ボルタ電池についてです

質問

「銅」「亜鉛」「鉄」「アルミニウム」「鉛」の金属を用いて、ボルタ電池を作りそれぞれの特性を調べる実験をしました。やり方は、２つの金属を固定して、希硫酸の入ったビーカーに浸し、電圧計を接続し、その数値を読むというものです。この実験で、「アルミニウム」と他の金属をつないだ組み合わせは、どれも数値が低いものになりました。これはなぜなんですか？できれば、詳しくお願いします。

回答No.7

ens77

No.5のものです
訂正

ご指摘どうりです
理由かいといて選択ミスしてますね
Al-Pb→Al-Cuですね
jetplaneサンご指摘ありがとうございます
ご迷惑かけましてすいません

追加訂正
あのURLでは誤りです。追加して訂正します
http://www.gogp.co.jp/chemical/genso/seishitsu/standardpotensial.html

回答No.6

jetplane

金属にはイオン化傾向というのがあってですね，イオンになりやすい順番に並んでいるんです。
Ca K Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
それで，銅，亜鉛，鉄，アルミニウム，鉛の中で一番起電力が高くなる組み合わせはアルミニウムと銅ですたぶん。しかし，ボルタ電池は，反応後少ししてから分極という現象が起こり電流が流れにくくなるので，減極剤というものを加えなくてはなりません。その減極剤とは，過マンガン酸カリウムや過酸化水素水です。それを加えればまた少し回復します。多分これでいけると思うんですが・・・。

回答No.5

ens77

kappameiさんはじめまして

まず原因になりそうなことを仮定します

１・表面に緻密な（酸化皮膜　Al2O3)不導体をつっくり電極反応を妨げた

２・空気中で表面にAl2O3の膜を作り、電極反応を妨げた

１の可能性について
確かに濃硝酸、濃硫酸について不導体をつくり電極反応を妨げますが、今回は希硫酸を使用しているし、仮に溶液調整を誤って濃硫酸を使用していたとしても鉄も不導体皮膜を作るので鉄も数値が低いものにならなければならないがなっていないのでこの不導体を作るという仮説は成立しない

　仮に濃硝酸や熱濃硫酸を使用したら？
酸化還元反応が起こりNO2およびSOxが発生。

２の可能性
アルミニウムは、空気中で表面にAl2O3の酸化皮膜（アルミナ）を作ります
これは空気中で即座に起こります。よってこれにより電極反応が阻害され今回のような結果になります。
理論上はAl-Pbが一番大きな数値をしめすはず。（イオン化傾向の最も大きいのと小さいのの組み合わせより）

ちなみにアルマイトは製品名です。今回のものとはまったく別物

追加
きづかなっかたかもしれませんがZnにも同じことが起こります。
酸化皮膜ができ私がやった時は０．２Vくらい理論値より外れました

理論値どうやってだ出すの？
標準電極電位を使用します
http://www.gogp.co.jp/chemical/genso/seishitsu/

回答No.4

energy

下の方々がご回答のように、アルミニウムが酸化されているのが原因だと思います。
ご質問の金属の中ではアルミニウムのイオン化傾向が一番大きいので、アルミニウムが必ず電池の負極になります。電池の負極は酸化反応が起こりますので極自体が酸化されたものと思われます。
「不動態」については下の方々の通りです。ただ、アルミニウムが強酸の作用で不動態を形成するというよりは(実際に塩酸や希硫酸には溶けますよね)、酸化力のある酸(酸化剤としてはたらく酸、硝酸や熱濃硫酸など)によって不動態が形成されるのだと思いますがどうでしょうか？
この場合は極の酸化反応だと思うのですが…。自信がなくて申し訳ありませんが。

回答No.3

fushigichan

kappameiさん、こんばんは。

アルミニウムが不導体を作るのは、濃硝酸、濃硫酸などの、強い酸との反応で、
アルミニウムは、これらの強い酸には溶けません。
それは、表面に緻密な酸化皮膜（Al2O3)を作るからで、これを不導体といいます。

この実験の場合は、希硫酸ですが、不導体と同じような性質によって本来の金属の性質を失ってしまうのです。
アルミニウムは、空気中で表面にAl2O3の膜を作り、内部を保護します。
（アルミの製品に、電解でこの酸化皮膜をつけたものを、アルマイトといいます）
ですから、アルミニウムは空気中で酸化皮膜を作ってしまうので、
本来のイオン化傾向大という性質を、この実験では生かせなくなってしまっているんですね。
イオン化傾向自体は、この４つの中では一番大きいのですが。

ご参考になれば幸いです。

回答No.2

koichan

アルミは表面が酸化されやすく、空気中でも薄い酸化皮膜で覆われています。人工的に酸化皮膜をつけたものをアルマイトと言います。
だから、硫酸に入れても、アルミニウム単体の性質を示さないので、イオン化傾向の実験等には向いていない・・・だったように記憶しています。

私も自信がないので、専門家の方の意見をどうぞ

お礼

こんなに早く答えていただいて、ありがとうございました！全然、検討もつかなかったので、とても役にたちました。koichanさん、ありがとうございました。

回答No.1

yukiyasha

はじめまして。
うるおぼえなんで自身がないんですが・・・。

アルミニウムは酸にもアルカリにも溶けますが、強酸にアルミニウム板を入れると、表面が酸化皮膜に覆われて溶けなくなってしまいます。
このような状態になったものを「不動態」といいます。
電気が流れるといううことは、電解液（希硫酸）に金属が溶けて金属イオンが存在するということですよね。
ということは、アルミニウムが溶けないから電解液中に金属イオンがいないので、電気が流れないということになります。
電気が流れる仕組みの細かい話になると、イオン化傾向とういうものが絡んできますが、ここではおいときます。

うるおぼえですいません。

お礼

ありだとうどざいました！とても、分かりやすい説明でした。イオン化傾向のことは、今勉強中なので自分でなんとかがんばってみます。yukiyashaさんありがとうございました。