Vì sao từ một loại dung dịch muối lại mọc ra các "cây kim loại" kỳ lạ?

Các bạn đã từng được thấy "cây kim loại" mọc ra từ một số dung dịch muối trong các thí nghiệm hoá học chưa?

Bạn hãy lấy một bình cầu thí nghiệm đáy bằng, cho vào đó dung dịch chì axetat, khoảng nửa dung tích của bình. Đậy nắp bình bằng một nút cao su. Dùng một sợi dây vải xuyên qua nút cao su. Cuối sợi dây có buộc một dây kẽm nhỏ, cho đầu dây kẽm nhúng vào dung dịch chì axetat. Để yên dung dịch sau vài ba ngày. Bạn sẽ thấy trên đầu dây kẽm xuất hiện một "cây kim loại" sáng lung linh.

Vậy "cây kim loại" này từ đâu mà ra? Đó là do khi ta nhúng dây kẽm vào dung dịch chì axetat, giữa dây kẽm và dung dịch chì axetat đã xảy ra phản ứng hoá học. Kẽm là kim loại hoạt động hơn chì nên khi kẽm tiếp xúc với dung dịch chì axetat, kẽm từ dây kẽm sẽ đi vào dung dịch, còn chì từ dung dịch sẽ kết đọng trên dây kẽm ở dạng chì kim loại. Điều này tương tự như chì và kẽm đã thay đổi chỗ cho nhau trên dây kẽm và dung dịch, và người ta gọi đây là phản ứng trao đổi. Lượng chì bám trên bề mặt càng lớn dần lên và tạo thành "cây chì".

Loại phản ứng trao đổi như trên được sử dụng khá rộng rãi. Ví dụ trước đây trong quá trình luyện đồng theo đường lối ướt, người ta dùng các lá sắt cho vào dung dịch đồng sunfat và xảy ra phản ứng trao đổi đồng và sắt, đồng sẽ bị đẩy ra khỏi dung dịch. Bằng cách tương tự người ta thu hồi bạc từ dung dịch định hình trong quá trình in tráng phim ảnh, cũng như dùng đồng để đẩy bạc ra khỏi dung dịch bằng phản ứng trao đổi.

Nhưng không phải bất kỳ kim loại nào cũng có thể dùng phản ứng trao đổi để đẩy kim loại đó ra khỏi dung dịch. Bạn thử dùng một dây bạc nhúng vào dung dịch đồng thì cho dù bạn có để kéo dài hết ngày này sang ngày khác, bạn cũng không thể nhận được một "cây đồng" nào từ quá trình này. Bởi vì chỉ có kim loại hoạt động hơn mới đẩy được kim loại ít hoạt động hơn ra khỏi dung dịch muối của kim loại đó, nếu làm ngược lại thì sẽ không thu được kết quả. Từ các ví dụ tạo "cây kim loại" đã nêu trên ta thấy: do kẽm hoạt động hơn chì, còn sắt hoạt động hơn đồng nên ta có thể tiến hành phản ứng trao đổi. Nhờ đó qua một loạt phản ứng hoá học tiến hành, người ta có thể sắp xếp các kim loại thành dãy hoạt động: Nhôm, kẽm, sắt, đồng, bạc…và chỉ có tuân thủ theo dãy hoạt động như trên mới có thể thực hiện được phản ứng trao đổi.