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5分でわかる!ダニエル電池

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この動画の要点まとめ

ポイント

ダニエル電池の仕組み

高校化学 化学反応とエネルギー14 ポイント1 答えあり

これでわかる!
ポイントの解説授業
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今回のテーマは、「ダニエル電池の仕組み」です。

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前回は ボルタ電池 の仕組みについて学習してきました。
ボルタ電池には、徐々に起電力が落ちてしまうという欠点がありましたね。
極板に水素がまとわりついて、電子の受け渡しが困難になってしまうからです。
この現象を 分極 といいました。

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この欠点を改良した電池が、今回紹介する ダニエル電池 です。

ダニエル電池の特徴は、中央の素焼き板

高校化学 化学反応とエネルギー14 ポイント1 図のみ

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それでは、ダニエル電池の仕組みについて学習していきます。
ダニエル電池の構造は、次のようになっています。

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ボルタ電池との違いに注目しながら、見ていきましょう。
まずは、図の左側、亜鉛板の方を見てください。
亜鉛板が使われているのは、ボルタ電池と同じです。
しかし、電解液が硫酸ではなく、硫酸銅水溶液になっていますね。

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図の右側、銅板の方はどうでしょうか。
こちらも硫酸ではなく、硫酸銅水溶液が使われています。

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そして、もっとも大きな違いは、中央にある 素焼き板 です。
素焼き板とは、鉢植えのような素材の板です。
この素焼き板によって、 2種類の水溶液が混ざるのを防いでいる わけです。

高校化学 化学反応とエネルギー14 ポイント1 図のみ

ダニエル電池では、分極が起こらない

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それでは、実際にどのようにして電流を生み出しているのか、見ていきましょう。

高校化学 化学反応とエネルギー14 ポイント1 図のみ

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まず、2つの電極のうち、イオン化傾向の大きな金属が溶け出します。
この場合、亜鉛が溶解し、電子が生じることになります。
その後、電子は導線を通って、正極に流れこみます。
すると、硫酸銅水溶液の中の銅イオンが電子を受け取り、 が生じます。

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改めてボルタ電池とダニエル電池の違いを考えてみましょう。
ボルタ電池の場合は、銅板で水素が発生したため、分極が起こりました。
それに対して、ダニエル電池の場合は、 水素が発生しないため、分極が起こらない わけですね。

素焼き板の働き

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もう少し深く理解するために、素焼き板の役割を確認しておきます。

高校化学 化学反応とエネルギー14 ポイント1 図のみ

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素焼き板を外した場合、どのようになってしまうのでしょうか?
素焼き板がないと、正極と負極の溶液が混ざり合うことになりますね。
銅のイオン化傾向は亜鉛より小さいため、銅イオンが亜鉛から電子を奪い、銅になってしまいます。
すると、亜鉛板が銅でおおわれてしまい、電池が動かなくなってしまいます。
このような不都合を防ぐために、素焼き板が必要なのです。

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

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最後に、 ダニエル電池の電池式 を紹介しておきましょう。
電池式とは、その電池の構造を簡単にあらわしたものでしたね。
ボルタ電池の電池式は、次のようになっていました。
  (-)Zn|H2SO4aq|Cu(+)
ダニエル電子の場合は、次のようになります。
  (-)Zn|ZnSO4aq|CuSO4aq|Cu(+)

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違いは、真ん中にある電解液ですね。
ダニエル電池においては、 素焼き板を示すしきり が入っているのがポイントです。

高校化学 化学反応とエネルギー14 ポイント1 答えあり

Igarashi

この授業の先生

五十嵐 健悟 先生

「目に見えない原子や分子をいかにリアルに想像してもらうか」にこだわり、身近な事例の写真や例え話を用いて授業を展開。テストによく出るポイントと覚え方のコツを丁寧におさえていく。

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