راهنمایی کوتاه: این سوال درباره سری الکتروشیمیایی فلزات و واکنشهای جابجایی یگانه است که با آزاد شدن گرما همراه هستند.
گامبهگام:
- ۱) ابتدا سری الکتروشیمیایی داده شده را مرتب میکنیم: Mg > Zn < Co > Sn. این نشان میدهد که منیزیم (Mg) فعالترین فلز است، سپس روی (Zn)، بعد کبالت (Co) و در نهایت قلع (Sn) کمفعالترین است.
- ۲) وقتی یک فلز فعالتر را در محلول نمک فلز کمفعالتر قرار میدهیم، واکنش جابجایی رخ میدهد. در این واکنش، فلز فعالتر، یون فلز کمفعالتر را از محلول خارج کرده و خود به یون تبدیل میشود.
- ۳) هرچه اختلاف فعالیت بین دو فلز بیشتر باشد، واکنش شدیدتر و گرمای بیشتری آزاد میشود. یعنی فلز فعالتر در محلول نمک فلز کمفعالتر، گرمای بیشتری تولید میکند.
- ۴) در بین فلزات داده شده، منیزیم (Mg) فعالترین است و قلع (Sn) کمفعالترین. بنابراین قرار دادن تیغه منیزیم در محلول نمک قلع (مثلاً SnCl₂) باید شدیدترین واکنش و در نتیجه داغترین محلول را ایجاد کند.
- ۵) دلیل: چون منیزیم تمایل بسیار بیشتری برای از دست دادن الکترون و تبدیل به یون دارد نسبت به قلع. این اختلاف پتانسیل استاندارد کاهش زیاد، باعث آزاد شدن انرژی به صورت گرما میشود.
پاسخ نهایی: قرار دادن تیغه منیزیم (Mg) در محلول نمک قلع (مثلاً Sn²⁺) داغترین محلول را ایجاد خواهد کرد. زیرا منیزیم فعالترین فلز و قلع کمفعالترین فلز در سری داده شده است و اختلاف فعالیت زیاد بین آنها باعث واکنش شدید و آزاد شدن گرمای بیشتر میشود.
مثال مشابه: اگر روی (Zn) را در محلول سولفات مس (CuSO₄) قرار دهیم، چون روی از مس فعالتر است، واکنش داده و گرما تولید میکند. اما گرمای آن کمتر از واکنش منیزیم با همان محلول است.
اگر میخواهی بیشتر یاد بگیری: درباره سری الکتروشیمیایی فلزات و پتانسیل استاندارد کاهش آنها مطالعه کن. هرچه پتانسیل کاهش منفیتر باشد، فلز فعالتر است. همچنین میتوانی مفهوم آنتالپی واکنش را در این جایگزینیها بررسی کنی.
یادآوری ایمنی: برخی از این واکنشها میتوانند شدید باشند و محلول داغ یا مواد شیمیایی پراکنده تولید کنند. همیشه آزمایشهای شیمیایی را تحت نظارت معلم و با رعایت نکات ایمنی (عینک، روپوش) انجام ده.
