【理科】塩酸に溶ける金属の共通点!イオン化傾向と化学電池!

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引き続き東中3年生へ、理科のイオンの内容でブログをアップします。

表題の塩酸に溶ける金属は小学6年生で習い中学生でも度々触れてきましたが、これまでは事実として暗記させておりました。

しかし!中学3年生の化学分野イオンを習うとこの謎の現象をようやく説明することができます!

イオン化傾向

表題の説明をする上で、電離の理解は必須です。

前回のブログをまだご読んでいない方は先に電解質・電離をご覧ください。

そもそも金属にはイオンへのなりやすさという順番が存在します。

それをイオン化傾向と言います!

イオン化傾向が大きい、つまりイオンになりやすいものから順番に、

Na>Mg>Al>Zn>Fe>(H)>Cu>Ag

となっております。化学電池を習う上では正直Mg>Zn>Cuの順番だけ覚えておけば十分です。

金属の気持ちを考えてみよう!

では実験です。塩酸の中に亜鉛(Zn)を入れてみましょう。そして亜鉛の気持ちを考えてください。

水溶液中には亜鉛よりもイオンになりにくい水素イオン(H)が存在しています。

亜鉛からすれば自分よりもイオンになりにくいものがイオンの形で存在しているので不満を持つのはイメージできますか?

よって亜鉛自身もイオンになるために溶け出し、電子を放出して亜鉛イオン(Zn2+)になります。

さらにこの電子を受け取る陽イオンが必要ですね?

塩酸の中にこの電子を受け取れる陽イオンは水素イオンしかいません。

よってこの水素イオンが電子を受け取り水素原子⇒水素分子となって発生します。

Hよりもイオン化傾向の大きいものには同様のことが言えます。

逆にHよりもイオン化傾向が小さい銅は塩酸には溶けません。こういう仕組みだったのです!

化学電池の仕組み

そして中2の電気の分野で電流の正体について習ったかと思います。

電流の正体は電子の移動です。電子の移動があるイオンの性質を利用すれば電池を作ることが可能です。

これが(化学)電池と呼ばれるものです。

電解質水溶液(今回は塩酸)に2種類の金属板(今回は亜鉛と銅)を入れて導線で繋げば完成です。(これをボルタ電池といいます)

先ほど同様、亜鉛は銅よりもイオン化傾向が大きいため溶け出します。

つまり電子を放出するため、こちらがマイナス極になります。

電子が導線を伝わり銅板まで移動していくため電流が流れている状態を作ることができます。

さらに銅板まで移動してきた電子は、塩酸中の水素イオンと結びつき銅板からは水素が発生します

このため水素が銅板の邪魔をする関係上ボルタ電池は使用すればするほど電圧が低下します。

この電圧低下を防ぐために考えられた電池がダニエル電池というものです!

まとめ

長くなりますので、ダニエル電池について詳しく解説してほしいという方は是非教室までお越しください。

このようにイオンを学習すると今までは暗記していた内容の正体がわかります。

非常に面白い内容なのでしっかり理解して得点源にできるようにしましょう!

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