกระจัด ซึ่งเป็นต้นแบบของชุดของความเค้นโลหะ

ตำแหน่งร่วมกันของโลหะบางชนิดในชุดของแรงดันไฟฟ้าและในระบบธาตุในแวบแรกไม่สอดคล้องกัน ตัวอย่างเช่น ตามตำแหน่งในระบบธาตุ ปฏิกิริยาของโพแทสเซียมต้องมากกว่าโซเดียม และโซเดียมต้องมากกว่าลิเธียม ในชุดของแรงดันไฟฟ้า ลิเธียมมีการใช้งานมากที่สุด และโพแทสเซียมตรงบริเวณตำแหน่งตรงกลางระหว่างลิเธียมและโซเดียม สังกะสีและทองแดง ตามตำแหน่งในระบบธาตุ ควรมีกิจกรรมทางเคมีที่เท่าเทียมกันโดยประมาณ แต่ในชุดของแรงดันไฟฟ้า สังกะสีจะอยู่เร็วกว่าทองแดงมาก สาเหตุของความไม่สอดคล้องกันประเภทนี้มีดังนี้

เมื่อเปรียบเทียบโลหะที่อยู่ในตำแหน่งเฉพาะในระบบธาตุ การวัดกิจกรรมทางเคมีของโลหะนั้น - ความสามารถในการลด - จะถูกนำมาเป็นค่าของพลังงานไอออไนเซชันของอะตอมอิสระ แท้จริงแล้ว ในระหว่างการเปลี่ยนแปลง ตัวอย่างเช่น จากบนลงล่างตามกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม I ของระบบธาตุ พลังงานไอออไนเซชันของอะตอมจะลดลง ซึ่งสัมพันธ์กับการเพิ่มรัศมี (กล่าวคือ มีระยะห่างจากภายนอกมาก) อิเล็กตรอนจากนิวเคลียส) และด้วยการเพิ่มการตรวจคัดกรองประจุบวกของนิวเคลียสโดยชั้นอิเล็กตรอนระดับกลาง (ดู § 31) ดังนั้นอะตอมของโพแทสเซียมจึงมีกิจกรรมทางเคมีมากกว่า - มีคุณสมบัติในการรีดิวซ์ที่แรงกว่า - มากกว่าโซเดียมอะตอม และโซเดียมอะตอมมีแอกทีฟมากกว่าอะตอมลิเธียม

เมื่อเปรียบเทียบโลหะในชุดของแรงดันไฟฟ้า การวัดกิจกรรมทางเคมีจะใช้ในการแปลงโลหะในสถานะของแข็งเป็นไอออนไฮเดรตในสารละลายที่เป็นน้ำ งานนี้สามารถแสดงเป็นผลรวมของคำศัพท์สามคำ: พลังงานของการทำให้เป็นละออง - การเปลี่ยนแปลงของผลึกโลหะเป็นอะตอมที่แยกได้ พลังงานไอออไนเซชันของอะตอมโลหะอิสระ และพลังงานไฮเดรชั่นของไอออนที่ก่อตัวขึ้น พลังงานการทำให้เป็นละอองบ่งบอกถึงความแข็งแรงของโครงผลึกของโลหะที่กำหนด พลังงานไอออไนเซชันของอะตอม - การแยกอิเล็กตรอนวาเลนซ์ออกจากพวกมัน - ถูกกำหนดโดยตรงโดยตำแหน่งของโลหะในระบบธาตุ พลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการให้น้ำขึ้นอยู่กับโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของไอออน ประจุ และรัศมีของไอออน

ลิเธียมและโพแทสเซียมไอออนที่มีประจุเท่ากันแต่รัศมีต่างกันจะสร้างสนามไฟฟ้าไม่เท่ากันรอบตัว สนามที่สร้างขึ้นใกล้กับลิเธียมไอออนขนาดเล็กจะแข็งแรงกว่าสนามใกล้กับโพแทสเซียมไอออนขนาดใหญ่ จากนี้ไป เป็นที่ชัดเจนว่าไอออนลิเธียมจะให้ความชุ่มชื้นโดยปล่อยพลังงานออกมามากกว่าโพแทสเซียมไม่มี

ดังนั้น ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงที่กำลังพิจารณา พลังงานถูกใช้ไปกับการทำให้เป็นละอองและไอออไนเซชัน และพลังงานจะถูกปล่อยออกมาในระหว่างการให้ความชุ่มชื้น ยิ่งการใช้พลังงานโดยรวมลดลง กระบวนการทั้งหมดก็จะยิ่งง่ายขึ้น และยิ่งใกล้กับจุดเริ่มต้นของอนุกรมของแรงดันไฟฟ้าที่โลหะที่กำหนดจะตั้งอยู่มากขึ้นเท่านั้น แต่ในสามเงื่อนไขของความสมดุลของพลังงานทั้งหมด พลังงานไอออไนเซชันเดียวเท่านั้น - ถูกกำหนดโดยตรงโดยตำแหน่งของโลหะในระบบธาตุ ดังนั้นจึงไม่มีเหตุผลที่จะคาดหวังว่าตำแหน่งร่วมกันของโลหะบางชนิดในชุดของแรงดันไฟฟ้าจะสอดคล้องกับตำแหน่งในระบบธาตุเสมอ ดังนั้น สำหรับลิเธียม การใช้พลังงานทั้งหมดจะน้อยกว่าโพแทสเซียม ซึ่งลิเธียมอยู่ในชุดของแรงดันไฟฟ้าก่อนโพแทสเซียม

สำหรับทองแดงและสังกะสี การใช้พลังงานสำหรับการแตกตัวเป็นไอออนของอะตอมอิสระและการเพิ่มขึ้นระหว่างการให้ความชุ่มชื้นของไอออนนั้นใกล้เคียงกัน แต่ทองแดงที่เป็นโลหะจะสร้างโครงผลึกที่แข็งแรงกว่าสังกะสี ซึ่งสามารถเห็นได้จากการเปรียบเทียบจุดหลอมเหลวของโลหะเหล่านี้: สังกะสีละลายที่ และทองแดงเท่านั้นที่ ดังนั้นพลังงานที่ใช้ในการทำให้เป็นละอองของโลหะเหล่านี้จึงแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ อันเป็นผลมาจากค่าใช้จ่ายด้านพลังงานทั้งหมดสำหรับกระบวนการทั้งหมดในกรณีของทองแดงมากกว่าในกรณีของสังกะสีมาก ซึ่งอธิบายตำแหน่งสัมพัทธ์ของสิ่งเหล่านี้ โลหะในชุดแรงดันไฟฟ้า

เมื่อผ่านจากน้ำไปยังตัวทำละลายที่ไม่ใช่น้ำ ตำแหน่งร่วมกันของโลหะในชุดของแรงดันไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนแปลงได้ สาเหตุของสิ่งนี้อยู่ในความจริงที่ว่าพลังงานของการละลายของไอออนของโลหะต่าง ๆ แตกต่างกันไปในวิธีที่แตกต่างกันเมื่อผ่านจากตัวทำละลายหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่ง

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ไอออนของทองแดงถูกละลายอย่างรุนแรงในตัวทำละลายอินทรีย์บางชนิด สิ่งนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าในตัวทำละลายดังกล่าว ทองแดงตั้งอยู่ในชุดของแรงดันไฟฟ้าสูงถึงไฮโดรเจนและแทนที่มันจากสารละลายกรด

ดังนั้น ตรงกันข้ามกับระบบธาตุเป็นระยะ ชุดของความเค้นในโลหะไม่ใช่ภาพสะท้อนของความสม่ำเสมอทั่วไป บนพื้นฐานของความเป็นไปได้ที่จะให้คุณสมบัติที่หลากหลายของคุณสมบัติทางเคมีของโลหะ ชุดของแรงดันไฟฟ้า แสดงคุณลักษณะเฉพาะความสามารถในการรีดอกซ์ของระบบเคมีไฟฟ้า "โลหะ - ไอออนของโลหะ" ภายใต้เงื่อนไขที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด: ค่าที่ระบุในนั้นหมายถึงสารละลายในน้ำ อุณหภูมิ และความเข้มข้นของหน่วย (กิจกรรม) ของโลหะ ไอออน