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電池と電気分解一覧

電池と電気分解6|陽極と陰極の反応4パターンを理解する

前回の記事では,イオン化傾向を利用して電気が流れるようにした仕組みのことを電池といい,電気分解は電池に繋いでビリビリと電気を流すことで分解が起こる仕組みのことをいうのでした.

これは,

  1. 電池は能動的な反応
  2. 電気分解は受動的な反応

と言い替えることが出来ますね.

さて,電池は組み立てれば自然に電気が流れることにより,電池の電極のプラスとマイナスが決まります.これをそれぞれ正極,負極といいました.

一方の電気分解は自身だけでは+-が決まらず,電池の正極と繋いだ方を陽極(プラス),負極と繋いだ方を陰極(マイナス)というのでした.

さて,今回の記事では,その電気分解の陽極と陰極でどのように反応が違うのかを4パターンに分けて解説します.

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電池と電気分解5|電気分解の基本と,電池と電気分解の違い

前回までの記事では,「ボルタ電池」や「ダニエル電池」といった初期の電池や,現代でも車のバッテリーなどに利用される「鉛蓄電池」について説明してきました.

電池の次には「電気分解」を習うことになるのですが,最初は電池と電気分解の違いがなかなか分かりにくく,混乱してしまいがちです.

前回までで説明してきたように,「(化学)電池」とは「化学変化を起こして,物質から電気エネルギーを取り出す装置のこと」をいうのでした.

一方の「電気分解」はこれと真逆で,「電気エネルギーを使って起こる分解(化学変化)のこと」を指します.

この記事で「電気分解」を理解して,電池と電気分解をしっかり区別して考えられるようになってください.

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電池と電気分解4|鉛蓄電池の仕組みと反応

電池と電気分解3|ボルタ電池とダニエル電池】の続きです.

鉛蓄電池は車のバッテリーとして利用されるなど,非常に実用性の高い電池です,高校化学でも頻出です.

敬遠する人も多い電池ですが,各電極での半反応式もそれほど難しいものではなく,全体としても難しい要素はほとんどありません.

ですから,各電極の半反応式を確実にすれば,鉛蓄電池は怖くありません.

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電池と電気分解3|ボルタ電池とダニエル電池

ボルタ電池はイタリアの物理学者のVoltaが発明した電池で,世界初の化学電池とされています.

なお,Voltaは電気の研究に貢献し,電圧の単位であるボルト(V)の由来にもなっています.

さて,ボルタ電池は亜鉛\mathrm{Zn}と銅\mathrm{Cu}を導線で繋ぎ,希硫酸\mathrm{H_2SO_4}aqに浸けるだけのシンプルな構造で簡単に作ることができます.

しかし,その単純さの代わりに,「分極」が起こるという欠点も持ち合わせています.

そこで,イギリスの化学者・物理学者であるDaniellは,「分極」が起こらないように改良したダニエル電池を発明しました.

この記事では,ボルタ電池とダニエル電池の仕組みを説明します.

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電池と電気分解2|イオン化傾向と電池の考え方

前回の記事で説明したように,電池とは「酸化還元反応を利用して,電子の移動を生じさせる装置」のことをいうのでした.

そのことを見るために,\mrm{Cu}電極と亜鉛\mrm{Zn}電極で起こる化学反応を利用するボルタ電池を例に挙げて,電子e^-が導線を流れる様子を考えました.

なお,ボルタ電池(とダニエル電池)については,次の記事で詳しく説明しています.

この記事では,このボルタ電池の仕組みを他の場合にも起こすには,「金属が陽イオンへのなりやすい性質」である「イオン化傾向」を考えれば良いことを説明します.

さて,亜鉛\mrm{Zn}電極であっても,相手の電極の素材が何であるかによって電流の流れる向きが変わります.

この電流の流れる流れる向きを考える際に,「イオン化傾向」の大きさを順に並べた「イオン化列」がとても重要な役割を果たします.

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電池と電気分解1|電池の仕組みと電流の正体

「電池」は日常的によく見かけるもので,現代の生活になくてはならないものとなっています.

さて,「電池」が「電流」を生み出すことはよく知られていますが,「電流」とは一体なんでしょうか?また,「電池」はどのような仕組みで「電池」を生み出すのでしょうか?

ここでその答えを書いてしまいますが,「電流」の正体は「電子の移動」のことであり,「電池」とは「電流を生み出すもの」のことで,もう少し詳しく書けば「酸化還元反応により,電子の移動を起こす装置」のことをいいます.

ですから,「電池」を理解するには酸化還元反応を理解しておくことが大切です.

「電池」の次は「電気分解」の話に入りますが,「電池」が分かっていないと「電気分解」を十分に理解できませんから,「電池」は確実に押さえてください.

【参考:酸化還元反応

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