Sähkökemialliset ajot - "Inaktiivinen" sinkki

Sinkkiä pidetään aktiivisena metallina. Negatiivinen standardipotentiaali viittaa siihen, että se reagoi kiivaasti happojen kanssa ja syrjäyttää vedyn niistä. Lisäksi amfoteerisena metallina se reagoi myös emästen kanssa muodostaen vastaavia kompleksisia suoloja. Kuitenkin puhdas sinkki kestää hyvin happoja ja emäksiä. Syynä on suuri vedyn kehittymispotentiaali tämän metallin pinnalla. Sinkkiepäpuhtaudet edistävät galvaanisten mikrosolujen muodostumista ja siten niiden liukenemista.

Ensimmäiseen testiin tarvitset: suolahappo HCl, sinkkilevy ja kuparilanka (kuva 1). Laitoimme levyn laimealla suolahapolla täytettyyn petrimaljaan (kuva 2) ja laitoimme siihen kuparilankaa (kuva 3), johon HCl ei ilmeisesti vaikuta. Jonkin ajan kuluttua kuparin pinnalle vapautuu intensiivisesti vetyä (kuvat 4 ja 5), ​​ja sinkissä on havaittavissa vain muutamia kaasukuplia. Syynä on edellä mainittu sinkin vedyn kehittymisen ylijännite, joka on paljon suurempi kuin kuparilla. Yhdistetyt metallit saavuttavat saman potentiaalin happoliuoksen suhteen, mutta vety erottuu helpommin metallista pienemmällä ylijännitteellä - kupari. Muodostetussa galvaanisessa kennossa, jossa on oikosuljetut Zn Cu -elektrodit, sinkki on anodi:

(-) Vaatimukset: Zn⁰ → sinkki²⁺ + 2e^-

ja vety pelkistetään kuparikatodilla:

(+) Katoda: 2h⁺ + 2e^- → N₂­

Kun lasketaan yhteen molemmat elektrodiprosessien yhtälöt, saadaan tietue sinkin liukenemisreaktiosta happoon:

Sinkki + 2H⁺ → sinkki²⁺ + H₂­

Seuraavassa testissä käytämme natriumhydroksidiliuosta, sinkkilevyä ja teräsnaulaa (kuva 6). Kuten edellisessä kokeessa, sinkkilevy laitetaan laimeaan NaOH-liuokseen petrimaljassa ja asetetaan naula sen päälle (rauta ei ole amfoteerinen metalli eikä reagoi alkalien kanssa). Kokeen vaikutus on samanlainen - kynnen pinnalle vapautuu vetyä ja sinkkilevy peittyy vain muutamalla kaasukuplalla (kuvat 7 ja 8). Syynä tähän Zn-Fe-järjestelmän käyttäytymiseen on myös sinkin vedyn kehittymisen ylijännite, joka on paljon suurempi kuin raudalla. Myös tässä kokeessa sinkki on anodi:

(-) Vaatimukset: Zn⁰ → sinkki²⁺ + 2e^-

ja rautakatodilla vettä vähennetään:

(+) Katoda: 2h₂O + 2e^- → N₂+ 2ON^-

Lisäämällä molemmat yhtälöt sivuille ja ottaen huomioon emäksinen reaktioväliaine, saadaan periaatteessa tietue sinkin liukenemisprosessista (muodostuu tetrahydroksiincidianioneja):

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