イオンラインの出来る理由は？

質問

子どもが自由研究で寒天に銅の電極を差し込み、電池につなげイオンの動きを見る実験をしています。
ある程度まで銅イオンが広がっていくとまるで壁にぶつかったかのようにラインが出来上がりました。ネットで検索すると「イオンライン」と言う言葉は見つかりましたが、どうしてそうのようなラインができるのかがわかりません。
イオンラインの出来る理由と、参考文献等を教えていただけませんでしょうか。

回答No.1

c80s3xxx · ベストアンサー

確認したわけではありませんが，おそらくということで．
今は銅イオンの電気泳動のことだけに目が行っているのだと思いますが，このような実験のもうひとつの定番は，ゲル内での pH 勾配の観察です．
陽極に銅を用いた場合でも，陰極側では水が OH- になるという反応が起こっており，結果として陰極の近辺の pH が上がっていきます．OH-イオンの電気泳動もありますので，全体としては，陰極に近づくにつれて pH の高くなる状況が作られていきます．
ところで硫酸銅(II)の水溶液に水酸化ナトリウム水溶液を垂らすと何がおこるか，理科の教科書に載っているでしょうか．このとき，水酸化銅(II)という水色の沈殿が生じます．
イオンラインは，おそらくCu2+イオンが陰極に向かって移動していった結果，陰極側で生成したOH-と反応し不溶性の水酸化銅(II)にとなり，それ以上の電気泳動がおこらなくなるために，そこで帯状にイオンが止まるように見えるようになるというのが，私の予想です．
さて，これは確かめられるでしょうか？
たとえば，寒天に酢を混ぜておきます．そうするとOH-を消費してくれるでしょうから，イオンラインができるにしても，ずっと陰極に近いところになるのではないでしょうか．
そういう比較実験を考えて，原因を検討するというのも，よい研究になると思います．

お礼

わかりやすい回答ありがとうございます。
水酸化銅の実験を早速資料集で確認しました。
今回の実験中に陰極側で水素の発生は確認していたのにもかかわらず、
OH-についてどうなっているのか考えていませんでした。
まだ夏休み中、子どもも試してみたいとやる気充分なので
酢を混ぜた寒天など、OH-も考慮した実験も試してみようと思います。
ありがとうございました！！！

回答No.2

ORUKA1951

イオンの速度を調べるときは、pHで色が変化する色素を溶かして固めた寒天/ゼラチンに、炭素棒(マンガン電池の電極を使う)などの電極を差し込んで電解するほうが良いです。
　銅電極で、かつ電圧が高すぎると銅イオンが溶出して沈殿を作ります。また移動するのは銅イオンだけでなく水素イオンも移動しますから、その吸着・拡散速度の違いから波模様になってしまう。

2007年9月号／イオンがつくるグラデーション | NGKサイエンスサイト｜日本ガイシ ( http://www.ngk.co.jp/site/no121/content.htm )

お礼

回答ありがとうございます。
phで色の変化の出来る実験も面白そうですね。
今回の実験では波模様になっている感じはありませんでしたが、
グラデーションもつくってみたいのでやってみようと思います。
ありがとうございました！！！