Bu soruyu çözmek için, metallerin hidrojen iyonlarını ($H^+$) indirgeyerek hidrojen gazı ($H_2$) oluşturma yeteneklerini anlamamız gerekiyor. Bu yetenek, metallerin reaktiflikleriyle ve elektrokimyasal serideki konumlarıyla doğrudan ilişkilidir.
- Bir metalin $H^+$ iyonlarını indirgeyerek $H_2$ gazı oluşturabilmesi için, o metalin hidrojenden daha aktif (daha reaktif) olması gerekir. Daha aktif metaller, elektron verme eğilimi daha yüksek olan metallerdir.
- Kimyada bu aktiviteyi standart indirgenme potansiyelleri ($E^\circ$) ile karşılaştırırız. Standart indirgenme potansiyeli, bir türün elektron alma (indirgenme) eğilimini gösterir.
- Hidrojenin standart indirgenme potansiyeli referans olarak $0.00 V$'tur ($2H^+ (aq) + 2e^- \rightarrow H_2 (g)$, $E^\circ = 0.00 V$).
- Bir metalin $H^+$ iyonlarını indirgeyebilmesi için, o metalin kendisinin yükseltgenmesi (elektron vermesi) ve $H^+$ iyonlarının indirgenmesi (elektron alması) gerekir. Bu durum, metalin standart indirgenme potansiyelinin hidrojenden daha negatif olması gerektiği anlamına gelir. Yani, $E^\circ < 0.00 V$ olan metaller, $H^+$ iyonlarını indirgeyebilir.
- Şimdi seçeneklerdeki metallerin standart indirgenme potansiyellerine ve hidrojenle karşılaştırmalarına bakalım:
- A) Cu (Bakır): Bakırın standart indirgenme potansiyeli $E^\circ = +0.34 V$'tur ($Cu^{2+} (aq) + 2e^- \rightarrow Cu (s)$). Bu değer hidrojenden daha pozitiftir, bu yüzden bakır $H^+$ iyonlarını indirgeyemez.
- B) Ag (Gümüş): Gümüşün standart indirgenme potansiyeli $E^\circ = +0.80 V$'tur ($Ag^+ (aq) + e^- \rightarrow Ag (s)$). Bu değer hidrojenden daha pozitiftir, bu yüzden gümüş $H^+$ iyonlarını indirgeyemez.
- C) Au (Altın): Altının standart indirgenme potansiyeli $E^\circ = +1.50 V$'tur ($Au^{3+} (aq) + 3e^- \rightarrow Au (s)$). Bu değer hidrojenden çok daha pozitiftir, bu yüzden altın $H^+$ iyonlarını indirgeyemez. Altın, en az reaktif metallerden biridir.
- D) Zn (Çinko): Çinkonun standart indirgenme potansiyeli $E^\circ = -0.76 V$'tur ($Zn^{2+} (aq) + 2e^- \rightarrow Zn (s)$). Bu değer hidrojenden daha negatiftir. Bu, çinkonun hidrojenden daha aktif olduğu ve $H^+$ iyonlarını indirgeyerek $H_2$ gazı oluşturabileceği anlamına gelir. Tepkime: $Zn (s) + 2H^+ (aq) \rightarrow Zn^{2+} (aq) + H_2 (g)$.
- E) Hg (Cıva): Cıvanın standart indirgenme potansiyeli $E^\circ = +0.85 V$'tur ($Hg^{2+} (aq) + 2e^- \rightarrow Hg (l)$). Bu değer hidrojenden daha pozitiftir, bu yüzden cıva $H^+$ iyonlarını indirgeyemez.
- Bu analizlere göre, sadece çinko ($Zn$) hidrojenden daha aktif olduğu ve standart indirgenme potansiyeli hidrojenden daha negatif olduğu için $H^+$ iyonlarını indirgeyebilir.
Cevap D seçeneğidir.
