Amikor fémeket híg savakkal reagáltatunk (például híg sósav, híg kénsav, híg salétromsav. Ez kb. 5-15% töménységet jelent.) , akkor fontos pár kísérletre emlékezni. Ezek egy valamiben nagyon hasonlítanak egymásra. Mindegyik esetben hidrogén gáz fejlődik, ami színtelen, szagtalan és könnyen gyullad (a levegő oxigénjével durranógázt képez.)
Másik fontos dolog, amiben viszont jelentős különbség van: hogyan viszonyulnak a fémek a savakhoz (vagy akár a vízhez) - mindkettő a hidrogén vegyülete- ? Mennyire heves a reakció? Másként mondva, mennyire könnyen vagy nehezen szorítja ki a hidrogént a fém a vegyületéből? (a savból vagy akár a vízből?)


***például:
*** cink + sósav = cink-klorid + HIDROGÉN (ez a hidrogén előállítása laborban).
(A hidrogén egyenletesen, folyamatosan fejlődik, a kémcső felforrósodik.)
> cink + kénsav = cink-szulfát + HIDROGÉN

***magnézium + sósav = magnézium-klorid + HIDROGÉN
> magnézium + kénsav = magnézium-szulfát + HIDROGÉN
(A hidrogén a cinknél sokkal hevesebben fejlődik, az oldat akár ki is futhat a kémcsőből, a kémcső felforrósodik.)

*** alumínium + sósav = alumínium-klorid + HIDROGÉN.
(Amikor a reakció beindul, akkor a hidrogén a cinknél sokkal hevesebben fejlődik, az oldat akár ki is futhat a kémcsőből, a kémcső felforrósodik.)

Az alkálifémek pedig már a vízből is képesek kiszorítani a hidrogént:
*** kálium + víz = kálium-hidroxid + HIDROGÉN.
*** nátrium + víz = nátrium-hidroxid + HIDROGÉN.
Hogy mennyire heves a reakció, az a kísérletben jól látszik: a fém könnyen megolvad (ezért gömbölyű) és akár meg is gyullad:
https://www.youtube.com/watch?v=x8sSVOvzKFw

A hevesség sorrendjében a kálium reagál a leghevesebben vízzel, aztán a nátrium, kalcium, magnézium.
(Az alumínium is reagál vízzel, ha lemaratjuk róla az oxidréteget).

ÉS AZ ÖSSZESBEN KÖZÖS: a hidrogén minden esetben redukálódik.


Ha ezeket összerakjuk, akkor a fémeket az úgynevezett redukáló sorba állíthatjuk: (ami azt mutatja, hogy a hidrogénhez képest, mennyire szeretik redukálni a hidrogént a vegyületéből - mennyire könnyen passzolják neki az elektronjukat):

K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, HIDROGÉN, (réz, ezüst, arany)

A bal oldalon lévők nagyon, jobbra haladva egyre kevésbé. (tudom, az elején a sorrendben van egy kis anomália, de ennek a magyarázata már az elektrokémiához tartozik.)



És akkor a feladat:

Szórjunk két kémcsőbe vasreszeléket! Öntsünk az elsőben lévő vasra híg sósavat, a másodikba híg kénsavoldatot.
Öntsünk vasszegre tömény kénsavat!
Tartsunk a kémcsövek nyílásához égő gyújtópálcát!

a) Megfigyelés:
A vas szürke, szilárd fém. Mindkét esetben lassan, folyamatosan gáz fejlődik (a reakció nem heves), a színtelen sav oldat zöld színűre színeződik.
A keletkező színtelen gáz meggyújtható, pukkanó hangot ad.

A vasszeg + tömény kénsav esetén gáz fejlődik, de a gázfejlődés egy idő után megszűnik.

b) Mi távozott az oldatból?
Mindegyik esetben hidrogén gáz keletkezik.

c) A reakciók egyenletei:
Fe + 2 HCl → FeCl₂ + H₂
Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

Vegyük ki a vasszeget a tömény kénsavoldatból! Öblítsük le vízzel, és tegyük híg kénsavoldatba!

d) Megfigyelés:
A tömény kénsavval kezelt vasszög már nem fejleszt gázt a híg kénsavból, nem tapasztalunk buborék képződést.

e) Magyarázat:
A tömény kénsav a vas felületét PASSZIVÁLJA (azaz védő réteget alakít ki rajta.)
Ennek a gyakorlati alkalmazása: a tömény kénsavat ezért lehet vastartályokban tárolni és szállítani.