ボルタ電池、ダニエル電池

10/24(水)視聴ビデオ:
TC0139_岡野の化学(139)
TC0140_岡野の化学(140)

岡野の化学、電池の章に突入です!

電池は管理人さん曰く、CVの三種の神器(残り2つは接着剤と半導体)なので気合も入ります。
というか、理論化学に入った時から楽しみにしていました。

しかし、その前の「酸化還元」のところがあり得ないほど苦痛で…。
なんだろう、酸化還元は電池の基礎であると知り、絶対に曖昧にしないと決めたんですよ。
それで、酸化数や半反応式の問題を解きまくっていたのです。
結果、そもそも計算的なことが大の苦手なのにそればっかりやって、
何のための計算なのか目的を見失い、
算数嫌いの小学生がひたすら計算問題をさせられているような感じになっていました。

そして何とか電池に突入。

【ボルタ電池】

ボルタ電池は実用的ではなかったのですね。

ボルタ電池の問題点は、
希硫酸(H2SO4)から出た水素イオン(H+)が、負極から流れてきた電子(e)とひっつき、
水素(H2)が発生すること。

そのまま上に抜けちゃえばいいのですが、
・H2が銅板にひっついてしまうことでH+とeの反応を妨げ、渋滞が起こってしまう
・また、H2が発生しすぎて逆反応(H2→2H++2e)が起こってしまい、電子eがCuから逆流してしまう

そのため、電圧が急激に低下する「電池の分極」が起こり、あまり長く持ちません。
減極剤を用いて分極を防ぐことも可能ですが、手間なので実用的ではない、とされたのでしょうか。

【ダニエル電池】

ボルタ電池が進化しました。
ダニエル電池は、ボルタ電池で問題だった分極が起こりません。

以下、理由です。
・希硫酸(H2SO4)を使用していないので、H+がほとんど発生しない
素焼き板を使うことにより、イオンのみ移動ができる→中性が保たれいる

★ここで使用する、硫酸亜鉛水溶液(ZnSO4aq)は薄め、硫酸銅水溶液(CuSO4aq)は濃いめにしておくと、より長持ちします。

なぜなら、
・電池の反応が進行するにつれてZn2+の濃度が大きくなる→Zn板からZn2+が溶けづらくなってしまう
・eを受け取るCu2+が多い方が、より長時間eを受け取り続けることができるから

面白いです。

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