塩化ナトリウム水溶液に白金と金を入れ導線でつなぐと

質問

電解質の水溶液に２種類の金属をいれて導線で結ぶと電池ができると教科書にはでていましたが
質問のタイトルの場合もできるのでしょうか。ナトリウムより白金や金はイオン化傾向が小さく導線で結んでいなければ溶けないとおもいますが、導線で結ぶことにより溶けるのでしょうか。
実際に電池ができるならば、電子の流れを中心に仕組みを教えてください。（中３）

回答No.1

htms42 · ベストアンサー

何も起こりません。

＞電解質の水溶液に２種類の金属をいれて導線で結ぶと電池ができると教科書にはでていましたが

いまだにこんなことを書いている教科書があるのですか。

電池ができるということは電流が流れるということです。
電子の移動が起こっています。
電子の移動が起これば、
「電子を受け入れて変化した物資」と「電子を放出して変化した物質」とが存在します。
こういう物質が存在する場合の電池は「化学電池」と呼ばれているものになります。
電子を受け入れて物質が変化した場合、その物質は「還元された」と言います。
電子を放出して物質が変化した場合、その物質は「酸化された」と言います。
酸化・還元反応と分類されている化学反応が起こっているので「化学電池」と言います。

普通の酸化・還元反応は酸化剤と還元剤の間で直接電子のやり取りが起こっています。
電池は自然に起こる酸化・還元反応を利用しています。
そこで起こる電子の移動を外部回路に導いています。そのために直接起こる電子の移動を禁止しています。
（完全には禁止できないので効率には限界があります。）

ボルタ電池は亜鉛が希硫酸に溶けるという反応を利用しています。
Ｚｎ＋Ｈ２ＳＯ４→Ｈ２＋ＺｎＳＯ４
Ｚｎの溶ける場所と水素の発生する場所を分離できれば電池になります。
銅板は水素の発生する場所を作っているだけです。電線の延長です。
亜鉛板の周りにも硫酸がありますから直接反応も起こります。
間に小さな穴のあいた隔壁を入れて希硫酸は銅板のある方にだけ入れます。亜鉛板のある方には食塩水を入れます。こうすると直接反応は起こらなくなりますから亜鉛から水素への電子の移動は外部回路を回って起こる分だけになります。効率がよくなります。

この例では銅板と亜鉛板を使っています。でも銅板は反応には関係がないということが分かりますね。単に電線の役割をしているだけです。電線の端が広くなっています。水素が電子を貰う反応の起こる広い場所を作っています。銅線のままで突っ込んでもいいのですが面積が狭いので反応が遅くなります。
「イオン化傾向の異なる２つの金属」という表現がおかしいことが分かります。

ダニエル電池は
Ｚｎ＋ＣｕＳＯ４→ＺｎＳＯ４＋Ｃｕ
という自然に起こる反応を分離したものです。
この反応の主役はＺｎとＣｕ^2+です。
銅板は電線の端の広くなったものというだけです。「イオン化傾向の異なる２つの金属」という条件に会わせたものではありません。
炭素棒でやってもかまいませんが銅の付着した炭素棒になってしまいます。

金と白金と食塩水でどういう反応が起こるのでしょうか。
直接接触させても反応が起こらないのであれば、分離して回路で結んでも電流をとり出すということはできません。

電子の移動があっても物質が変化していなければ、酸化・還元反応ではありません。
この点を誤解していると思われる記述のある本がかなりあります。
電子が通り抜けるだけであれば単に電線の役割をしただけということになります。
電流が流れる理由は別のところにあるということになります。

電池で出てくる金属には２つの役割があります。
・反応物質の一つになっている、・・・普通は還元剤です。
・電子の移動の起こる場を提供する、・・・電線、電極の役割です。

電池の構成要素という時には反応としての構成要素のことを言っているのか、物としての構成要素のことを言っているのか区別する必要があります。電線を反応の構成要素に入れてしまうと変なことになってしまいます。
その混乱を防ぐための一つの方法が「直接反応」を考えるということです。試験管の中で起こる酸化・還元反応を考えるということです。

金属と金属のイオンの区別ができていない事による混乱もあるようです。

お礼

詳しく説明していただいてありがとうございます。今の自分の知識ではすべてを理解することはできませんが少なくとも教科書の内容が不十分なことと、化学電池に関するイメージはできました。これからまた深く学んでいきたいと思います。ありがとうございました。