Εξηγήστε γιατί το αέριο υδρογόνου εκδίδεται όταν ένα αντιδραστικό μέταλλο υφίσταται αντίδραση μονής μετατόπισης με νερό;
Κατανόηση της αντίδρασης
Μια αντίδραση μιας μετατόπισης περιλαμβάνει ένα πιο αντιδραστικό στοιχείο που αντικαθιστά ένα λιγότερο αντιδραστικό στοιχείο σε μια ένωση. Στην περίπτωση των αντιδραστικών μετάλλων και του νερού, το μέταλλο μετατοπίζει το υδρογόνο στο νερό.
Η χημεία
1. Μεταλλική αντιδραστικότητα: Τα μέταλλα υψηλότερα στη σειρά αντιδραστικότητας (π.χ. κάλιο, νάτριο, ασβέστιο) είναι πιο πρόθυμοι να χάσουν ηλεκτρόνια (γίνονται κατιόντα) από το υδρογόνο.
2. Δομή του νερού: Το νερό (H₂O) έχει δύο άτομα υδρογόνου συνδεδεμένα με άτομο οξυγόνου. Τα άτομα υδρογόνου είναι ελαφρώς θετικά, καθιστώντας τα ευαίσθητα στην επίθεση με αντιδραστικά μέταλλα.
3. Διαδικασία αντίδρασης: Όταν ένα αντιδραστικό μέταλλο όπως το νάτριο (NA) προστίθεται στο νερό, συμβαίνει τα ακόλουθα:
* Το μέταλλο δίνει το ηλεκτρόνιο του σε ένα άτομο υδρογόνου σε νερό, σχηματίζοντας ένα ιόν νατρίου (Na⁺) και ένα άτομο υδρογόνου με αρνητικό φορτίο (Η).
* Δύο άτομα υδρογόνου (H⁻) συνδυάζονται για να σχηματίσουν ένα μόριο υδρογόνου (H₂), το οποίο είναι ένα αέριο.
* Το ιόν νατρίου (Na⁺) αντιδρά με το ιόν υδροξειδίου (OH⁻) από το νερό για να σχηματίσει υδροξείδιο του νατρίου (NaOH).
Η χημική εξίσωση:
Η συνολική αντίδραση για το νάτριο και το νερό είναι:
2NA (s) + 2H₂O (L) → 2naOH (aq) + h₂ (g)
Συνοπτικά:
Το αντιδραστικό μέταλλο μετατοπίζει το υδρογόνο στο νερό επειδή έχει ισχυρότερη τάση να χάσει ηλεκτρόνια. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό αερίου υδρογόνου (Η) και ένα μεταλλικό υδροξείδιο. Οι φυσαλίδες αερίου υδρογόνου από το διάλυμα, εξ ου και η παρατήρηση του αερίου που εκχωρείται.
