Q190★ATボルタ電池実験で、水・牛乳・ヨーグルト・バターの順に、乳製品の固形物への変化に伴う電流の不可を調べました。また石鹸水・石鹸の泡でも調べました。その結果についての質問です。1つ目、乳製品では、水よりヨーグルトのほうがより曲がしっかりと聞こえたのですがどうしてでしょうか? 2つ目、石鹸水・石鹸の泡ではなぜ電流が発生しないのでしょうか?


  それはね…

1つ目、乳製品では、水よりヨーグルトのほうがより曲がしっかりと聞こえたのですがどうしてでしょうか?


曲がしっかりと聞こえたことから、ボルタ電池の電流がたくさん流れたと考えられます。
電池を使うと電流が流れます。電流とは、実は「電子」の流れのことです。
電池で電流(電子)が流れるしくみは、マイナス(負)極で亜鉛(Zn)が水に溶けて亜鉛イオン(Zn2+)(注1)になり電極に電子を与えます。水溶液中には水素イオン(H+)が存在します。
この水素イオンが銅(Cu)上(プラス(正)極)に移動して、電子を受け取って水素ガスになる(注2)ために、全体としては負極で発生した電子が正極に流れたことになり(注3)電気が流れたことになります。

さて、この電池では、水溶液の中で、この水素イオンの数が多いほど、電気が流れやすくなります。
水とヨーグルトでは、ヨーグルトの方が少し水素イオンがたくさんあったと考えられます。水素イオンの数が多いと、酸っぱい液(酸性)になります。ヨーグルトは水より酸っぱいですよね、なので、電気がたくさんながれたと考えられます。


2つ目、石鹸水・石鹸の泡ではなぜ電流が発生しないのでしょうか?

同じように、石鹸水は少し水素イオンが少ない溶液と考えられます。電気は流れますが、水素イオンが少なくて、障害物が多くCu板上で水素を発生しにくくなったため、電流がほとんど発生しなかったと考えられます。

石鹸の泡の場合、水素イオンの数が少ない上に、水と違い、そもそも水素イオンが通る道が殆どないことが考えられます。

(注1)イオンについては中学校で習います。
ここで起こっている反応は、Zn→Zn2+ + 2e-と表すことができます。
亜鉛原子が亜鉛イオンと2個の電子に分かれることを表しています。
Zn2+は、亜鉛イオン、e-は、電子を示しています。
この表記については高校で勉強します。

(注2)
ここで起こっている反応は、2H+ + 2e- → H2
H+は水素イオンを、H2は水素分子を表します。2個の水素イオンが2個の電子と結びついて水素分子(H2)になるということを表しています。

(注3)
電流は、プラスからマイナスにながれると教えてもらっているかもしれません。
これは、電流をプラスの電気(電荷)をもったもののながれとして考えているからです。
実際には、電流はマイナスの電気(電荷)をもった電子の流れなので負極(マイナス)から正極(プラス)にながれていることになるのです。少しややっこしいですね。

(NT) 2011/08/22