レモン電池の応用

こんばんは

子供が夏休みの自由研究でレモン電池を選びました。
その応用（発展？）としてレモンの代わりに
液体を使って実験を行いました。

結果としてジュースやコーヒー、水道水よりも食塩水の方が
かなり電流が多く流れました。
これはどういう理由によるものでしょうか？

水道水よりも食塩水の方が電気を通しやすい、また砂糖水は電気を
通さないですがそれと関係があるのでしょうか？

詳しい説明をお願い致します。

No.3 回答者： ht1914 回答日時： 2007/08/19 12:50

＞銅板と亜鉛板とレモンを使った場合、

１．亜鉛のほうがイオン化傾向が大きいため、イオンとなりレモン果汁内に溶け出す。
２．残った電子は導線を通って銅板に伝わり、電気が起こる。

これでは電気はまだ流れません。亜鉛の表面に電気が少し余ったというだけです。銅板の中も亜鉛板の中も銅線の中も電子は詰まっています。亜鉛のところで少し余ればその電子が銅板の表面までやってくるというのではないでしょう。銅板の方で電子を引っ張り込む様な変化が必要です。押しと引きの両方がないと電流は流れません。

＞１．銅板に伝わった電子はどうなるのか？（水素イオンと結びつき、銅板の周りで水素が発生する？）
２．電子が導線を伝わるなら、レモン果汁が電気を通しやすいことと何の関係があるのか？　電子はレモン果汁内も移動しているのか？

レモン果汁は酸性ですから水素イオンは電子の引き受け手になって銅板上の電子を引っ張り込みます。水素の泡の発生が見られるでしょう。コレで初めて電流が流れます。コレが続けばいいのです。
亜鉛は酸に溶けますから亜鉛の表面での水素の泡の発生も見られます。

溶液の中をフラフラと移動している電子は存在しません。電子は分子かイオンに乗っかってしか動くことは出来ません。自由に動くことが出来るのは金属の中だけです。

亜鉛板の表面に生じた亜鉛のイオンが亜鉛板の表面近くにじっとしていると正の電気のあるところにさらに正の電気を持ったイオンが入っていくというのは難しくなりますね。食塩水やレモン果汁のようにたくさんのイオンが溶け込んでいる溶液の中ではすぐに混ざってしまうので亜鉛のイオンだけが溜まるということが起こりません。
でも銅板の表面での水素の泡が張り付いて離れない場合は困ります。電流がなだれにくくなっていくでしょうね。

レモン果汁の場合酸性である以外にたくさんの性質がありますので何処で何が効いてきたのか判断しにくい面があります。

No.2 回答者： cigue 回答日時： 2007/08/16 18:13

あぁ、面白そうな実験ですねぇ。

まず、レモンでなんで電機が流れるのか。それを応用する前に考えてください。

次に、ジュース、コーヒー、水道水、食塩でその性質に当てはまるものを考えてみてください。
答えはANo.1さんの書いているとおりですが。

ついでですが、食塩水の濃度を変えての実験はどうでしょうか。
電機が流れただけだと定量的ではありませんが、テスターを使って電圧を測ってみて、濃度と電圧の関係を調べてみても面白いと思います。

食塩水の非常に薄いものが水道水なので、下限は結果が出ていますが
上限はそのまま増え続けるのか。
それともどこかでサチる（飽和状態になる）のか

さらに蛇足ですが、溶液の温度を変えてみるのも面白いかもしれませんね。
こっちは適当に言っているので、変わらないかもしれませんが。
多分変わります。


なお細かい話にはなりますが、基本的にはレモン電池で発生しているのは電圧です。
電流はその電圧と繋がっている抵抗に応じて決まるので、正確な表現では電圧が発生したと言うべきだと思います。

この回答への補足

こんばんは。早速の回答ありがとうございました。
No.1さんと同じになりますが、質問の仕方がわかりにくかったかもしれませんので、もう一度お尋ねします。

銅板と亜鉛板とレモンを使った場合、
１．亜鉛のほうがイオン化傾向が大きいため、イオンとなりレモン果汁内に溶け出す。
２．残った電子は導線を通って銅板に伝わり、電気が起こる。


という理解で合っていますか？
それを前提として質問です。
１．銅板に伝わった電子はどうなるのか？（水素イオンと結びつき、銅板の周りで水素が発生する？）
２．電子が導線を伝わるなら、レモン果汁が電気を通しやすいことと何の関係があるのか？　電子はレモン果汁内も移動しているのか？

書きながら私自身が混乱してきました。上手く意図が伝わっていればいいのですが…宜しくお願い致します。

テスターで電流を測定していたのですが、実験が終わってから電圧も測定しておけば良かったと後悔しています。溶液の温度や濃度を変える実験は来年の自由研究にどうかな、なんて考えています。
有り難うございました。

補足日時：2007/08/17 19:49

No.1 回答者： bullfrog 回答日時： 2007/08/16 00:04

水にとけている物質が電解質であれば電流を流し、非電解質であれば電流を流しません。

カンタンに書くと、水に溶けてイオンになる（電解質）なら電流を流し、イオンにならない（非電解質）なら電流を流さないということです。イオンとは何かとか、イオンになる物質とならない物質では何が違うのかというあたりは、調べていただければと思います

この回答への補足

こんばんは。早速の回答ありがとうございました。
仰っている事はわかりますが、質問の仕方がわかりにくかったかもしれませんので、もう一度お尋ねします。

銅板と亜鉛板とレモンを使った場合、
１．亜鉛のほうがイオン化傾向が大きいため、イオンとなりレモン果汁内に溶け出す。
２．残った電子は導線を通って銅板に伝わり、電気が起こる。


という理解で合っていますか？
それを前提として質問です。
１．銅板に伝わった電子はどうなるのか？（水素イオンと結びつき、銅板の周りで水素が発生する？）
２．電子が銅線を伝わるなら、レモン果汁が電気を通しやすいことと何の関係があるのか？　電子はレモン果汁内も移動しているのか？

書きながら私自身が混乱してきました。上手く意図が伝わっていればいいのですが…宜しくお願い致します。

補足日時：2007/08/17 19:43