Kakšna je povezava med cinkom in žveplovo kislino?

Reakcija med cinkom in žveplovo kislino je običajna redoks ali redukcijsko-oksidacijska reakcija. Redoks reakcije opisujejo pretok energije v obliki elektronov v reakciji. Cink in žveplova kislina sta povezana z dosledno težnjo, da cink daruje elektrone vodiku v žveplovi kislini in se nato veže s preostalim sulfatom, da tvori cinkov sulfat in vodikov plin. To reakcijo pogosto preučujejo pri pouku kemije, ker jasno prikazuje prenos elektronov med kislino in kovino.

Ko se cink in žveplova kislina združita v raztopini, cink deluje kot redukcijsko sredstvo in daruje elektrone vodikovim ionom, ki jih zagotavlja žveplova kislina. Na ta način naj bi cink oksidiral, ko izgublja elektrone, vodik pa se zmanjša, ko jih pridobi. Sulfatni ioni se nato vežejo s cinkom in tvorijo cinkov sulfat, vodik pa se sprosti kot vodikov plin.

Elektroliti v kemiji so dober vir prevodnosti, saj so bogati z ioni, ki privlačijo elektrone iz drugih snovi. Vodna žveplova kislina deluje kot elektrolit, ko se vezi med vodikovimi in sulfatnimi ioni, ki tvorijo kislino, sprostijo v vodi. Ti ioni lahko nato prosto reagirajo z dodatnimi snovmi, kot je cink, in posledično prenos elektronov proizvaja energijo. V reakciji cinka in žveplove kisline je žveplova kislina elektrolit, ki sproži cink, da sprosti svoje elektrone.

Električna energija nastane s pretokom elektronov med cinkom in vodikom v raztopini elektrolitske žveplove kisline. V čisti reakciji se ta energija izgubi kot toplota. Med laboratorijskimi demonstracijami je aktivnost elektronov vidna kot aktivno mehurčkanje raztopine. Dodatek druge kovine, kot je baker, okrepi reakcijo in povzroči hitrejše mehurčke. To energijo je mogoče izkoristiti tako, da zgradimo vezje med kovinami, namesto da jim pustimo, da reagirajo normalno.

Primer tega je baterija. Baterije delujejo tako, da povežejo dve kovini, kopani v elektrolitskih raztopinah. V bateriji se cink hrani v eni komori, druga kovina pa v ločeni komori. Oba se kopata v elektrolitu, da sprožita sproščanje elektronov, ki tečejo po tokokrogu znotraj baterije, ki izkorišča energijo.