ボルタ電池です・・

質問

ボルタ電池でＺｎが亜鉛板にe－を放出すると習ったのですがなぜ希硫酸中ではなく亜鉛板に放出するのでしょうか？また、e－は亜鉛板のマイナスの密度が増えるから導線を通って銅板の方にいくと聞いたのですが、なぜそのまま希硫酸のほうにいかないのでしょうか・・？

回答No.2

assamtea · ベストアンサー

こんにちは。

ボルタの電池は、亜鉛板と銅板を電極としていますが、亜鉛の方がイオン化傾向が大きく、また銅の方が亜鉛よりも水素イオンの還元反応に対して活性だからです。
さらに、銅、亜鉛の双方の電位が影響するために質問のような反応になります。

ですから、

> また、e－は亜鉛板のマイナスの密度が増えるから導線を通って銅板の方にいくと聞いたのですが

これは間違いではないですが、一気に結論の説明です。

また、この質問では、何故そうなるのか？と聞いていますが、電池とするためにそうなるようにわざとしたのです。

どのレベルで説明して良いのかわかりませんが、亜鉛は非常にイオン化傾向が強い金属である事は知っていますよね？

ですから、金属亜鉛を希硫酸水溶液に浸すと電子を金属に残して、溶液にイオン（Ｚn2+）として溶解する反応が生じます。（ピンと来なかったらイオン化傾向と言う物を良く理解するようにして下さい）

この反応は、金属に電子がたまって金属の電位が -0.76Vになるまで続きます。この電位の低下は亜鉛電極の周囲に生じたZn2+の濃度が高くなって、このイオンが亜鉛に還元されるために十分な負電位になると止まります。

ここで、電池なので電球などを通して陽極である銅板に繋がっているので、銅板も-0.76Vの電位になります。そして銅が水素イオンの還元反応に都合の良い金属なのです。（というか、イオン化傾向が小さく水素の還元に活性であったから陽極になり得たと言うのが正しいです）

ですから、H+ + e- → 1/2H2 (E0 = 0V)
の反応が金属銅表面で起こります。

この反応は銅の電位が少しでもマイナスである限り、銅周囲の水素イオンはどんどん還元されて水素ガスに変化しますが、これは銅の電子をうばい、銅の電位を正に変化させます。

こうして、電位差が生じて電子が流れる反応が起こるので電池なのです。

お礼

ありがとうございました。お礼が遅くなり申し訳ございませんでした。

回答No.1

myeyesonly

こんばんは。いかないわけではありません。
いくようにする事もできます。

つまり、通常、そういう風に電子が移動するのは、電子がそちらの方が流れやすいからです。
電気抵抗というものですが、この電気抵抗が低い方によく流れます。
だから、電池に電球など何百個もつないで電気抵抗を高くしてしまうと、硫酸の方へ電子が流れて、そこで水素ガスを発生して泡が出ます。

また、電線をつながない状態では、電子は移動できませんので、同じように亜鉛の表面で反応して泡となります。
自己放電という現象ですね。

普通に電球をつないだ実験でも亜鉛板の表面から少しは泡が出るのを観察できるはずです。
それはつまり硫酸の方に流れた電子が水素イオンと反応して水素ガスとなったものです。

お礼

ありがとうございました。お礼が遅くなり申し訳ございませんでした。