ボルタ電池と放電時間

質問

今日学校でボルタ電池の実験をしたのですが、疑問に思ったことがあるので教えて欲しいです！
過酸化水素水を入れたり、銅板を焼くとなぜ放電時間が長くなるのでしょうか？

回答No.1

noname#160321 · ベストアンサー

ボルタの電池は
Ｚｎ｜ＮａＣｌ｜Ｃｕ
大阪教育大学　付属天王寺高校　岡博昭先生のページを見て下さい。
http://www.tennoji-h.oku.ed.jp/tennoji/oka/2005/05ko2-08.html
亜鉛が溶け出しますが、銅板上に水素が発生するために水素イオンと水素分子の間で「平衡反応」が起こり、直ぐに発電能力が無くなります。
１。銅板を焼く→銅板上に酸化銅が出来これが水素と反応するために水素ガスが出にくくなって、酸化銅が無くなるまで電気が起きる。
２。過酸化水素を入れる→同じく過酸化水素が水素を酸化して水にするため水素ガスが出にくくなる。
いずれも、水素イオン(正しくはＨ3Ｏ+ヒドロニウムイオン)が水素原子となり集まって水素分子になるのを防ぎます。
特に水素原子が銅板上で出来るためこの水素は非常に反応しやすく容易に酸化銅や過酸化水素と反応してくれます。

お礼

回答ありがとうございます！自分で考えたんですがあってるか不安だったので質問させてもらいました！HPも参考になりました。

回答No.3

Ichitsubo

ちょっと昔までは#1さんの通りに理解されていましたが、現在では異なった解釈をします。

ボルタの電池はそもそもが亜鉛と水素の電池です。
亜鉛の与える電位と水素の与える電位にあまり差が無く、それほど高い電圧を示しません。
ところで、ボルタの電池で正極に使用する銅は表面がわずかながら錆びています。
ボルタの電池を作って、放電のはじめは、正極では表面の酸化銅が単体の銅に戻るという反応が起こります。ボルタの電池の放電開始時だけは、亜鉛と銅の電極になっているのです。
亜鉛の与える電位と銅の与える電位の差は、亜鉛と水素のそれよりも大きいものです。しかし、酸化銅が反応しきってすべて単体の銅に戻ってしまうと最初に述べた亜鉛と水素の電池となってしまうため、起電力が墜ちるという仕組みです。

銅板を焼くのは表面の酸化銅の量を増やすためです。酸化銅の量が増えれば、無くなってしまうまでに時間がかかるようになるため、放電時間が長くなります。

過酸化水素水を入れるのは、正極で過酸化水素を反応させるためです。このとき電池はあえんと過酸化水素の電池となっているため、加えた過酸化水素が消費され尽くすまでは水素が発生することはありません。

発生する水素を酸化しているわけではなかったため、現在では以上のような解釈を行います。
また、ボルタの電池は結構複雑な系であるため、高校化学・理科の課程からは削除されております。

お礼

回答ありがとうございます！詳しく書いてくださってどうもです♪僕の教科書には載ってましたけど、課程から削除されちゃったんですか！知らなかったです。

回答No.2

hirokazu5

そういう事実があるとすると、分極を防ぐ効果がある、ということなのでしょう。
詳しくは「分極」で調べてください。
大学水準の内容で書かれているサイトなら分かります。

お礼

回答ありがとうございます！調べてみます！