Manèges électrochimiques - Zinc "inactif"

Le zinc est considéré comme un métal actif. Le potentiel standard négatif suggère qu'il réagira violemment avec les acides, en en déplaçant l'hydrogène. De plus, en tant que métal amphotère, il réagit également avec les bases pour former les sels complexes correspondants. Cependant, le zinc pur est très résistant aux acides et aux alcalis. La raison en est le grand potentiel de dégagement d'hydrogène à la surface de ce métal. Les impuretés de zinc favorisent la formation de microcellules galvaniques et, par conséquent, leur dissolution.

Pour le premier test, vous aurez besoin de : acide chlorhydrique HCl, plaque de zinc et fil de cuivre (photo 1). Nous plaçons la plaque dans une boîte de Pétri remplie d'acide chlorhydrique dilué (photo 2), et y plaçons du fil de cuivre (photo 3), que HCl n'affecte évidemment pas. Au bout d'un certain temps, de l'hydrogène est intensément libéré à la surface du cuivre (photos 4 et 5), et seules quelques bulles de gaz peuvent être observées sur le zinc. La raison en est la surtension mentionnée ci-dessus de dégagement d'hydrogène sur le zinc, qui est beaucoup plus importante que sur le cuivre. Les métaux combinés atteignent le même potentiel par rapport à la solution acide, mais l'hydrogène se sépare plus facilement sur le métal à plus faible surtension - le cuivre. Dans la cellule galvanique formée avec des électrodes Zn Cu court-circuitées, le zinc est l'anode :

(-) Exigences : Zn⁰ → zinc²⁺ + 2e^-

et l'hydrogène est réduit sur une cathode de cuivre :

(+) Katoda : 2H⁺ + 2e^- → N₂­

en additionnant les deux équations des processus d'électrode, nous obtenons un enregistrement de la réaction de dissolution du zinc dans l'acide :

Zinc + 2H⁺ → zinc²⁺ + H₂­

Dans le prochain test, nous utiliserons une solution d'hydroxyde de sodium, une plaque de zinc et un clou en acier (photo 6). Comme dans l'expérience précédente, une plaque de zinc est placée dans une solution diluée de NaOH dans une boîte de Pétri et un clou est placé dessus (le fer n'est pas un métal amphotère et ne réagit pas avec les alcalis). L'effet de l'expérience est similaire - de l'hydrogène est libéré à la surface du clou et la plaque de zinc n'est recouverte que de quelques bulles de gaz (photos 7 et 8). La raison de ce comportement du système Zn-Fe est également la surtension de dégagement d'hydrogène sur le zinc, qui est beaucoup plus importante que sur le fer. Toujours dans cette expérience, le zinc est l'anode :

(-) Exigences : Zn⁰ → zinc²⁺ + 2e^-

et sur la cathode de fer l'eau est réduite :

(+) Katoda : 2H₂O + 2e^- → N₂+ 2ON^-

En additionnant les deux équations sur les côtés et en tenant compte du milieu réactionnel alcalin, on obtient en principe un enregistrement du processus de dissolution du zinc (des anions tétrahydroxyincides se forment) :

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