【プロ講師解説】このページでは『ボルタ電池（仕組み・各極の反応・分極の理由など）』について解説しています。解説は高校化学・化学基礎を扱うウェブメディア『化学のグルメ』を通じて6年間大学受験に携わるプロの化学講師が執筆します。


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ボルタ電池の仕組み

STEP1 イオン化傾向の大きい金属板が溶ける
STEP2 STEP1で発生した電子（e-）がもう片方の金属板の方へ流れる
STEP3 流れてきたe-が（溶液中の）イオン化傾向の小さい陽イオンとくっつく
Point!

ボルタ電池の仕組みについて、電池の仕組みを解説！〜イオン化傾向との関わり・正極と負極・電子と電流の向き〜で紹介した3STEPで説明していく。

STEP1

まずは、イオン化傾向の大きい金属板が溶ける。

CuとZnではZnの方がイオン化傾向が高い。したがって、この場合Zn板が溶け出す。

また、ZnがZn２＋という陽イオンになったので、eーが発生していることも確認しておこう。

STEP2

次に、STEP1で発生したeーがCu板側に伝わる。

このとき、電子が通過することで（電流が発生して）豆電球が点灯していることに注目しよう。

STEP3

Cu板に流れてきた電子は、希H2SO4中に存在しているH＋とくっつく。（＝気体のH2発生）

ボルタ電池の問題点

分極を起こす！
Point!

ボルタ電池では、正極で気体の水素（H2）を発生する。

ボルタ電池を使い続けるとこのH2がCu板の周りに溜まってくる。

溜まったH2は、水溶液中のH＋が負極からやってきたeーを受け取るのを妨害してしまう。

その結果、電子の受け渡しに不具合が生じ、電圧が急激に低下する「分極」という現象が起こる。

このような問題点があったため、ボルタ電池は実用化には至らなかった。

問題演習

問題

（１）両極での反応を、e–を含むイオン反応式で書け。
（２）放電してすぐに電圧が低下することをなんというか。
（３）（２）の語を用いてボルタ電池の問題点を指摘しなさい。

解答

（１）正極：2H+＋2e–→H2
負極：Zn→Zn2+＋2e–
（２）分極
（３）例：発生したH2が気泡としてCu板の表面にくっついてしまい、それが邪魔で新たにきたe–をH+が受け取りづらくなって分極を起こしてしまうから。

解説

（１）
正極：2H+＋2e–→H2
負極：Zn→Zn2+＋2e–

まずは、イオン化傾向の高いZn板が溶け出す。
これが負極の反応式だね。
次に、Cu板へと伝わってきたe–を水溶液中のH+が受け取って水素が発生する。

 

（２）
これは覚えてるかどうかだね。
放電後にすぐ電圧が下がってしまう現象を分極という。

 

（３）
これも、解答に書いてあるとおりだ。

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著者プロフィール

・化学のグルメ運営代表
・高校化学講師
・薬剤師
・デザイナー/イラストレーター

数百名の個別指導経験あり（過去生徒合格実績：東京大・京都大・東工大・東北大・筑波大・千葉大・早稲田大・慶應義塾大・東京理科大・上智大・明治大など）
2014年よりwebメディア『化学のグルメ』を運営
公式オンラインストアで販売中の理論化学ドリルシリーズ・有機化学ドリル等を執筆

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