Jazdy elektrochemiczne - cynk "nieaktywny".

Cynk jest uważany za metal aktywny. Ujemny standardowy potencjał sugeruje, że będzie on gwałtownie reagował z kwasami, wypierając z nich wodór. Ponadto, jako metal amfoteryczny, reaguje również z zasadami, tworząc odpowiednie sole kompleksowe. Jednak czysty cynk jest bardzo odporny na kwasy i zasady. Powodem jest duży potencjał wydzielania się wodoru na powierzchni tego metalu. Zanieczyszczenia cynkiem sprzyjają powstawaniu mikroogniw galwanicznych, a w konsekwencji ich rozpuszczaniu.

Do pierwszego testu potrzebne będą: kwas solny HCl, płytka cynkowa i drut miedziany (zdjęcie 1). Umieściliśmy płytkę na szalce Petriego wypełnionej rozcieńczonym kwasem solnym (zdjęcie 2) i położyliśmy na niej drut miedziany (zdjęcie 3), na który oczywiście HCl nie ma wpływu. Po pewnym czasie na powierzchni miedzi intensywnie uwalnia się wodór (fot. 4 i 5), a na cynku można zaobserwować zaledwie kilka pęcherzyków gazu. Powodem jest wspomniane powyżej przepięcie wydzielania wodoru na cynku, które jest znacznie większe niż na miedzi. Połączone metale osiągają ten sam potencjał w stosunku do roztworu kwasu, ale wodór łatwiej oddziela się na metalu o niższym przepięciu - miedzi. W uformowanym ogniwie galwanicznym ze zwartymi elektrodami Zn Cu anodą jest cynk:

(-) Wymagania: Zn⁰ → cynk²⁺ + 2e^-

a wodór jest redukowany na katodzie miedzianej:

(+) Katoda: 2 godz⁺ + 2e^- → N₂­

dodając do siebie oba równania procesów elektrodowych, otrzymujemy zapis reakcji rozpuszczania cynku w kwasie:

Cynk + 2N⁺ → cynk²⁺ + H₂­

W kolejnym teście użyjemy roztworu wodorotlenku sodu, płytki cynkowej i stalowego gwoździa (fot. 6). Podobnie jak w poprzednim doświadczeniu, płytkę cynkową umieszcza się w rozcieńczonym roztworze NaOH na płytce Petriego i umieszcza się na niej gwóźdź (żelazo nie jest metalem amfoterycznym i nie reaguje z alkaliami). Efekt eksperymentu jest podobny – na powierzchni paznokcia uwalnia się wodór, a płytka cynkowa pokryta jest zaledwie kilkoma pęcherzykami gazu (fot. 7 i 8). Przyczyną takiego zachowania się układu Zn-Fe jest również przepięcie wydzielania wodoru na cynku, które jest znacznie większe niż na żelazie. Również w tym eksperymencie cynk jest anodą:

(-) Wymagania: Zn⁰ → cynk²⁺ + 2e^-

a na żelaznej katodzie woda ulega redukcji:

(+) Katoda: 2 godz₂O + 2e^- → N₂+ 2 WŁ^-

Dodając oba równania po bokach i biorąc pod uwagę alkaliczne środowisko reakcji, otrzymujemy zapis procesu rozpuszczania cynku w zasadzie (tworzą się aniony tetrahydroksyincydowe):

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