Konu anlatımı
Bir çinko parçası asitte köpürerek çözünürken bir bakır tel aynı asitte değişmeden kalır; altın yüzük ise çoğu asitten etkilenmez. Metallerin asit ve bazlara karşı davranışı birbirinden çok farklıdır. Bu alt başlıkta metalleri bu davranışa göre sınıflandırmayı ve hidrojen gazı hesaplarını göreceksin.
Aktif metaller
Asitlerle tepkimeye girerek hidrojen gazı açığa çıkaran metallere aktif metal denir. Sodyum, potasyum, kalsiyum, magnezyum, demir, alüminyum ve çinko asitlerle hidrojen gazı oluşturur: Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂ ve Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂. Sodyum ve potasyum gibi çok aktif metaller suyla bile tepkimeye girer: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂. Aktif metaller bu yüzden asitlerle temas edecek biçimde kullanılmaz.
Yarı soy ve soy metaller
Bakır, cıva ve gümüş yarı soy metallerdir: hidroklorik asit ve seyreltik sülfürik asitle tepkimeye girmez, hidrojen gazı vermez. Bu metaller nitrik asit ve derişik sülfürik asit tarafından aşındırılarak çözünür; ancak bu tepkimelerde hidrojen gazı açığa çıkmaz. Altın ve platin soy metallerdir: asitlerin çoğuyla, nitrik asitle bile tepkime vermez. Bu metaller yalnızca derişik nitrik asit ile derişik hidroklorik asidin karışımı olan kral suyunda çözünür. Soy metallerin asit ve havadan etkilenmemesi, takılarda ve elektronik bağlantılarda kullanılmalarının nedenlerinden biridir.
Amfoter metaller
Hem asitlerle hem de sodyum hidroksit ve potasyum hidroksit gibi bazlarla tepkimeye girerek hidrojen gazı açığa çıkaran metallere amfoter metal denir; en bilinen örnekleri alüminyum ve çinkodur. Alüminyum parçası hidroklorik asit çözeltisine de sodyum hidroksit çözeltisine de atıldığında gaz kabarcıkları çıkar. Her iki tepkimede de 2 mol alüminyumdan 3 mol, 1 mol çinkodan 1 mol hidrojen gazı oluşur: 2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂. Bu yüzden alüminyum kaplarda asidik ya da bazik temizlik maddeleri kullanılmamalı, bu kaplarda asitli ya da bazik maddeler saklanmamalıdır.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. 5,4 g alüminyum yeterince hidroklorik asitle tepkimeye giriyor. Normal şartlarda kaç litre hidrojen gazı oluşur? Aynı alüminyum yeterince sodyum hidroksit çözeltisine atılsaydı oluşan hidrojen miktarı ne olurdu? (Al: 27)
Çözüm. Alüminyum 5,4 / 27 = 0,2 mol'dür. 2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂ denklemine göre 2 mol alüminyumdan 3 mol hidrojen oluşur; 0,2 mol alüminyumdan 0,3 mol hidrojen oluşur. Normal şartlardaki hacmi 0,3 · 22,4 = 6,72 L'dir. Alüminyum amfoter olduğundan bazla tepkimesinde de 2 mol alüminyumdan 3 mol hidrojen oluşur; yine 0,3 mol, yani 6,72 L hidrojen elde edilir.
Örnek 2. Bakır ve çinkodan oluşan 20 g'lık bir karışım yeterince hidroklorik asit çözeltisine atılıyor ve 0,1 mol hidrojen gazı oluşuyor. Karışımda kaç gram bakır vardır? (Zn: 65)
Çözüm. Bakır yarı soy bir metal olduğu için hidroklorik asitle hidrojen gazı vermez; gaz yalnızca çinkonun tepkimesinden gelir. Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂ denklemine göre 0,1 mol hidrojen için 0,1 mol, yani 0,1 · 65 = 6,5 g çinko harcanmıştır. Karışımdaki bakır 20 − 6,5 = 13,5 g'dır; karışımın kütlece %67,5'i bakırdır.
Sık yapılan hatalar
- Bakırın hidroklorik asitle hidrojen gazı verdiğini sanmak.
- Altının nitrik asitte çözündüğünü düşünmek; altın yalnızca kral suyunda çözünür.
- Amfoter metallerin yalnızca bazlarla tepkime verdiğini sanmak; hem asit hem bazla tepkime verirler.
- Aktif metaller asitle H₂ verir; Na ve K suyla bile tepkimeye girer.
- Yarı soy (Cu, Hg, Ag): HCl ile H₂ vermez; HNO₃ ve derişik H₂SO₄ ile aşınır.
- Soy (Au, Pt): kral suyunda çözünür. Amfoter (Al, Zn): asit ve bazla H₂ verir.