Giostre elettrochimiche - Zinco "inattivo".

Lo zinco è considerato un metallo attivo. Il potenziale standard negativo suggerisce che reagirà violentemente con gli acidi, spostando l'idrogeno da loro. Inoltre, come metallo anfotero, reagisce anche con le basi per formare i corrispondenti sali complessi. Tuttavia, lo zinco puro è molto resistente agli acidi e agli alcali. Il motivo è il grande potenziale di evoluzione dell'idrogeno sulla superficie di questo metallo. Le impurità di zinco favoriscono la formazione di microcellule galvaniche e, di conseguenza, la loro dissoluzione.

Per il primo test avrai bisogno di: acido cloridrico HCl, lastra di zinco e filo di rame (foto 1). Mettiamo la piastra in una capsula di Petri riempita con acido cloridrico diluito (foto 2) e ci mettiamo sopra del filo di rame (foto 3), che chiaramente non è influenzato dall'HCl. Dopo qualche tempo, l'idrogeno viene rilasciato intensamente sulla superficie del rame (foto 4 e 5) e sullo zinco si possono osservare solo poche bolle di gas. Il motivo è la suddetta sovratensione dell'evoluzione dell'idrogeno sullo zinco, che è molto maggiore che sul rame. I metalli combinati raggiungono lo stesso potenziale rispetto alla soluzione acida, ma l'idrogeno si separa più facilmente sul metallo con una sovratensione inferiore - rame. Nella cella galvanica formata con elettrodi Zn Cu in corto, lo zinco è l'anodo:

(-) Requisiti: Zn⁰ → zinco²⁺ + 2e^-

e l'idrogeno viene ridotto su un catodo di rame:

(+) Katodà: 2H⁺ + 2e^- → Í₂­

sommando entrambe le equazioni dei processi degli elettrodi, otteniamo una registrazione della reazione di dissoluzione dello zinco in acido:

Zinco + 2N⁺ → zinco²⁺ + H₂­

Nel prossimo test utilizzeremo una soluzione di idrossido di sodio, una lastra di zinco e un chiodo d'acciaio (foto 6). Come nell'esperimento precedente, una lastra di zinco viene posta in una soluzione diluita di NaOH in una capsula di Petri e su di essa viene posizionato un chiodo (il ferro non è un metallo anfotero e non reagisce con gli alcali). L'effetto dell'esperimento è simile: l'idrogeno viene rilasciato sulla superficie dell'unghia e la piastra di zinco è ricoperta solo da poche bolle di gas (foto 7 e 8). La ragione di questo comportamento del sistema Zn-Fe è anche la sovratensione di evoluzione dell'idrogeno sullo zinco, che è molto maggiore che sul ferro. Anche in questo esperimento lo zinco è l'anodo:

(-) Requisiti: Zn⁰ → zinco²⁺ + 2e^-

e sul catodo di ferro l'acqua si riduce:

(+) Katodà: 2H₂O + 2e^- → Í₂+ 2ON^-

Sommando entrambe le equazioni ai lati e tenendo conto del mezzo di reazione alcalino, otteniamo in linea di principio una registrazione del processo di dissoluzione dello zinco (si formano anioni tetraidrossiincidi):

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