・・・・・・・・ ・・・・・・・・ ・・・・ ・・・・ ・ ・ ・ ・ ・ニッケル・ ・銅 ・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 2+ ・・・・ ・・・・ ・ ・Cu ・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・この溶液に今、銅イオンが溶けているとします。ところが、
・・・・・・・・ ・・・・・・・・ ・・・・ ・・・・ ・電子・ ・ ↑ ・ 陰極 ・ ↓ ・ ・電子・ 陽極 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ・ →・ ・ ・ ・ ・ ・ ↑ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 2+ ・・・・ ・・・・ ・ ・Cu ・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ではどうしましょう。
・・・・・・・・ ・・・・・・・・ ・・・・ ・・・・ ・ ↑ ・ ・電子・ 陽極 ・電子・ ・ ↓ ・陰極 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ← ・ ・ 2+ ・・・・ ・・・・ ↑ ・ ・Cu → → → → ・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・今度は 陰極と陽極が逆になるね。
そして、メッキ、メッキはゼネコンの端子が逆でニッケル板にニッケルを析
出させたところもあったがたいていは3分ぐらいで鍍金が完成しました。
完成したらゼネコンの線をとり、ニッケル鍍金された板を水洗いして完成させ
ました。
前処理を簡便にしたため、出来たニッケル鍍金に指紋とかがくっきり残る子
も・・
鍍金前にマジックで書いた子ではエタノールを使い、字を消させました。
この実験は時間が少し超過する班もありましたが、ひとりが出来るとみんな完
成させてやるという雰囲気が伝わってきてよかったです。まさに「授業でいき
るときめき実験」のフレーズ通りでした。
まとめ:
鍍金液は全て、再利用という形で回収しました。
塩酸も再利用塩酸で回収しました。
できた作品をプリントに張り付けて提出
授業が終わって
はじめに硫酸銅を使って、電気鍍金の仕組みを説明したのですが、もう生徒は
春やすみ状態で心ここにあらずというかんじでした。
そこで、鍍金液は有毒だから取り扱いに注意しろ
鍍金液は回収するので流しに流さない
ゼネコンの回転はゆっくり規則的にやること
を注意としてあげて実験させました。
「メッキの最中に陽極からは塩素、陰極からは水素が発生するから回転はゆっ
くりやれと言ったのがよかったのでしょう」
ゼネコンは速く回転させると壊れやすいのですが、どれも壊れなくてよかった
です。
異臭を感じた生徒は何人かいましたがそれほど大事にはいたりませんでした。
これで、溶融メッキと電気メッキの二つのメッキをやったことになります。
生徒の感想の多くに「手が疲れた」とありました。
メッキの最中にメッキ浴から極板を出すと急にゼネコンの負荷が軽くなること
からゼネコンで電子を送り込んでニッケルイオンをすいよせてメッキしている
んだなぁということが体感できたと思います。(生徒はこの反応を文章で表現
は出来そうも無いけど)
ゼネコンを回した分、メッキが出来る。自分の仕事がそのまま成果につながる
という実験はいいものです。
生徒は次第に色が変わっていく銅板を見ながら「不思議だな」と言っていま
した。
ここで、メッキ液の製法について
前任者が残してくれたデータと鍍金液があり、実験を行うことが出来まし
た。
硫酸ニッケル 15g/100mlを3本(完全に溶かす)
ほう酸 1.5g/100mlを3本(完全に溶かす)
→リン酸と書いてある表記は間違いらしい。(燐酸は液体だからはかれな
い)
塩化アンモニウム1.5g/100mlを3本(完全にとかす)
これらを混合し、900mlの鍍金液として褐色試薬瓶(1リットル)に保存
混合液は緑色透明のきれいな色である。(あの輝くニッケルがあるとは思えな
い)
前任者の方法ではガラス棒に銅線で螺旋に巻いて極板掛けを作ったらしい。解
いてしまって今は極板のみ残る。
わたしは、それを、安定性のことを考えて割り箸の1本(1膳の半分)を使
い、ニッケル板の方の電極に分かりやすいように赤のマジックで印をつけた。
実験前に準備したもの
ニッケル板をつけた電極掛け
導入:みんなの周りには電池がいっぱいあるよね。
ウォークマンに使われる電池とかPHSに使われる電池とか・・・
この電池中味はどうなっているんだろう。
乾電池ってあるよね。乾電池の乾って乾くていう字だけど中は乾いてないん
だよ、液漏れと化させた人は分かると思うけど中はぬれているんだ。
発展:
実は、電池は3つの要素によって決まります
一つは溶けやすい物質が入っていること
二つは溶けにくい物質が入っていること
三つはその二つをつなぐ電解質溶液があること
なんだ。全ての電池はたったこれだけの要素を持ち合わせているだけなんだ
よ。
先週のサイエンスアイでも出てきたけど電池って単純なんだ。
この3つの要素のうち、一つ目の「溶けやすい物質」これがくせ者なんだ。
こいつがとけてしまって、もうどっかに行ってしまってしまうと電池は使えな
くなるだろ。こうした電池は使い捨てになってしまうんだ。こういう電池を一
次電池っていうんだ。(一次で使えない奴なんて受験で言ったら嫌なたとえ
だ)
しかし、PHSとかに使われている電池って何度でも充電や放電が出来るだ
ろ。
こういう封に繰り返しの聞く奴を二次電池っていうんだ。
今日はその二次電池の中でも鉛を使った電池で電池を極めてみよう
まず、装置の組立かただ。鉛板と網戸用の網を用意する。
これを鉛・網・鉛・網の順に重ねる。サンドイッチにする
そしてこれを、鉛を表にしてゆるめにまく。このとき、極板が接触しないよ
うにさせるのがポイントだな。
一方、100mlビーカーに2mol/lの硫酸を100ml入れる。このとき硫酸は無色であ
ることを確認してくれ。
そこに筒状の電極を入れて、外側の電極が陽極、内側の電極が陰極になるよう
に外側が赤、内側が黒のゼネコンの端子をつなぐ。
これで、装置は完成
ゼネコンを時計回りに1分、2分、3分・・・と回し、すばやくゼネコンを取
り外し、豆電球(1.5V)をつないでどのくらい光るか調べて欲しい。
生徒実験:
ゼネコンをゆっくり回すように指導したのですが、豆電球がすぐ消えてしま
うことに対抗しようと早く回す班が続出しました。
おまけにゼネコンを並列につないでみんなで一斉に回す班も現れました。し
かし、並列では多く蓄電されないようでした。
この電池ははじめは「ブランテ電池」なので水素が発生してしまうのですが、
長くやっていると、陽極に酸化鉛が出来て完全な鉛蓄電池が出来ました。
ブランテ電池と鉛蓄電池とでは充電する力が違うこと、回転数とかに豆電球
の点灯時間が関係ないことなどが確かめられました。
実験が終了して、極板の一方が酸化鉛で黒くなっていること、硫酸か硫酸鉛で
白く濁っていることを確認させました。
これで二学期最後の授業になりました。まだ、酸化還元も標準電極電位や滴
定、ボルタ電池、ダニエル電池、無機化合物の各論、有機化合物など多くのこ
とを遣らないうちに終わってしまいました。
今日一クラスだけ時間数の多いクラスはこれと言って何もしなかったのでそれ
も悔い残ります。
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