Elektrocheminiai atrakcionai – „Neaktyvus“ cinkas
Cinkas laikomas aktyviu metalu. Neigiamas standartinis potencialas rodo, kad jis smarkiai reaguos su rūgštimis, išstumdamas iš jų vandenilį. Be to, kaip amfoterinis metalas, jis taip pat reaguoja su bazėmis, sudarydamas atitinkamas kompleksines druskas. Tačiau grynas cinkas yra labai atsparus rūgštims ir šarmams. Priežastis yra didelis vandenilio išsiskyrimo potencialas šio metalo paviršiuje. Cinko priemaišos skatina galvaninių mikroelementų susidarymą ir atitinkamai jų tirpimą.
Pirmajam bandymui jums reikės: druskos rūgšties HCl, cinko plokštės ir varinės vielos (1 nuotrauka). Lėkštę dedame į Petri lėkštelę, užpildytą praskiesta druskos rūgštimi (2 nuotrauka), ant jos uždedame varinę vielą (3 nuotrauka), kurios HCl aiškiai nepaveikia. Po kurio laiko ant vario paviršiaus intensyviai išsiskiria vandenilis (4 ir 5 nuotraukos), o ant cinko matomi tik keli dujų burbuliukai. Priežastis yra aukščiau minėta cinko vandenilio išsiskyrimo viršįtampis, kuris yra daug didesnis nei vario. Sujungti metalai pasiekia tą patį potencialą rūgšties tirpalo atžvilgiu, tačiau vandenilis lengviau atsiskiria nuo metalo su mažesniu viršįtampiu – vario. Susidariusiame galvaniniame elemente su trumpai sujungtais Zn Cu elektrodais anodas yra cinkas:
( - ) Reikalavimai: Zn0 → cinkas2+ + 2e-
ir vandenilis redukuojamas prie vario katodo:
(+) Katoda: 2 val+ + 2e- → N2
Sudėjus abi elektrodų procesų lygtis greta, gauname cinko tirpimo rūgštyje reakcijos įrašą:
Cinkas + 2N+ → cinkas2+ + H2
Kitame bandyme naudosime natrio hidroksido tirpalą, cinko plokštę ir plieninę vinį (6 nuotrauka). Kaip ir ankstesniame eksperimente, Petri lėkštelėje į praskiestą NaOH tirpalą dedama cinko plokštelė ir ant jos uždedama vinis (geležis nėra amfoterinis metalas ir nereaguoja su šarmais). Eksperimento efektas panašus – ant nago paviršiaus išsiskiria vandenilis, o cinko plokštelė pasidengia vos keliais dujų burbuliukais (7 ir 8 nuotraukos). Tokio Zn-Fe sistemos elgesio priežastis taip pat yra cinko vandenilio išsiskyrimo viršįtampis, kuris yra daug didesnis nei geležies. Taip pat šiame eksperimente anodas yra cinkas:
( - ) Reikalavimai: Zn0 → cinkas2+ + 2e-
ir vanduo redukuojamas prie geležies katodo:
(+) Katoda: 2 val2O + 2e- → N2+ 2ON-
Sudėjus abi lygtis greta ir atsižvelgiant į šarminę reakcijos aplinką, gauname iš esmės cinko tirpimo proceso įrašą (susidaro tetrahidroksiincido anijonai):
Cinkas + 2ON- + 2h2O → [Zn (OH)4]2- + H2
