Živino srce: Elektrokemijska modifikacija

Kad je živa prekrivena vodenom otopinom sumporne kiseline, dodir s grafitnom katodom proizvodi brzo pulsiranje žive.

Pribor
Satno stakalce (promjera 10 cm), Petrijeva zdjelica (promjera 9 cm), plastične pipete, plastični poslužavnik, dvije olovke sa slobodnim grafitnim krajevima, električne žice s krokodil- štipaljkama na krajevima, izvor istosmjerne struje s promjenljivim naponom od 0-12 V, specijalan stativ s krokodil- štipaljkama (koristi se u elektronici za pomoć pri lemljenju) i bijeli papir.

Kemikalije
Živa, sumporna kiselina (c = 2 mol/L), sumpor

Postupak
• Radite na plastičnom poslužavniku. Stavite kemikalije na poslužavnik.
• Postavite bijeli papir na poslužavnik.
• Postavite Petrijevu zdjelicu na list papira i na  nju satno stakalce (Sl. 1).
• Dodajte 1-2 ml žive na satno stakalce uz pomoć plastične pipete.
• Dodajte sumpornu kiselinu na satno stakalce sve dok se ne pokrije cijela površina žive.
• Umetnite grafitne elektrode u krokodil-štipaljke.
• Spojite elektrode na istosmjernu struju napajanja.
• Postavite grafitne elektrode u otopinu sumporne kiseline i dotaknite živu s vrhom jedne od njih.
• Uključite napajanje i povećavajte napon.
• Obratite pozornost na oblik žive.
• Nakon demonstracije prikupite tekućinu u bocu namjenjenu za otpad s teškim metalima.

Sl. 1. Aparatura za pokus

Opažanje i rasprava
Kad je živa prekrivena vodenom otopinom sumporne kiseline jedan dodir s vrhom grafitne katode proizvodi brzo pulsiranje žive pri kritičnom naponu od 4 V. Daljnje povećanje napona značajno povećava frekvenciju pulsiranja. U tom slučaju, cijela površina žive je ravnomjerno polarizirana s viškom negativnog naboja (Sl. 2a), koji uzrokuje jedinstvene promjene površinske napetosti tijekom cijele živine površine. Promjena površinske napetosti je ekvivalentna promjenama koje se javljaju na dijelu žive koja je u kontaktu s željeznim čavlom u klasičnoj verziji eksperimenta.

Sl. 2. Živa u kontaktu s katodom (a), bez kontakta s katodom (b)

Budući da je živa negativno polarizirana, površinska napetost raste i uzrokuje smanjenje površine. Ovo je primjer elektrokapilarnog učinka. Kao posljedica toga, živa je odvojena od elektrode i ona se opušta natrag na početnu poziciju (Sl. 2b).
Elektrodna reakcija koja nastaje na živi u kontaktu s katodom je:

2H₃O⁺(aq) + 2e^- → 2H₂O(l) + H₂(g)     (proces na katodi)

Ukupni elektrokemijski proces je u stvari elektroliza vode. Ako se nalazite u blizini aparature, može se čak imati problema (iritacija dišnih puteva)  zbog formiranja aerosola koji sadrži sumpornu kiselinu.
Zanimljivo je, pod dovoljno visokim naponom, oscilacija, čak se može promatrati bez izravnog kontakta između katode i žive, ako udaljenost između žive i katode postupno se smanjuje. U tom slučaju pulzacija se javlja uglavnom u dijelu žive u susjedstvu katodi. Biti pod utjecajem električnog polja nametnutog između elektroda, živa je nejednako polarizirana, što uzrokuje razliku u vrijednosti površinske napetosti i inicira oscilacije.
Dio žive koja se nalazi u blizini katode ima djelomično pozitivan naboj (to je razlog zašto se proteže). Nakon što je neutraliziran negativan naboj,  vraća se natrag .