電子回路！ 原子の移動！

質問

ビーカーの中に水（塩酸？）を入れ、
その中に金属を２つ入れて銅線でつないで電子オルゴールをならす。
　すると、電子はスイッチ、銅線、金属、水、金属、銅線、オルゴール
というふうに移動していくと思うのですが・・・
この時、水の中を原子はどのように移動するのですか？
　分かりにくい説明ですみません。
　何か手がかりでもあれば教えてください。

ちなみにこれは中学校でやる実験です。

回答No.1

tacky-express · ベストアンサー

ビーカーに塩酸を入れ、異種金属を電極にすると電池になるという実験ですね？
「水の中を原子はどのように移動するのですか？」
とありますが、原子ではなく電子と書きたかったのでしょうか？
それを前提としてお話させていただきます。

　厳密に言うと電子は、金属→銅線→スイッチ→銅線→オルゴール→銅線→金属の順番で流れていきます。
「あれ？塩酸の中を流れてないんじゃない？」
と思われるかもしれませんが、
電子は塩酸の中を流れていません。
これは何故でしょうか？

　ここで、塩酸はHClで表される化合物です。
これが水に溶けるとH+とCl-のイオンに別れます。
（これを「電離」するといいます）

　ビーカーの塩酸に浸された、2種類の金属をそれぞれ金属Aと金属Bとしましょう。
金属Aは金属Bよりも溶けやすいものとします。
（たとえば、銅と亜鉛なら、亜鉛のほうが溶けやすいので、亜鉛が金属A、銅が金属Bに相当）
金属Aからはその金属が陽イオンになって塩酸中に溶け出してゆきます。
すると、陽イオンになったときに余計になった電子が、銅線を通じてオルゴールを鳴らし、金属Bに到達します。
金属Bでは、塩酸から別れたH+イオンと、銅線を流れて戻ってきた電子が結合し、水素H2となって、水素の泡がでてきます。

　中学校の実験ではちょっと難しいかもしれませんが、高校化学ではもう少し踏み込んで、電池の仕組みについて扱います。

参考URL：

http://www.max.hi-ho.ne.jp/lylle/netukagaku2.html

お礼

なんとなくわかったような気がします・・・！
ＵＲＬも参考に考えてみようと思います。
ありがとうございます！

回答No.3

rukuku

はじめまして

水を抜きにした
電源ースイッチ－銅線－金属ー金属－銅線－オルゴール－┐
└－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－┘
という回路なら、電子は回路中をぐるぐる回っていきます。

ところが「水（水溶液）」の中を電子単独で移動するのは困難です。
そこで、「イオン」という形で、原子に「おんぶされて」移動することになります。
塩酸ではH+とCL-が電気を運びます。

お礼

詳しいことはまだ良く分かりませんが、
一応なんとなくわかりました。
ありがとうございました！

回答No.2

ORUKA1951

一番重要なポイントは、電流の理解です。
　これは、中学校から上がってくる子が一番誤解している部分で、それを修正するのに苦労するのです。「混乱するようなことを教えないでほしい」

　電流と、電子が流れることとは、【まったく】別の問題です。あえて「まったく」と書きます。電気の根源までたどれば電子に行き着きますが、それは電流を考えるときは関係ありません。
　次のような状況を考えてください。
　ホースの一方が水の入った上タンクにつながってます。上タンクから下タンクまでホースがつながっています。上タンクにつなんがった部分に蛇口をつけます。さて蛇口をひねった、【とたんに】ホースの先から水が出てきます。水が一瞬にしてホースの先に届いたのでしょうか？
　ホースを見ると、まだ上タンクから10cmまでしか色つきの水は来てません。
　でも水流は一瞬にしてホース全体に流れていますね。
　電気もまったく同じで、その程度の電圧と電流では１秒間に数ミリしか電子は移動しないでしょう。でも・・・
　電気が流れる（電流）ということは、電子とは別に（電荷）というものを考えないといけないのです。蛇口をすぐ止めてみると、上タンクの水が減ってしたタンクの水が増えてます。水量は確かに移動したけど、水（分子）が移動したわけじゃない。一秒間に数ミリ先のものが移動しただけ。

　このことを理解したうえで、電池--すなわち--下タンクから上タンクに水を運び上げるポンプ--は、実は水そのものを運んでないかもしれないことに気づいてください。ひょっとすると下タンクの水底にあった同じ体積石を持ち上げただけかもしれない。

　中学校では習いませんが、この電池をボルタの電池といいます。ボルタの電池の中では、電荷を一方から一方に移してはいますが、それは化学反応なのです。
　電池の溶液は、一方の電極の表面の電子を受け取る反応が起きていて、もう一方の電極に電子を与える反応が起きている。

お礼

ちょっと難しくて私にはまだよく理解できませんが
これから頑張って考えていきます！
詳しく教えてくれてどうもありがとうございます！