分析化学_酸化還元反応

今回は酸化還元反応について話していきます

今回の話を見ていただけることによって、分析化学のみではなく、

その他の無機化学や有機化学分野での化学反応の一部を理解できると思います

はじめに電池反応を中心にお話していきます

酸化還元反応とは

酸化還元反応とは、物質間の電子の授受が基本の化学反応です

電子の授受は、過去の電解反応の回でお話したものと同じ表現になります

違うのは、外部からエネルギーをかけるわけでなく、化学反応によって、

電子を授受していくことが連鎖的に続く反応のことを言います

イオン化傾向について

電池の反応をお話する上で、最重要なのは、金属のイオン化傾向です

イオン化傾向とは、単体の金属が、金属イオンへのなりやすさを順番にしたものです

順番を並べる際、水素を記載します

水素イオンよりもイオン化傾向の大きなものすなわち、イオンになりやすいものは、

水、水素、水素イオンと反応し、水素ガスを発生させ、金属は金属イオンになります

例えば、Na片を水に入れると、急激に反応し、水素ガスを発生させます

そのNaの溶けた水は水酸化Na水溶液となります

亜鉛は、常温の水には反応しませんが、水素イオンの多い、希塩酸等の酸につけると

水素ガスを発生して亜鉛イオンが溶液中に発生します

しかし、銅は希塩酸にひたしても、反応せず、水素ガスを発生させることはありません

このように、水素の酸化させる力によって、中心を決め、反応性をまとめたのがイオン化傾向です

電池について_基本構造

電池は、金属のイオン化傾向の違いを使って、電子の動きを作り出すことで、電気を生み出すものです

異種金属を導線で結ぶことで電流が流れます

電流は、過去にお話していたように、電子の流れであるため、

電子は電位の低い方から高い方に流れていきます

金属の酸化数の変化によって、電子の授受が行われ、これが導線を伝うことで、

電池として動きます

このように、酸化還元反応を用いて電池を作り出したもの

これをダニエル電池と言います

例えば、イオン化傾向の大きな亜鉛とイオン化傾向の小さい銅とを繋いだとき、

亜鉛が亜鉛イオンとなり、亜鉛板上に電子ができる

この電子が、導線を通じて、銅板に伝わり、水溶液中の金属イオンを還元します

銅板上では、水素イオンも還元されますが、銅のイオン化傾向の方が、

小さいので、より還元されやすいため、銅イオンの還元反応が優先的に起こります

このとき、同一の溶液内でも良いが、必要なのは、イオンの共有ではなく、

一つの回路として、繋がっていることなので、

亜鉛や銅が混ざり合わないようにすることによって、電池としての寿命を伸ばすことができます

したがって、それぞれの溶液に電極を浸し、その間を塩橋等の通電はできるが、

イオンの混同を起こすことがないものを用いて作ることが一般的です

最後に

今回は酸化還元反応の電池反応についてお話していきました

電池は、金属のイオンへのなりやすさを利用したものが電池の始まりです

化学反応の基礎的な部分でもあるため、学んでいくことで、

化学の様々な分野で使える知識をつけることができるようになると思いますので、

少しでも力になれるように投稿していきます

今回もありがとうございました

次回もよろしくお願いいたします

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