仕組みを徹底解説!電池は酸化還元反応で考えよう今回は電池の解説です。電池を苦手とする受験生は非常に多いですね。電池が苦手だと感じるのは、そもそもその反応の仕組みを理解していないからです。この記事では電池の仕組みを説明します。見たことがない電池も簡単に解けるようになります。学校では教えてくれない電池の秘密もお伝えします。あなたの電池に対するもやもやも解消されることでしょう。それでは説明していきます。電気エネルギーとして取り出す装置です。電子を授受してWin-Winになる反応でした。酸化還元反応が不安な人はまず以下をチェック!酸化還元反応の仕組みを酸化数から理解しよう!それでは電池の仕組みを確認します。酸化剤と還元剤を接触させることで反応が起こります。これを遠ざければ当然反応は止まります。導線で結ぶことで反応させるのが電池の基本原理です。電荷が偏ってしまうため反応が進みません。酸化還元反応を起こすことができます。これが電池の基本原理です。実際の電池の働きを確認してみましょう。「イオン化傾向」は金属の還元性の高さです。「電池はイオン化傾向の差を利用する」という説明より、「電池は酸化還元反応を利用する」という説明の方が正確です。「ダニエル電池」は以下のような電池です。Znが還元剤、Cu2+が酸化剤として働く電池です。順番に見ていきましょう。1Znが酸化反応を起こすまずはZnが酸化反応を起こし、電子を導線に放出します。導線を通じてCuの電極にやってきます。すると電解質中のCu2+が還元反応を起こします。左側と右側で+-の差が出てしまっていますね。これでは溶液間に「電場」が生じてしまいます。これによってSO42-は左に動き出すのです。酸化還元反応が完了しました。電場ってなに?「電荷を持ったものを動かす重力みたいなもの」です。詳しくは物理の「電磁気学」で勉強します。電場を習っていない場合は、「電荷が偏ってしまったから、それを解消するためにSO42-が移動した」と考えれば問題ありません。溶液を仕切っているのは「素焼き板」です。素焼き板には穴が空いており水分子やイオンが通ることができます。何もしなければごくわずかしかイオンが移動しないため、左右の溶液が混ざりません。3のように電場が生じた場合は、クーロン力に引っ張られたイオンが穴を通過していきます。離れ離れに設置した酸化剤と還元剤を反応させる電池でした。陰極:Cu2++2e–→Cuであり、還元剤がZn、酸化剤はCu2+です。陰極はCuである必要はありません。酸化剤と還元剤がたくさんあればいいですね。左のZnSO4水溶液よりも、CuSO4水溶液の濃度を高くした方が長持ちします。原理を考えれば当然ですね。歴史上初めて作られた電池が「ボルタ電池」です。ボルタ電池は以下のような仕組みで動作します。非常に単純な電池ですね。「単純じゃない現象」がたくさん起きてしまいます。順番に確認していきましょう。亜鉛が投げた電子が導線を伝って銅板にたどり着き、それが水素イオンと結びついていきます。亜鉛はそもそも硫酸と直接反応してしまいます。亜鉛と銅の両方から水素が生じてしまいます。言われてみれば当たり前ですよね。2分極が起こる「分極」という現象が起きて起電力が下がってしまいます。これの原理を説明します。以下のような状態になります。このように電荷が偏ったような現象を分極といいます。すると、Zn⇄Zn2++2e–2H++2e–⇄H2の逆反応が進んでしまいます。これによって起電力が下がってしまうのです。物理でも、絶縁体に電場をかけると電荷がかたむく「誘電分極」というのを習いますね。起電力が下がっては困ります。分極を防ぐことができます。このような酸化剤のことを「減極剤」といいます。減極剤を加えるとその立場が入れ替わります。分極による起電力の低下を抑えます。ある意味ではボルタ電池とは別物になってしまいますね。起電力が下がる原因は、分極の他に、気体の水素が電極を包んで反応を妨げることも挙げられます。ボルタ電池まとめこのようにボルタ電池は実は複雑です。入試レベルでは全く必要のない知識です。参考程度に考えておいてください。参考2:さまざまな電池[TBD]まとめ今回は電池の解説をしました。電気エネルギーを取り出そうとするのが電池の本質でした。酸化剤と還元剤を電気的につなぐ電解質です。普段ネットを通した個別指導をしている僕が、60分無料の受験のお悩み相談を始めました。親御さんが抱える不安に関してなどなどどんなことでも相談を受け付けています。気になった方はぜひ下のリンクをチェックしてみてください。2018.12.11今回は電離平衡の解説です。電離平衡は入試で難問として出題されやすいです。ほとんどの高校生が一度はつまづいてしまいます。PMダニエル電池の酸化剤、還元剤の表記Znが酸化剤、Cu2+が還元剤として働く電池です。→Znが還元剤、Cu2+が酸化剤として働く電池です。PMあ、ほんとですね。初歩的な質問、失礼します。参考1のボルタ電池についてなぜ亜鉛と硫酸が直接反応するのか教えて頂きたいです。PM素朴に「硫酸に亜鉛をいれる」というのを考えてみてください。H2という反応が起こって溶けますよね。電池であったもこの反応が起こってしまうよ、というのが参考1です。コメントをキャンセルメールアドレスが公開されることはありません。コメントデータの処理方法の詳細はこちらをご覧ください。動画、記事を作っていて嬉しいこと。僕が青チャートを解くときに気をつけること。猫検定を受けることになった。努力は大事だけど「キッカケ」も大事。ローレンツ力の動画を投稿しました。WordPress.。