Elektroķīmiskie braucieni - "Neaktīvs" cinks
Cinks tiek uzskatīts par aktīvo metālu. Negatīvā standarta potenciāls liecina, ka tas spēcīgi reaģēs ar skābēm, izspiežot no tām ūdeņradi. Turklāt kā amfoterisks metāls tas reaģē arī ar bāzēm, veidojot atbilstošos kompleksos sāļus. Tomēr tīrs cinks ir ļoti izturīgs pret skābēm un sārmiem. Iemesls ir lielais ūdeņraža attīstības potenciāls uz šī metāla virsmas. Cinka piemaisījumi veicina galvanisko mikrošūnu veidošanos un līdz ar to arī to šķīšanu.
Pirmajai pārbaudei jums būs nepieciešams: sālsskābe HCl, cinka plāksne un vara stieple (foto 1). Mēs ievietojam plāksni Petri trauciņā, kas piepildīts ar atšķaidītu sālsskābi (foto 2), un uzliekam vara stiepli (foto 3), ko HCl acīmredzami neietekmē. Pēc kāda laika uz vara virsmas intensīvi izdalās ūdeņradis (4. un 5. foto), un uz cinka var novērot tikai dažus gāzes burbuļus. Iemesls ir iepriekš minētais ūdeņraža izdalīšanās pārspriegums uz cinka, kas ir daudz lielāks nekā uz vara. Kombinētie metāli sasniedz vienādu potenciālu attiecībā pret skābes šķīdumu, bet ūdeņradis vieglāk atdala uz metāla ar mazāku pārspriegumu - varu. Izveidotajā galvaniskajā elementā ar saīsinātiem Zn Cu elektrodiem cinks ir anods:
(-) Prasības: Zn0 → cinks2+ +2e-
un ūdeņradis tiek reducēts uz vara katoda:
(+) Katoda: 2h+ +2e- → H2
saskaitot abus elektrodu procesu vienādojumus, iegūstam cinka šķīdināšanas skābē reakcijas ierakstu:
Cinks + 2H+ → cinks2+ + H2
Nākamajā testā izmantosim nātrija hidroksīda šķīdumu, cinka plāksni un tērauda naglu (6. foto). Tāpat kā iepriekšējā eksperimentā, Petri trauciņā atšķaidītā NaOH šķīdumā ievieto cinka plāksni un uz tās uzliek naglu (dzelzs nav amfotērisks metāls un nereaģē ar sārmiem). Eksperimenta efekts ir līdzīgs – uz naga virsmas izdalās ūdeņradis, un cinka plāksni klāj tikai daži gāzes burbuļi (7. un 8. foto). Šīs Zn-Fe sistēmas darbības iemesls ir arī cinka ūdeņraža izdalīšanās pārspriegums, kas ir daudz lielāks nekā dzelzs. Arī šajā eksperimentā cinks ir anods:
(-) Prasības: Zn0 → cinks2+ +2e-
un uz dzelzs katoda ūdens tiek samazināts:
(+) Katoda: 2h2O + 2e- → H2+ 2ON-
Saskaitot abus vienādojumus malās un ņemot vērā sārmainu reakcijas vidi, iegūstam cinka šķīdināšanas procesa ierakstu principā (veidojas tetrahidroksiincīda anjoni):
Cinks + 2OH- + 2H2O → [Zn(OH)4]2- + H2
