電池のイオン化傾向と負極

化学電気化学電池イオン化傾向
電池の話だけど、なんでイオン化傾向が大きい方が負極になるの?
20:23
リュウツー先生
リュウツー先生
なるほど、イオン化傾向が大きい金属が負極になる理由ですね。ちょっと確認させてください。

「負極」というのは、放電時に電子を外部回路に放出する電極のことを指していて、その上でイオン化傾向の大きい金属が溶け出しやすい(=電子を出しやすい)という話をお聞きになりたい、という認識で合ってますか?

また、
・乾電池(マンガン電池など)を想定しているのか
・硫酸銅電池のような簡易電池を例にしているのか …など、具体的な電池の種類があれば教えてもらえると助かります。
20:23

20:23
リュウツー先生
リュウツー先生
イオン化傾向が大きい金属がなぜ負極になるか説明する前に、ちょっと確認させて。
たとえば Zn–Cu 電池の話を想定してる?それとも他の例を思い浮かべてる?

どんな電池をイメージしてるか教えてもらえる?
20:23
うんボルタ電池とか
20:24
リュウツー先生
リュウツー先生
いいね!!
それじゃあ、今どれくらいイオン化傾向や電流の流れを理解しているかクイズで確認するね。スマホでも答えやすいように選択式にするよ。

1. 「イオン化傾向が大きい」とはどれ?
A. 金属が電子を放出し(陽イオンになり)やすい
B. 金属が電子を受け取り(中性に戻り)やすい
C. 金属がイオンになりにくい
D. 陽イオンが還元されやすい

2. Zn–Cu(ボルタ)電池で電子はどちらからどちらに流れる?
A. Zn極 → Cu極
B. Cu極 → Zn極
C. 両極間同じ向きに流れる
D. 電子は流れない

答えを教えて!
20:24
1.A
2.A
20:25
リュウツー先生
リュウツー先生
いいね!!
素晴らしい!!

ボルタ電池を例に考えると、ZnとCuではZnの方が電子を放出しやすい(イオン化傾向が大きい)っていうこと。電子を放出する反応は負極で起こるから、Znが負極になるわけです。

具体的には負極(Zn極)で
ZnZn2++2e\mathrm{Zn \to Zn^{2+} + 2e^-}
という酸化反応が進行し、
正極(Cu極)では
Cu2++2eCu\mathrm{Cu^{2+} + 2e^- \to Cu}
という還元反応が起こる。

電池では「酸化が起こる方が負極」「還元が起こる方が正極」というルールがあるので、電子を失いやすい金属(イオン化傾向が大きい)が負極になるというわけです。

わかった?
やったぜ!
20:25
酸化は負極ってゆー定義なのか
20:26
リュウツー先生
リュウツー先生
いいね!!
そのとおり、ガルバニ電池(ボルタ電池など自発的に電流を生む電池)では

・酸化が起こる電極を「負極(アノード)」
・還元が起こる電極を「正極(カソード)」

定義しているんだ。

理由はシンプルで、負極では酸化反応
MMn++ne\mathrm{M \to M^{n+} + ne^-}
により電子が余り、電極がマイナスの電位を帯びるから「負極」。逆に正極では電子を受け取ってプラスの電位になるから「正極」っていうわけです。

わかった?
やったぜ!
20:26
おけありがとう
20:27
リュウツー先生
リュウツー先生
どういたしまして!また何かあればいつでも聞いてね。勉強がんばろう!
20:27
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マイセオくん