ダニエル電池の原理が分かりません

質問

ダニエル電池では2つの電極の間に素焼き板などを挟みます。これは、ZnSO4とCuSO4を混ぜずに、且つ、Zn2+とSO42-の移動を遮らないためだそうですが、この理由が分かりません。2つの液体が混ざると不都合が起きるのは分かるのですが、Zn2+とSO42-の移動を遮るとどんな不都合が起きるのでしょうか？
反応式を見ても、Zn2+とSO42-が移動後に反応に関わっている様子はありませんし、遮断しても問題無いように思います。ですから、素焼き板では無くガラス板でも良い様に思ってしまいます・・・。

基礎的な質問で申し訳ありませんが、よろしくお願いします。

●参考
【負極】Zn → Zn2+ ＋ 2e-
【正極】Cu2+ ＋ 2e- → Cu

添付写真はダニエル電池の図です。

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回答No.2

c80s3xxx · ベストアンサー

移動できないようにするってことは，硫酸亜鉛のビーカと硫酸銅のビーカを別々にするってことかしらね．でも，これだと電池にならないよね．

たとえば，亜鉛側でイオンが溶けだしてくるってことは，溶液側に正電荷が溜まってくるってことです．電子が外に出て行くんだから，当たり前ですが．
逆に，銅側で金属が析出してくるってことは，負電荷が余ってくるってことです．電子が外から入ってくるわけですから．
こうなると，亜鉛側では電子を引き戻そうとする力が出てくるし，銅側では電子を押し返そうとする力が出てきますわな．つまり電流は流れないと．
じゃあ，どうすればいいのかっていうと，溶液側でもイオンを動かして電気的なアンバランスがおきないようにすればいいわけ．
ここで重要なのは，動くものは，実は何でもいいってこと．
何でもってのはちょっと言い過ぎだけど，たとえば，硫酸銅側から動くべきなのは陰イオンであればいいだけのこと．硫酸イオンが一番多いからこれが主に動くんだろうけど，たとえば，塩化ナトリウムを大量にいれておけば塩化物イオンの方がたくさん動くかもしれない．
硫酸亜鉛側も，陽イオンが動けばいい．
しかも．両方の液から動く必然性もない．素焼きの膜だとイオンを選ばないけど，たとえば陰イオンしか通さない膜を使えば，硫酸イオンだけが動いて，亜鉛イオンは動かない．でも，これでもちゃんと電池になる．

ポイントは，電気的中性条件ってことね．

お礼

とても分かりやすいです。
一つ一つ丁寧に説明して頂いたので、イメージがしやすく、理解することができました。
バランスが悪くなるのでイオンの移動が必要なのですね。
とても助かりました。ありがとうございました。

回答No.1

de_tteiu

よくダニエル電池の負極の反応は
【負極】Zn → Zn2+ ＋ 2e-　って書かれていますけど、本当は亜鉛が硫酸亜鉛になっていて、全体としては

Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu
という反応が起きています、ですので硫酸イオンの移動が必要なんですね

お礼

なるほど、実際の反応は少し違うのですね…。
参考になりました。ありがとうございました。