Oι χημικές εξισώσεις της αντίδρασης των μετάλλων με οξέα και η σειρά δραστικότητας των μετάλλων

Η χημική εξίσωση μιας αντίδρασης μετάλλου με οξύ, όπως αυτή μεταξύ ψευδάργυρου, Zn, και υδροχλωρικού οξέος, HCl, μπορεί να γραφεί με τρείς διαφορετικούς τρόπους. Αν θέλουμε να δείξουμε απλώς τα αντιδρώντα και τα προϊόντα της αντίδρα-σης γράφουμε τη μοριακή χημική εξίσωση: 2ΗCl(aq) + Ζn(s) ZnCl2(aq) + H2(g) Aν θέλουμε να δείξουμε σαφώς ότι τόσο στα προϊόντα όσο και στα αντιδρώ-ντα μερικές ενώσεις υπάρχουν μόνον ως ιόντα στο διάλυμα, πρέπει να γρά-ψουμε το ΗCl(aq) ως H+(aq) και Cl-(aq) και το ZnCl2(aq) ως Zn2+(aq) και 2Cl-(aq). Έτσι προκύπτει μια πλήρης ιοντική εξίσωση: 2H+(aq) + 2Cl-(aq) + Ζn(s) Zn2+(aq) + 2Cl-(aq) + H2(g) Παρατηρούμε ότι τα ιόντα Cl-(aq) εμφανίζονται τόσο στα αντιδρώντα όσο και στα προϊόντα. Τα ιόντα αυτά δε συμμετέχουν στην αντίδραση, είναι απλοί θεατές και μπορούν να διαγραφούν από τα αντιδρώντα και τα προϊόντα. Έτσι προκύπτει η τελική ιοντική εξίσωση: 2H+(aq) + Ζn(s) Zn2+(aq) + H2(l) όπου φαίνεται ότι η αντίδραση δεν είναι τίποτε άλλο παρά η αντίδραση των κατιόντων υδρογόνου και του μετάλλου προς παραγωγή κατιόντων μετάλλου και αερίου υδρογόνου. Για την αντίδραση αραιού θειικού οξέος και αργιλίου θα έχουμε αντίστοιχα: Μοριακή εξίσωση: 3Η2SO4(aq) + 2Αl(s) Al2(SO4)3(aq) + 3H2(g) Πλήρης ιοντική εξίσωση: 6H+(aq) + 3SO4-(aq) + 2Αl(s) 2Al3+(aq) + 3SO42-(aq) + 3H2(g) Τελική ιοντική εξίσωση: 6H+(aq) + 2Αl(s) 2Al3+(aq) +3H2(g) Οι αντιδράσεις αυτές μας λένε ότι όταν τα μέταλλα Zn και Αl βρεθούν σε όξινα διαλύματα έχουν μεγαλύτερη τάση να υπάρξουν ως κατιόντα από ότι το υδρογόνο. Είναι δηλαδή δραστικότερα του υδρογόνου. Παρατηρούμε ότι ανεξάρτητα από το είδος του οξέος η τελική χημική εξίσωση είναι πάντα η ίδια. Βέβαια, αν για οποιαδήποτε αντίδραση δίνουμε μόνο την τελική ιοντική εξίσωση ο αναγνώστης δε μπορεί να γνωρίζει ποιο οξύ αντέδρασε. Έτσι, πολλές φορές οι εξισώσεις αυτές γράφονται και με τη μοριακή τους μορφή. Αντίθετα το υδρογόνο έχει μεγαλύτερη τάση να υπάρχει ως κατιόν σε όξινα διαλύματα από ότι μερικά μέταλλα όπως ο χαλκός. Το υδρογόνο είναι δραστικότερο του χαλκού και έτσι αν προσθέσουμε μεταλλικό χαλκό σε όξινο διάλυμα δε θα πραγματοποιηθεί καμία αντίδραση. Δηλαδή: Μοριακή εξίσωση: Η2SO4(aq) + Cu(s) X Πλήρης ιοντική εξίσωση: 2H+(aq) + SO4-(aq) + Cu(s) X Τελική ιοντική εξίσωση: 2H+(aq) + SO4-(aq) + Cu(s) X Τελικά, τα μέταλλα κατατάσσονται σε μια σειρά δραστικότητας, στην οποία κατατάσσεται και το υδρογόνο. Τα μέταλλα που είναι αριστερά του υδρογόνου (δραστικότερα) αντιδρούν με τα οξέα, δηλαδή με τα υδρογονοκατιόντα των όξινων διαλυμάτων, και παράγεται αέριο υδρογόνο. Τα μέταλλα που είναι δεξιά του υδρογόνου (λιγότερο δραστικά) δεν αντιδρούν με οξέα προς παραγωγή υδρογόνου.