Elektrokemijske vožnje - "Neaktivan" cink

Cink se smatra aktivnim metalom. Negativan standardni potencijal sugerira da će burno reagirati s kiselinama, istiskujući iz njih vodik. Osim toga, kao amfoterni metal, također reagira s bazama da nastane odgovarajuće kompleksne soli. Međutim, čisti cink je vrlo otporan na kiseline i lužine. Razlog je velika repotencijal evolucije vodika na površini ovog metala. Nečistoće cinka pospješuju stvaranje galvanskih mikroćelija i, posljedično, njihovo otapanje.

Za prvi test trebat će vam: klorovodična kiselina HCl, cinkova ploča i bakrena žica (slika 1). Ploču smo stavili u Petrijevu zdjelicu napunjenu razrijeđenom solnom kiselinom (slika 2), a na nju stavili bakrenu žicu (slika 3) na koju HCl očito ne djeluje. Nakon nekog vremena dolazi do intenzivnog oslobađanja vodika na površini bakra (sl. 4 i 5), a na cinku se uočava samo nekoliko mjehurića plina. Razlog je gore spomenuti prenapon razvijanja vodika na cinku, koji je mnogo veći nego na bakru. Spojeni metali postižu isti potencijal u odnosu na otopinu kiseline, ali se vodik lakše izdvaja na metalu s nižim prenaponom - bakru. U formiranom galvanskom članku sa kratko spojenim Zn Cu elektrodama cink je anoda:

(-) Zahtjevi: Zn⁰ → cink²⁺ + 2e^-

a vodik se reducira na bakrenoj katodi:

(+) Katoda: 2h⁺ + 2e^- → H₂­

zbrajanjem obje jednadžbe elektrodnih procesa dobivamo zapis o reakciji otapanja cinka u kiselini:

Cink + 2H⁺ → cink²⁺ + H₂­

U sljedećem testu koristit ćemo otopinu natrijevog hidroksida, cink ploču i čelični čavao (slika 6). Kao i u prethodnom pokusu, cinkova ploča se stavi u razrijeđenu otopinu NaOH u Petrijevu zdjelicu i na nju se stavi čavao (željezo nije amfoterni metal i ne reagira s lužinama). Učinak pokusa je sličan - vodik se oslobađa na površini nokta, a cink ploča je prekrivena samo s nekoliko mjehurića plina (fotografije 7 i 8). Razlog ovakvog ponašanja Zn-Fe sustava je i prenapon evolucije vodika na cink, koji je mnogo veći nego na željezu. Također u ovom eksperimentu, cink je anoda:

(-) Zahtjevi: Zn⁰ → cink²⁺ + 2e^-

a na željeznoj katodi voda se reducira:

(+) Katoda: 2h₂O + 2e^- → H₂+ 2UKLJUČENO^-

Zbrajanjem obje jednadžbe na stranama i uzimajući u obzir alkalnu reakciju medija, dobivamo zapis o načelnom procesu otapanja cinka (nastaju tetrahidroksiincidni anioni):

Cink + 2OH^- +2H₂O → [Zn(OH)₄]^2- + H₂