Bir deneyde eşit kütlede magnezyum (Mg) ve kalsiyum (Ca) metalleri ayrı ayrı beherlerde su ile tepkimeye sokuluyor. Tepkimeler sonucunda oluşan gazın miktarı ve tepkime şiddeti gözleniyor. Buna göre aşağıdaki yorumlardan hangisi doğrudur?
A) Her iki metal de aynı şiddette tepkime verirBu soruda, magnezyum (Mg) ve kalsiyum (Ca) metallerinin su ile tepkimelerini karşılaştırıyoruz. Her iki metal de periyodik tablonun 2A grubunda (alkali toprak metalleri) yer alır ve benzer kimyasal özelliklere sahiptirler. Ancak, periyodik tablodaki konumları nedeniyle reaktiviteleri farklılık gösterir.
Alkali toprak metallerinin su ile genel tepkime denklemi şu şekildedir:
$M(s) + 2H_2O(l) \rightarrow M(OH)_2(aq) + H_2(g)$
Burada $M$ metal atomunu temsil eder. Tepkime sonucunda metal hidroksit ve hidrojen gazı ($H_2$) oluşur. Gözlenen gaz, bu hidrojen gazıdır.
Periyodik tabloda aynı grupta (sütunda) yukarıdan aşağıya doğru inildikçe, metallerin reaktivitesi genellikle artar. Bunun temel nedenleri şunlardır:
Atom çapı büyür.
Değerlik elektronları çekirdekten daha uzakta bulunur ve çekirdek tarafından daha az çekilir.
İyonlaşma enerjisi azalır (elektron verme eğilimi artar).
Bu durum, metalin elektron verme ve tepkimeye girme isteğinin arttığı anlamına gelir. Yani, grup içinde aşağı indikçe metal daha kolay tepkimeye girer ve tepkime daha şiddetli olur.
Magnezyum (Mg) periyodik tabloda Kalsiyum'un (Ca) bir üstünde yer alır. Bu nedenle, yukarıda açıklanan reaktivite eğilimine göre Kalsiyum (Ca), Magnezyum'dan (Mg) daha reaktiftir.
Daha reaktif olan Kalsiyum, su ile Magnezyum'a göre daha şiddetli, yani daha hızlı ve daha belirgin bir tepkime verecektir. Magnezyum soğuk su ile çok yavaş tepkime verirken, Kalsiyum soğuk su ile gözle görülür bir şekilde tepkime verir.
A) Her iki metal de aynı şiddette tepkime verir: Yanlış. Reaktivite farkından dolayı tepkime şiddetleri aynı olamaz.
B) Magnezyum daha fazla gaz açığa çıkarır: Eşit kütlede metal alındığında, Magnezyum'un mol kütlesi ($M_r(Mg) \approx 24.3 \text{ g/mol}$) Kalsiyum'un mol kütlesinden ($M_r(Ca) \approx 40.1 \text{ g/mol}$) daha küçüktür. Bu durumda, eşit kütle için Magnezyum'un mol sayısı daha fazla olur. Her bir mol metal 1 mol $H_2$ gazı ürettiği için, Magnezyum teorik olarak daha fazla $H_2$ gazı açığa çıkarabilir. Ancak soru "tepkime şiddeti"ni de vurgulamaktadır ve C seçeneği reaktivite farkını doğrudan ifade eder.
C) Kalsiyum daha şiddetli tepkime verir: Doğru. Kalsiyum, Magnezyum'dan daha reaktif olduğu için su ile daha şiddetli (daha hızlı ve enerjik) tepkime verir. Bu, periyodik tablodaki reaktivite eğiliminin doğrudan bir sonucudur ve deneyde gözlemlenecek ana farklardan biridir.
D) Tepkime şiddetleri aynıdır: Yanlış. A seçeneği ile aynı nedenden dolayı yanlıştır.
Bu durumda, reaktivite farkı ve tepkime şiddeti göz önüne alındığında en doğru yorum C seçeneğidir.
Cevap C seçeneğidir.
