【中３理科】ボルタ電池と分極の解説（中学生向け）

このページでは、中学３年生で学習するボルタ電池と分極について、中学生向けに解説をしていくよ。

ボルタ電池は最も基本的な電池だけど、慣れないと仕組みが難しく感じるね。

このページを読めば、バッチリ理解できるようになるよ！

それでは解説をはじめます。

（動画で学習したい人は↓）

ボルタ電池とは

ボルタ電池はボルタさんが作った電池だよ。

ボルタ電池の作り方は簡単。

うすい硫酸（H₂SO₄）に金属の亜鉛板（Zn）と銅板（Cu）をつけ、銅線でつなぐだけでいいんだ！

ほんとだね。基礎的な電池なら、こんなに簡単に作ることができるんだね！

（硫酸がない場合は、半分に切ったレモンなどに亜鉛板と銅板をつけてもいいんだよ！）

ボルタ電池で電圧が発生するしくみ

では、ボルタ電池でなぜ電圧が発生するのかを考えていこう。

ボルタ電池を理解するためには、イオン化傾向を知ることが大切なんだ。

その通り、イオン化傾向とは、金属がどのくらい陽イオンになりやすいのかを表したものだよ。

下の図を見るとわかりやすいよ。（「イオンになる」とは「金属が溶液に溶ける」と考えていいよ。）

さて、上の図の亜鉛、水素、銅を比べてみよう。

すると、イオン化傾向の大きさは亜鉛＞水素＞銅となっているね。

ここでボルタ電池の図を見てみよう。

ボルタ電池では、亜鉛と銅が金属、硫酸に含まれる水素イオンがイオンになっているね。

さて、どんなことが起こると思う？

その通り。素晴らしい！

まず、亜鉛（板）がイオンになるようすを見てみよう。

（亜鉛のイオンはZn²⁺だったね。数字を含めて必ず暗記しておこう）

下の図のようになるね。

つまり、亜鉛板では、以下のような変化が起こるね。

Zn　→　Zn²⁺　+　2e^–

「e^–」とは電子のこと、つまり、亜鉛が、亜鉛イオンと電子2個に分かれるんだね。

続いて銅板の方を見てみよう。

こちらでは、水素イオンが水素に変化するよ。

下の図のようになるよ。

そういうこと。水素イオンが電子を受け取り、水素になるんだね！

つまり、銅板で起こる変化は、以下のようになるね。

2H⁺　＋　2e^–　→　H₂

つまり銅板からは、水素イオンが電子を受け取り、（気体の）水素が発生するんだね。

では、ここまでをまとめよう。

ボルタ電池で電圧が発生する仕組み

亜鉛板では、亜鉛が亜鉛イオンになる。

銅板では、水素イオンが水素になる。

そして、電子が移動することで、電流が発生するんだね。

電子と電流の向きは逆向きだから、必ず覚えておくようにしよう。

分極

ボルタ電池の仕組みはわかったかな？

ほんとだね。

だけどボルタ電池はつくりが簡単ゆえの、デメリットもあるんだ。

うん。実はボルタ電池は、使うとすぐに電圧が落ちてしまい、あまり実用的ではないんだ。

そうだんだ。電圧が落ちる原因は、分極ぶんきょくによるものなんだ。

最後に、分極とは何かを解説するね。難しくないから安心してね。

下の図を見てみよう。

図のように銅板のまわりには、気体の水素が発生しているよね。

このように、水素が銅板のまわりに張り付いてしまうと、水素イオンが電子をもらえず、電流が発生しにくくなってしまうんだ。

これを分極というんだよ。

まとめ

これでボルタ電池に関する解説を終わるよ！

亜鉛、銅、水素の変化と、分極をしっかりと押さえておこうね！

このサイトでは、中学理科に関する情報をまとめているよ。

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