分極と酸化剤（大学受験）

質問

よろしくお願いします。

ボルタ電池について質問です。
ボルタ電池はそのままだと分極が起きてしまいます。それは、正極で発生した水素により電流が流れにくくなるのと、水素が水素イオンになり、電子を出してしまうという逆起電力が生じるからです。

そこで、テキストでは、減極剤として、電池の分極を防ぐために酸化剤を加えるとあります。
でも、これは？です。というのも、酸化剤を加えると逆起電力が発生しませんか？つまり酸化剤ということは、水素を水素イオンにするのを促進することで、でもそうすると正極からも電子が放出される。

私は酸化剤を加えると逆起電力が助長されるのに、どうして分極を防ぐために酸化剤を加えるのかわかりません。どなたかご存知の方アドバイスをお願いいたします。

回答No.2

Ichitsubo · ベストアンサー

ボルタ電池で分極がおこる理由はお考えの通りです。
ボルタ電池では想定している亜鉛―銅の電池ではなく、亜鉛―水素の電池となってしまっています。

これに酸化剤を加えると、正極から水素イオンが電子を奪って水素になる反応よりも、正極から酸化剤が電子を奪う反応がより起こりやすくなります。
酸化剤の添加により、水素の発生そのものが無くなるため、分極が抑えられます。より正確に記述するならば、亜鉛と酸化剤の電池になっています。

お礼

ご回答ありがとうございました。
なるほど、酸化剤の働きがやっと納得できました。
つまり逆起電力が生じて水素が水素イオンになる前に水素の発生自体が抑えられるということですね。

教科書に載っていない内容で大変参考になりました。ありがとうございました。

回答No.5

DexMachina

No.4です。

「水素の再酸化で電子は酸化剤が受け取る」と回答しましたが、
これだと負極での電極反応の説明に矛盾が生じてしまうことに気づいたので、
「逆起電力」についての回答は取り下げさせて戴き、
「逆起電力が生じたとしても、それほど大きくなく、気泡による被覆の回避を
　含めたプラス効果の大きい酸化剤が、減極剤になり得る」
と訂正させて戴きます。

補足のつもりが、かえって混乱を招くような回答をしてしまってすみません。

お礼

ご回答ありがとうございます。
なんだか、途中から難しい＆こんがらがってしまいました。。。
でも、ありがたいです。

回答No.4

DexMachina

No.2の方の回答で充分かとも思いましたが、質問中の

> 酸化剤ということは、水素を水素イオンにするのを促進することで、
> でもそうすると正極からも電子が放出される。

の部分が気になりましたので、その点について補足をさせて戴きます。

酸化剤の添加によって、正極での電子の受け取り手が全て酸化剤と
なった場合、間に水素は介在しなくなります。
(＝No.2の方の言われる「亜鉛と酸化剤の電池」)
また、酸化剤と水素イオンとが競争的に電子を受け取り、水素が
水素イオンに再酸化される場合でも、その水素から生じた電子は
酸化剤によって消費され、正極に戻されるわけではありません。

従って、酸化剤を添加しても、「正極での逆起電力発生」はないと
思います。
(但し、負極の亜鉛が酸化されるようだと、負極から放出されるべき
　電子が酸化剤に回ることになり、起電力が低下する気もしますが)

回答No.3

anthracene

No.1です。
すいません、全く勘違いしておりました。
No.2さんのおっしゃる通りですね。ごめんなさい。
確かにH+が還元される速度は遅いので、酸化剤を入れればそもそもH2は発生しませんね。

お礼

ありがとうございます。みなさんのおかげです。

回答No.1

anthracene

電池については門外漢なので、詳しいことは分かりませんが。

酸化剤を入れて水素を酸化した、ということは水素から発生した電子は正極に流れるのではなく、酸化剤の還元に使われると思うのですが？
逆起電力は生じないのでは？