Examkin

Soru

Zorluk: Çok zorMetalik ve Ametalik Aktiflik

Bir kimya laboratuvarında metallerin yükseltgenme eğilimlerini (metalik aktifliklerini) belirlemek amacıyla görseldeki deney düzenekleri kurulmuş ve aşağıdaki gözlemler kaydedilmiştir:

* I. Gözlem: Görseldeki Al−ZnAl - Zn galvanik hücresinde zamanla AlAl elektrodunun kütlesi azalmakta ve hücrenin başlangıç potansiyeli (EpilE_{\text{pil}}), standart pil potansiyelinden (Epil∘E^\circ_{\text{pil}}) daha yüksek ölçülmektedir.
* II. Gözlem: Çinko (ZnZn) metalinden yapılmış bir kaşık yardımıyla FeSO4FeSO_4 sulu çözeltisi karıştırıldığında kaşığın zamanla aşındığı gözlenmiştir.
* III. Gözlem: 1. Kapta bulunan demir (FeFe) çubuk HClHCl çözeltisiyle tepkimeye girerek gaz çıkışına neden olurken, 2. Kapta bulunan bakır (CuCu) çubuk üzerinde gümüş (AgAg) katısı birikmektedir.

Buna göre; AlAl, ZnZn, FeFe, CuCu ve AgAg metallerini yükseltgenme eğilimlerine (metalik aktifliklerine) göre en aktif olandan en az aktif olana doğru sıralayınız.

  1. 1Alüminyum (AlAl)
  2. 2Çinko (ZnZn)
  3. 3Demir (FeFe)
  4. 4Bakır (CuCu)
  5. 5Gümüş (AgAg)

Cevap

Metallerin yükseltgenme eğilimlerine (metalik aktifliklerine) göre en aktif olandan en az aktif olana doğru sıralaması Alüminyum (AlAl), Çinko (ZnZn), Demir (FeFe), Bakır (CuCu) ve Gümüş (AgAg) şeklindedir.
I. Gözlem'de AlAl anot olarak yükseltgendiği için Al>ZnAl > Zn; II. Gözlem'de ZnZn kaşığı Fe2+Fe^{2+} iyonlarını indirgeyerek aşındığı için Zn>FeZn > Fe; III. Gözlem'de FeFe asitle tepkime verip CuCu vermediği için Fe>H2>CuFe > H_2 > Cu ve CuCu gümüş iyonlarını indirgediği için Cu>AgCu > Ag bağıntıları elde edilir. Bu verilerin birleştirilmesiyle en aktif metalden en az aktif metale doğru sıralama Alüminyum, Çinko, Demir, Bakır ve Gümüş şeklinde gerçekleşir.

Adım Adım Çözüm

1
Al-Zn pil sisteminin analiz edilmesi
AlAl elektrodunun kütlesindeki azalma, bu elektrotta yükseltgenme gerçekleştiğini (Al(k)→Al3+(suda)+3e−Al(k) \rightarrow Al^{3+}(suda) + 3e^-) gösterir. Nernst eşitliği (Epil=Epil∘−00592nlog⁡QE_{\text{pil}} = E^\circ_{\text{pil}} - \frac{0{}0592}{n} \log Q) yazıldığında, anot derişimi [Al3+]=001 M[Al^{3+}] = 0{}01\text{ M} ve katot derişimi [Zn2+]=01 M[Zn^{2+}] = 0{}1\text{ M} için tepkime kesri Q=[Al3+]2[Zn2+]3=(10−2)2(10−1)3=10−1=01Q = \frac{[Al^{3+}]^2}{[Zn^{2+}]^3} = \frac{(10^{-2})^2}{(10^{-1})^3} = 10^{-1} = 0{}1 bulunur. Q<1Q < 1 olduğundan log⁡Q<0\log Q < 0 olur ve standart pil potansiyelinden daha büyük bir hücre potansiyeli elde edilir (Epil>Epil∘E_{\text{pil}} > E^\circ_{\text{pil}}). Bu veriler AlAl metalinin anot, ZnZn metalinin ise katot olduğunu, dolayısıyla AlAl metalinin ZnZn metalinden daha aktif olduğunu gösterir (Al>ZnAl > Zn).
Alüminyum ile çinko arasındaki bağıl aktiflik ilişkisini Nernst eşitliği ve anot/katot tayini üzerinden belirlemek.
2
Karıştırma kabındaki tepkimenin analiz edilmesi
ZnZn kaşığın FeSO4FeSO_4 çözeltisinde aşınması, Zn(k)→Zn2+(suda)+2e−Zn(k) \rightarrow Zn^{2+}(suda) + 2e^- yükseltgenme tepkimesinin kendiliğinden gerçekleştiğini gösterir. Çözeltideki Fe2+Fe^{2+} iyonları indirgenirken, katı haldeki çinko yükseltgendiği için çinkonun elektron verme eğilimi demirden daha büyüktür (Zn>FeZn > Fe).
Çinko ile demir arasındaki bağıl aktiflik ilişkisini aşınma gözlemi üzerinden belirlemek.
3
1. Kaptaki asit-metal tepkimesinin analiz edilmesi
FeFe metalinin HClHCl çözeltisi ile tepkimeye girerek H2(g)H_2(g) oluşturması, demirin hidrojenden daha aktif bir metal olduğunu gösterir (Fe>H2Fe > H_2).
Demir metalinin aktifliğini hidrojen referansına göre belirlemek.
4
2. Kaptaki metal yer değiştirme tepkimesinin analiz edilmesi
CuCu metalinin AgNO3AgNO_3 çözeltisinde aşınması ve üzerinde Ag(k)Ag(k) birikmesi, Cu(k)+2Ag+(suda)→Cu2+(suda)+2Ag(k)Cu(k) + 2Ag^+(suda) \rightarrow Cu^{2+}(suda) + 2Ag(k) redoks tepkimesinin kendiliğinden gerçekleştiğini gösterir. Bu durum, CuCu metalinin yükseltgenme eğiliminin AgAg metalinden daha fazla olduğunu kanıtlar (Cu>AgCu > Ag).
Bakır ile gümüş arasındaki bağıl aktiflik ilişkisini belirlemek.
5
Bütün bağıl aktiflik sonuçlarının birleştirilmesi
CuCu yarı soy metal olduğundan hidrojenden pasiftir (H2>CuH_2 > Cu). Elde edilen tüm bağıntılar (Al>ZnAl > Zn, Zn>FeZn > Fe, Fe>H2>Cu>AgFe > H_2 > Cu > Ag) bir araya getirildiğinde aktiflik sıralaması Al>Zn>Fe>Cu>AgAl > Zn > Fe > Cu > Ag şeklinde tamamlanır.
Farklı deneylerden elde edilen tüm verileri sentezleyerek tek bir sıralama elde etmek.

Anahtar Kavram

Kendiliğinden gerçekleşen galvanik veya kimyasal redoks tepkimelerinde elektron verme eğilimi (metalik aktifliği) daha yüksek olan metal yükseltgenirken, daha pasif olan metalin katyonu indirgenir. Aktif metaller asit çözeltilerinden H2H_2 gazı açığa çıkarabilirken yarı soy ve soy metaller bu tepkimeyi gerçekleştiremez.
Bu soruyu puanla

Konular

Metalik ve Ametalik Aktiflik

Bu konudan daha fazla soru