ダニエル電池

　自発的な酸化還元反応からエネルギーをとり出す装置を電池といいます。

　電池は次のようなものから構成されています。見慣れない言葉が多いので、言葉の意味を覚えておきましょう。

〇正極…還元反応が起こる電極

〇負極…酸化反応が起こる電極

〇正極活物質…電子をもらう酸化剤

〇負極活物質…電子を与える還元剤

 

〇電解質…イオンが動くことで導電性を示す。

〇セパレーター…酸化剤と還元剤が混ざらないようにする隔壁(かくへき)

　電池の負極では、還元剤が電子e-を出し、正極で酸化剤が電子e-を受けとります。

　これらの流れは「電子のキャッチボール」をイメージしてください。酸化還元反応は電子のやり取りです。電子をボールと考えてください。一方がボールを投げれば、もう一方がボールをキャッチしなければなりません。ボール、すなわち電子を出す負極で酸化が起こり、電子を受けとる正極で還元が起こります。

ダニエル電池

　亜鉛Zn板を浸した硫酸亜鉛ZnSO4水溶液と、銅Cu板を浸した硫酸銅(Ⅱ)CuSO4水溶液を素焼き板で仕切り、両金属板を導線で結ぶと電流が流れます。これをダニエル電池といいます。1836年にイギリスのダニエルが発見しました。

　イオン化傾向はZn＞Cuなので、Zn側のほうが電位が低くなります。

　スイッチを入れると、電子e-を電位の低いZn側からCu側へ流れるため、次の反応が起こります。

　Zn→Zn2＋＋2e-

　Cu2＋＋2e-→Cu

　そこで、Zn板が負極、Cu板が正極となります。

　溶液中では、ZnSO4側でZn2＋が過剰になり、CuSO4側でCu2＋が不足します。この電位差を解消するように、SO42-側がCuSO4側からZnSO4側へ素焼き板を通りぬけて移動します。

　ダニエル電池の構成は次のようになります。

            (－) Zn | ZnSO4aq | CuSO4aq | Cu(＋)

　これを電池式といいます。放電時には、全体で、

            Zn＋Cu2＋→Zn2＋＋Cu

という酸化還元反応が起こっています。