Elektrokémiai túrák - "Inaktív" cink

A cink aktív fémnek számít. A negatív standardpotenciál arra utal, hogy heves reakcióba lép savakkal, és kiszorítja belőlük a hidrogént. Ezenkívül amfoter fémként bázisokkal is reagál, és a megfelelő komplex sókat képezi. A tiszta cink azonban nagyon ellenáll a savaknak és lúgoknak. Ennek oka a hidrogénfejlődés nagy potenciálja ennek a fémnek a felületén. A cink szennyeződések elősegítik a galván mikrocellák képződését, és ennek következtében azok feloldódását.

Az első vizsgálathoz szüksége lesz: sósav-HCl-re, cinklemezre és rézhuzalra (1. kép). A tányért egy híg sósavval töltött Petri-csészébe tesszük (2. kép), és rézhuzalt teszünk rá (3. kép), amit a HCl nyilván nem befolyásol. Egy idő után intenzíven hidrogén szabadul fel a réz felületén (4. és 5. kép), a cinken már csak néhány gázbuborék figyelhető meg. Ennek oka a hidrogénfejlődés fent említett túlfeszültsége a cinken, ami sokkal nagyobb, mint a réznél. A kombinált fémek azonos potenciált érnek el a savas oldathoz képest, de a hidrogén könnyebben leválasztható a fémről alacsonyabb túlfeszültség mellett - réz. A kialakított galvánelemben rövidre zárt Zn Cu elektródákkal a cink az anód:

(-) Követelmények: Zn⁰ → cink²⁺ +2e^-

és a hidrogént rézkatódon redukálják:

(+) Katoda: 2h⁺ +2e^- → N₂­

az elektródfolyamatok mindkét egyenletét összeadva rekordot kapunk a cink savban való oldódásának reakciójáról:

Cink + 2H⁺ → cink²⁺ + H₂­

A következő tesztben nátrium-hidroxid oldatot, cinklemezt és acélszeget használunk (6. kép). Az előző kísérlethez hasonlóan Petri-csészében híg NaOH-oldatba horganylemezt teszünk, és szöget helyezünk rá (a vas nem amfoter fém, nem lép reakcióba lúgokkal). A kísérlet hatása hasonló - hidrogén szabadul fel a köröm felületén, és a cinklemezt csak néhány gázbuborék borítja (7. és 8. kép). A Zn-Fe rendszer ilyen viselkedésének oka egyben a hidrogénfejlődés túlfeszültsége is a cinken, amely sokkal nagyobb, mint a vason. Ebben a kísérletben is a cink az anód:

(-) Követelmények: Zn⁰ → cink²⁺ +2e^-

és a vaskatódon a víz redukálódik:

(+) Katoda: 2h₂O + 2e^- → N₂+ 2ON^-

Mindkét egyenletet az oldalakon összeadva és a lúgos reakcióközeget figyelembe véve elvileg rögzítjük a cink oldódási folyamatát (tetrahidroxiincid anionok képződnek):

Cink + 2OH^- + 2 HÁZ₂O → [Zn(OH)₄]^2- + H₂