電気分解で炭素電極に銅メッキ

質問

先日、高校で硫酸銅水溶液に鉛筆の芯を陽極・陰極に用いて400mAで電気分解を行い、陰極側に銅メッキをする実験を行いました。
この際、実験自体は成功して見事に銅メッキをすることが出来たのですが、どうしても解らない事があります。
それは陽極の鉛筆の芯が時間の経過と共に溶け出して(?)質量が減少してしまい、最後には細くなって折れてしまったことです。
陽極でこのようなことが起こると言うことは鉛筆の芯の炭素が何らかの反応を起こしているのでしょうか？
先生に聞いても明確な回答が得られなかったため、どうか皆様のご意見をよろしくお願いします。

回答No.4

c80s3xxx · ベストアンサー

今の鉛筆の芯には焼き固めのさいの結合材としていろんな有機物を入れています．陽極の話ですから酸素発生がおこるはずですが，これはつまり水でさえ酸化されるような強力な環境下に鉛筆の芯がおかれているということです．黒い本体である黒鉛自体はほとんど反応しないでしょうが，混ぜてある結合材類，しかも焼成過程ですでにかなり分解しているであろう成分が，そのような環境下でさらに分解しても何ら不思議はありません．
結合材成分が分解してしまったために，黒鉛粒子に欠落が生じ，その結果芯自体が溶けているように見えるのだと思います．おそらくビーカーの底には炭素の粉がたまってきていたはずです．

お礼

皆様の意見を聞く限り、黒鉛ではなく粘土が反応している、という事でほぼ確定のようですね。たしかにビーカーの底に炭素粉も確認できました。
後日、比較実験も行いたいと思います。
ご解答いただき、ありがとうございました。

回答No.3

noname#160321

皆様のお答えが適切だと思います。
「鉛筆の芯」と言っても最近はシャープペンシルの芯が良く使われますが、鉛筆を分解したのでしょうか？
シャープペンシルの芯では各社(2～3社ほどしかないが）「書き味」がスムースになるように種々の炭化物を加え、強度も高くなっていますので、添加物が必ずあると思います。
鉛筆を分解したとしても、100円ショップの鉛筆と、製図用の高価な鉛筆ではない用がかなり違うでしょう。黒煙の他に粘土質や滑石などの鉱物が加えられている場合が多いのでそれらが溶け出してしまった可能性もあります。
実験する場合＃1のお答えにあるように無通電の場合、または水の電気分解を行い、正極、負極として使ったときの差などが考察の良い材料になるでしょう。

お礼

皆様のご解答のおかげで疑問は解決されました。
ご解答いただき、ありがとうございました。

補足

鉛筆の芯は自分たちで鉛筆を分解して調達しました（しかも職員室で余っていたもののようで種類もバラバラ・・・
皆様の解答では炭素以外の成分が怪しい、とのことですので、比較実験を行ってみたいと思います。

回答No.2

nayu-nayu

自分が実験した時は質問者さんの実験の鉛筆とは違って、純度の良い炭素棒を使ったからかもしれませんが今回のような結果は始めて聴きました。

調べた所、鉛筆は黒鉛の他に粘土が混ざっているようです。
粘土には様々な鉱物が原料になっているようです。

私の考察は・・・。
この粘土成分が硫酸イオンと反応してしまった結果、鉛筆がもろくなり、折れてしまった可能性がある。

です。

「純度の良い炭素棒」と「鉛筆」での比較実験などが必要になると思います。

硫酸につけてみても良いかもしれません。
濃さの違う鉛筆の芯を使った比較なども出来ると思います。

是非、調べてみて下さい。

希硫酸なんて理科の先生なら直ぐ調製できますから、是非相談してみてください。

お礼

皆様のご解答のおかげで疑問は解決されました。
ご解答いただき、ありがとうございました。

補足

inaken11さんの方にも補足しましたが、硫酸銅水溶液に鉛筆の芯を浸したのですが変化はありませんでした・・・。自分も図書館などで本を調べたのですが流石にこのような事は載っていないようなのです。

回答No.1

inaken11

考えられること
鉛筆の芯が、硫酸に侵される成分（潤滑剤など）を含んでおり、溶けてしまった。
主成分の黒鉛は酸やアルカリには強いです。

通電無しの比較実験も必要かもです。

お礼

皆様のご解答のおかげで疑問は解決されました。
ご解答いただき、ありがとうございました。

補足

実は実験後に使用した硫酸銅に鉛筆の芯を入れたのですが、この時は何も変化はありませんでした・・・。
やはり電気分解していることと何か関係があるのでしょうか？