ボルタ電池なんですが・・

質問

ボルタ電池で、亜鉛板と銅板を希硫酸に浸し、導線で結ぶと電子が亜鉛板から銅板へと移動し、電流が流れますよね？このときどうして亜鉛板上に生じた電子が銅板のほうへと移動するのでしょうか？何かの力が働いているのでしょうか？　　教えてくださいお願いします！！

回答No.3

38endoh · ベストアンサー

電気化学反応については既に十分な回答がありますので，その続き（？）の内容を補足させていただきます。

> どうして亜鉛板上に生じた電子が銅板のほうへと移動するのでしょうか？

電流は，電位の高いところから低いところへと流れます（電子はその逆）。ですから「二つの電極の電位がどう変わったか」を考えればよいのです。

さて，亜鉛電極では亜鉛の溶解が起こりますが，ここで Zn(2+) は溶液中に拡散し，2e(-) は電極に残ります。これによって，溶液と電極との間に電位差が生じます。具体的には，溶液の電位が上がり，電極の電位が下がります。

次に銅電極について，こちらは銅の中にある 2e(-) と溶液中の H(+) を消費しているため，やはり溶液と電極との間に電位差が生じます。具体的には，溶液の電位が下がり，電極の電位が上がります。

両方の電極が一つの溶液に浸っている場合は，亜鉛電極の浸してある溶液の電位と銅電極の浸してある溶液の電位とが等しいため，亜鉛電極は銅電極に対して負の電位を持つことになります。よって，二つの電極間を電線で繋げば電流が流れるのです。

二つの溶液が分かれていると，電流は流れませんよね？　これは二つの溶液で電位が異なるからです。仮にこの状態で二つの電極間を電線で繋げば，同電位になるのは溶液ではなく電極になります。二つの溶液を同電位にするためには，溶液を共通にするか，塩橋などのジャンクションを設ける必要があります。

> 何かの力が働いているのでしょうか？

ローレンツ力という力が電子に働いています。この力は電場に比例しますが，その源は両電極間の「電位差」です。

お礼

ありがとうございました。お礼が遅くなり申し訳ございませんでした。

回答No.2

shota_TK

蛇足になっちゃうかも知れませんが，せっかく書いたので(苦笑)・・・
導線を結ばない状態でも，亜鉛板上で下記の反応はわずかに起こっていますよね．
Zn ⇔ Zn2+ ＋　2e-
2H+ 2e- ⇔ H2↑
亜鉛と銅板を電線でつなぐと，電子は金属の中をほとんど抵抗なく移動しますので，
亜鉛がイオン化したところで生成した電子の一部がとりあえず銅の方にも移動して様子を見ます．

ところで，金属板上での水素の発生のしやすさは，亜鉛に比べて銅の方が大きいんです．
（水素発生反応速度が大きいため）
このため，様子を見に来た電子は，喜んで銅板から飛び出し，水素イオンをつかまえて
水素ガスになって出て行きます．
亜鉛上でしぶしぶ水素ガスになろうとしていた電子も噂を聞きつけて銅の方に移動します．
ここで平衡のバランスがくずれ，亜鉛から銅の方に電流がどんどん流れるようになります．

ちょっと専門的に言うと，反応速度（あるいは活性化エネルギー）の大小関係によって，
動的平衡のバランスが崩れるから，というのが答えだと思います．

お礼

ありがとうございました。お礼が遅くなり申し訳ございませんでした。

回答No.1

rei00

亜鉛板と銅板を希硫酸に浸すと，イオン化傾向の高い亜鉛が溶けて亜鉛板上に電子が残るのは良いですか。

　　Zn → Zn(2+) ＋ 2e(-)　（１）

　ここで，亜鉛板上では電子（－電荷）の密度が高くなりますから，行き場があれば電子はそちらへ移動して，電子（－電荷）の密度を低下させます。

　導線で結ぶ事で電子の行き場ができますから，過剰な電子の一部は導線を伝わって銅板上へ移動します。

　銅板側では，この電子が水素イオンに渡されますから，電子密度の増加が生じません。

　　2H(+) ＋ 2e(-) → H2↑　（２）

　結果，（１），（２）の反応が継続的に起こります。

　参考 URL の説明を御覧になりながら考えてみて下さい。

参考URL：

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

補足

実際には亜鉛板の方からも水素が少量でると習ったのですが、「少量」なのは、亜鉛板上で水素イオンと電子が反応するより早く電子が銅板上へ移動するということなのでしょうか？？