ほんまにわかってる?電池の原理と仕組みの③ステップ!

受験化学コーチわたなべ
んにちは!

受験化学コーチわたなべ

です。

 

今日は、酸化還元の

超大事なところ、

 

電池の原理を見て行こうか!

落ちこぼれ受験生のしょうご
えーー、

そんなの面倒ですよ〜。

 

はやく入試に出る鉛蓄電池とか教えてくださいよ〜

 

原理とかいらないですよ〜

受験化学コーチわたなべ
じゃあ聞くけど、

電池ってどういうものか

説明できる?

 

どういうのが負極

どういうのが正極に

なるのかほんとにわかる?

落ちこぼれ受験生のしょうご
そんなの知ってますよ。

電池ってのは、

イオン化傾向が大きいやつから

小さい奴に電子を

なげるやつですよね。

 

だから、

電流の逆だから負極が

イオン化傾向が大きいもの

正極が小さいもの

受験化学コーチわたなべ
まあ、たしかにそうなんだけど、それだけではダメなんだ!

電池は金属以外も極板になることもあるんだ

そしたら、

イオン化傾向は使えへん。

 

だから、我慢して今回の記事も読んでほしい!

確かに、ほとんどのものは『イオン化傾向が大きい金属が負極』という覚え方でいけます。

 

 

でも、負極の金属が電子を投げるとは限らないわけです。

 

ボルタ電池のように、ダニエル電池のように、鉛蓄電池のように、負極の金属から電子が出てくるわけじゃないんです。

 

『燃料電池』のように、負極が電子を投げない事もあります

 

だから、電池の原理をもう少し一般化してお話ししておきます!

 

絶対ちゃんと知らない電池の原理

電池 原理 仕組み

電池 原理 仕組み

電池ってなにか?

と言われると、

遠距離恋愛

が一番近いかなと思います。

電池 原理 仕組み

ステップ①ラブラブカップルの酸化剤、還元剤

ここにラブラブの

還元剤君酸化剤ちゃんが居ました。

 

2人は本当に愛し合っていて、特に還元剤君が愛(電子)を酸化剤ちゃんに注いでいました。

電池の原理(酸化還元の応用)

このように、還元剤から酸化剤へ電子が送り込まれる反応が起ります。まあこれが酸化還元反応なんですが!

 

で、言ってしまうと、この電子を取り出すこと=電気化学なわけです。

ステップ②2人を少し離す

じゃあまず何をしなければならないでしょうか?こんなに還元剤と酸化剤がくっついている状態で電子は取れるでしょうか。

 

取り出すスキマがありませんよね!だから、ここでこの2人を引き離します!

電池の原理(酸化還元反応の応用)

こうすることで、還元剤から酸化剤へ電子が流れる経路の中で電子を取り出すチャンスが出来ます

 

このように、還元剤と酸化剤に遠距離恋愛をさせるのです

 

ステップ③2人の連絡手段を与えて上げる。

でもやはり還元剤は酸化剤へ電子と言う名の愛を送りたいのです。でも電子って還元剤と酸化剤何も繋がっていないときに流れる事はありません。

 

だから、そんなときは、この2人にスマホというつながりを与えるのです。

 

つまり『愛』を取り出したいのです。愛を送る手段が必要です。

電池の原理(酸化還元の応用)

だから、還元剤と酸化剤に、『ライン』を使わして上げないとダメです。2人をつながないとダメなんです

電池の原理(酸化還元の応用)

そう!これが電池の導線ですね!!!

 

この愛のライン、そこをハッキングするんです!!

 

ハッキングして少し電子を使わさせてもらうんです!!

 

 

 

 

 

 

電池の原理(酸化還元の応用)

このようにハッキングしてテレビに電子を流す、すなわち電流が流れるのです!

 

すなわち電流が流れるのです。

 

この酸化還元の電子を使わしてもらっているのが電池なのです。

 

ステップ④マイナスをお返しする

 

このように電池を取り出して、使えたように見えます。しかし、このままでは一瞬で電子が無くなってしまいます。

 

というのも、還元剤が電子(愛)を投げまくりますが、さすがに投げ続けるのは辛いのです。

 

酸化剤ちゃんからも見返りが無いとだんだん冷めていってしまいます。

 

 

負極は電子が無くなり正に帯電し、正極は電子を受け取りすぎて負に帯電してしまいます。

電池の原理(酸化還元の応用)

このようになってしまいます。

 

だから、このアンバランスな電荷の偏りを解消するために、酸化剤の方から陰イオンを還元剤の方へマイナスの帯電を返します!

 

このエネルギーでラジオやリモコンなどが動きます。

この動画で説明しています。

電池の極板がイオン化傾向で決まってると思ってる奴は終わってる

電池 原理 仕組み

電池 原理 仕組み

物理では電池は(+)→(ー)に電流が流れます。

 

電流と電子は逆向きに流れますので、(ー)→(+)に電子が流れます。

 

つまり、





(ー)=還元剤

(+)=酸化剤

と言う対応が成り立つのです。

負極の還元剤から

正極の酸化剤へ電子が

投げられます。

 

そして、

この以前の記事

「酸化還元の学校では教えてくれない受験最重要定義!」

 

これこそが、

電池の原理

なのです。

 

だから、たしかに『イオン化傾向が大きいものが負極』というのは、合ってるんだけども、そういう人って燃料電池出たときどうすんの?

 

って思うわけですよ。

 

金属にしか当てはまらないから

この覚え方だけで考えるのは辞めてほしい

 

還元剤が酸化剤に電子を投げる反応と言う事がわかっていればええんです!

 

しかも、電池の極板って、別に

金属である必要ないねん

 

電気化学でも速攻モル求めるよ!

電池,原理,仕組み
電気化学は『電池』か『電気分解』が出題されます。

 

これの計算問題もいつもずっと言っているように、『モルに変換』してから計算します。

 

しかも電池というのは、酸化還元反応だから、普通に酸化還元反応の立式をすれば良いだけなんです

 

これは普通に酸化還元と全く同じです。

 

「酸化還元の学校では教えてくれない受験最重要定義!」

にも書きました。

 

つまり、還元剤と酸化剤の電子のモルを求めればいいんです。

 

ですが、電池なので、電子のモルではなく、流れる電流量の単位『A(アンペア)』で与えられてしまうのです。

 

だから、

A(アンペア)をmolに変える方法

を覚えなければなりません。

そして、それが

この計算式なのです。

電気化学のモル利用

96500とはファラデー定数です。

これを使えば、アンペアを

molに変換できます。

そして、これは

完璧に覚えてしまってください。

この動画は俺がただただモル利用を唱えているだけの動画ですが、是非やってみてください!

 

それでは今日はここまでです。最後まで読んでいただきありがとうございました。

13 件のコメント

  • 酸化剤ちゃんが別ルートで電子を還元剤君に与えるというところで引っかかってしまいます。
    どういう仕組みで電子が移動するのでしょうか?

    • 電子を貰う酸化剤ちゃんがどんどんマイナスになっていくので、電解質を通じて、陰イオンが陽イオン側に移動すると言う事です!
      例えばClなんかは負極に移動してくれると
      2Cl→Cl2+2eとなってまた再び電子を投げてくれます。
      こういう風に巡回できます。

    • 吸熱反応だとエネルギーが奪われてしまって、エネルギーを取り出すという目的で言うと真逆になってしまいます。


      エネルギーを取り出すと言う目的なので発熱反応となります。

  • ここでもモル比ですね!
    自分の中での化学計算がどんどん単純化されてきているのを実感します。

    • そうなんですよね!
      いろんなところで幅広く使えるのが、
      この『モル比』なんですよね。

      化学反応式で解くというのは、別にそれほど重要な事ではないんですよね!

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