Elektrohemijske vožnje - "Neaktivan" cink

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

Za prvi test će vam trebati: hlorovodonična kiselina HCl, pocinčana ploča i bakarna žica (slika 1). Ploču stavimo u Petrijevu posudu napunjenu razrijeđenom hlorovodoničnom kiselinom (slika 2), a na nju stavimo bakarnu žicu (slika 3), na koju HCl očigledno ne utiče. Nakon nekog vremena, na površini bakra se intenzivno oslobađa vodonik (fotografije 4 i 5), a na cinku se može uočiti samo nekoliko mjehurića plina. Razlog je gore spomenuti prenapon evolucije vodika na cink, koji je mnogo veći nego na bakru. Kombinovani metali dostižu isti potencijal u odnosu na rastvor kiseline, ali se vodonik lakše odvaja na metalu sa nižim prenaponom - bakru. U formiranoj galvanskoj ćeliji sa kratko spojenim Zn Cu elektrodama, cink je anoda:

(-) Zahtjevi: Zn⁰ → cink²⁺ + 2e^-

a vodik se reducira na bakrenoj katodi:

(+) Katoda: 2h⁺ + 2e^- → N₂­

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

Cink + 2H⁺ → cink²⁺ + H₂­

U sljedećem testu koristit ćemo otopinu natrijevog hidroksida, cink ploču i čelični ekser (slika 6). Kao iu prethodnom eksperimentu, cinkova ploča se stavlja u razrijeđenu otopinu NaOH u Petrijevu posudu i na nju se stavlja ekser (gvožđe nije amfoterni metal i ne reaguje sa alkalijama). Efekat eksperimenta je sličan - vodonik se oslobađa na površini nokta, a cink ploča je prekrivena samo nekoliko mjehurića plina (fotografije 7 i 8). Razlog ovakvog ponašanja Zn-Fe sistema je i prenapon evolucije vodonika na cinku, koji je mnogo veći nego na gvožđu. Takođe u ovom eksperimentu, cink je anoda:

(-) Zahtjevi: Zn⁰ → cink²⁺ + 2e^-

a na gvozdenoj katodi voda se smanjuje:

(+) Katoda: 2h₂O + 2e^- → N₂+ 2ON^-

Sabiranjem obje jednadžbe na stranama i uzimajući u obzir alkalnu reakcijsku sredinu, dobijamo zapis o načelnom procesu rastvaranja cinka (formiraju se tetrahidroksiincidni anioni):

Cink + 2OH^- + 2 sata₂O → [Zn(OH)₄]^2- + H₂