[脱・暗記]電池も電気分解も、イオン化傾向から始まる。

イオン化傾向。

金属の、イオンになりたい度ランキング。

 

Li > K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Ni > Sn > Pb > H > Cu > Hg > Ag > Pt > Au

 

これは丸暗記。

基本、丸暗記するのは良くないけど、

これは実験してみたらそうだったということで、理屈抜きに覚えるしかない。

 

丸暗記には、ゴロ合わせが効く。

 

「リッチに借りようかな。まぐ(まだ)ある、あふぇに(あてに)すんな、ひど過ぎる借金(白金、金)」

 

 

ランキング上位のものほど、イオンになる。

陽イオンってのは、プラスイオン。

プラスイオンってのは、もともとペアだった電子(マイナス)が家出した状態。

陽子(プラス)が取り残されてるから、プラスイオン。

つまり、このランキングは、電子家出ランキングとも言える。

 

 

このランキングの差を利用して、電位差を作ろうとするのが、電池。

電子を家出させたいやつと、家に帰ってきてほしいやつをマッチングしてあげるのが電池。

 

ランキングの差が大きいほど、電位差も大きい。

つまり、

ランキングNo.01のLiとランキングNo.02のKを使ってつくった電池は電位差が小さい。

ランキングNo.01のLiとランキングNo.17のAuを使ってつくった電池は電位差が大きい。

(他の、反応性の理由からこんな電池はつくれへんけど)

 

電池を考える時

#1 まずどちらの極板がランキング上位かチェックする。

ランキング上位の極板が必ず、電子を家出させる。

その電子は、導線を通って、ランキング下位の極板へ逃げ込む。

つまり、電子は上位から下位へ流れる。

ご存知の通り、電子の流れと電流の流れは真逆。

が上位から下位へ流れるので、

は下位から上位へ流れる。

が流れ出る方を+極(正極)、流れ込む方を−極(負極)と言うので、

(かならず)下位が正極、上位が負極ということになる。

この直前の一行は全然大切ではなく、

大切なのはここまでのストーリーを自分で再現できること。

 

 

 

#2 流れ込んできた家出電子を、誰が保護するのか見極める。

家出電子を面倒見るのは誰か?

逃げ込んだ先にいて、なおかつ電子を欲しがっているやつ(=プラス過多=陽イオン)が、喜んで面倒を見る。

水溶液中の陽イオンが受け取ることが多い。

 

例えば、CuSO4水溶液を使ってるなら、

電離してるCu(2+)が、家出電子の2e(-)を受け取って、Cuになり、金属の銅として析出する。

 

そういう視点をもって手元のテキストの、

ボルタ電池・ダニエル電池・鉛蓄電池や燃料電池の反応式を見てみて下さい。

きっと意味がわかるようになってるはず。

(※鉛蓄電池も、PbO2だけじゃなくて水中のH+が電子を受け取ってる)

 

 

電気分解を考える時

#1 まず!電流(プラスのつぶつぶ)の流れと、電子(マイナスのつぶつぶ)の流れを確認する。

電気分解でやることは、電池と正反対。

電池は、自然な反応を利用して、電池をつくる。

電気分解は、電池を使って、無理やり反応を起こす。

 

 

#2 電極がPt・Cであるか確認する。

もし、電極がPtとかCでなければ、楽勝!

一方(どうでもいいけど、陽極)ではただその電極が解け、もう一方(どうでもいいけど、陰極)では水溶液中の陽イオンが電子を受け取ってる(電池の#2で話した通り)だけ。

もちろん何極がどうとかは覚えるのではなく、

「プラスはどっち周りに流れて、マイナスはどっち周りに流れるか」

をきちんと追っていけば自然とわかる。

 

#3 残念ながらPt・Cだった場合

このときは、ちょっと面倒。

 

ある一方(どうでもいいけど、陰極)では、

イオン化傾向が低い順に、家出電子を保護する。

これは普通やんな。

だってイオン化傾向が大きいものは、電子を家出させるわけやから。

小さいものが電子を保護するはず。

普通。

 

ややこしいのは次。

もう一方(どうでもいいけど、陽極)では、

単原子イオン(Cl -とか)>水(H2O)>複数原子イオン(SO4 2-とか)

の順に、電子を家出させる。

このルールはおぼえちゃおう。

真面目な話をすると大学レベルになるから、興味のある人だけ深追いしてください。

 

 

 

このストーリーを自分で再現するのが、電池と電気分解。

この流れをしっかり覚えてな。

 

意味不明な暗記が必要なのは、

  • イオン化傾向
  • 単原子>水>複数原子 イオンの順に電子を放出する

という2点だけ。

はい、頭スッキリ!

 

ほなほなー!