Kakva je veza između cinka i sumporne kiseline?

Reakcija između cinka i sumporne kiseline uobičajena je redoks, odnosno redukcijsko-oksidacijska reakcija. Redox reakcije opisuju tok energije, u obliku elektrona, u reakciji. Cink i sumporna kiselina povezani su dosljednom tendencijom da cink donira elektrone vodiku u sumpornoj kiselini, a zatim se veže s preostalim sulfatom kako bi tvorio cink sulfat i plinoviti vodik. Ova se reakcija često proučava u nastavi kemije jer jasno pokazuje prijenos elektrona između kiseline i metala.

Kada se cink i sumporna kiselina spoje u otopini, cink djeluje kao redukcijsko sredstvo i donira elektrone vodikovim ionima koje daje sumporna kiselina. Na taj način se kaže da se cink oksidira jer gubi elektrone, a vodik se reducira dok ih dobiva. Sulfatni ioni se tada vežu s cinkom, tvoreći cink sulfat, a vodik se oslobađa kao vodikov plin.

Elektroliti u kemiji su dobri izvori vodljivosti jer su bogati ionima koji privlače elektrone iz drugih tvari. Vodena otopina sumporne kiseline djeluje kao elektrolit kada se veze između vodikovih i sulfatnih iona koji tvore kiselinu oslobađaju u vodi. Ti ioni tada mogu slobodno reagirati s dodatnim tvarima, kao što je cink, a rezultirajući prijenos elektrona proizvodi energiju. U reakciji cinka i sumporne kiseline, sumporna kiselina je elektrolit koji pokreće cink da otpusti svoje elektrone.

Električna energija se proizvodi strujanjem elektrona između cinka i vodika unutar elektrolitičke otopine sumporne kiseline. U čistoj reakciji ova energija se gubi kao toplina. Tijekom laboratorijskih demonstracija aktivnost elektrona vidljiva je kao aktivno mjehurićenje otopine. Dodatak drugog metala, kao što je bakar, pojačava reakciju i rezultira bržim mjehurićem. Ova energija se može iskoristiti izgradnjom strujnog kruga između metala umjesto puštanja da reagiraju normalno.

Primjer za to je baterija. Baterije rade tako što spajaju dva metala okupana u elektrolitičkim otopinama. U bateriji, cink se drži u jednoj komori, a drugi metal se čuva u zasebnoj. Oba su okupana u elektrolitu kako bi se pokrenulo oslobađanje elektrona koji teku duž kruga unutar baterije koji iskorištava energiju.