ガラスの電気分解。自宅での楽しい化学体験

ガラス内の電気分解。化学実験

化学の面白い実験

実際、電気化学の実験は家庭で行われることがよくありますが、常に結果が出るわけではありません。何か小さなことが起こり、何も起こりません。すべての指示に従えば、その体験は確実に成功します。

非常にシンプルだが有益な経験から始めましょう。彼にとって、必要なのは XNUMX つの試薬、つまり任意の色のインクです。確かに、デバイスで少し作業する必要があります。

長さ 8 ～ 10 cm、幅 1 ～ 2 cm の金属片を XNUMX 枚用意します。鉄、銅、アルミニウムなどの金属製のストリップが、背の高いビーカーや大きな試験管などの透明な容器に自由に入る限り、問題ありません。実験の前に、導体を取り付けるためにプレートの片側に穴を開けます。文字通り数ミリメートルの厚さのプラスチックまたは木製の同一のスペーサーを XNUMX つ用意し、平行に配置したときに互いに接触しないように金属ストリップで接着します。 BF、モーメントなど、ほぼすべての接着剤が適しています。

ビーカーまたは試験管に水を注ぎ、溶液の色があまり飽和しないように（ただし、透明であってはなりません）十分な量のインクを滴下します。 XNUMXつのストリップの構造をその中に下げ、それらをワイヤーで直列に接続されたXNUMXつのバッテリーに「プラス」から「マイナス」に接続します。数分後、版間のインク溶液が明るくなり始め、黒い粒子が底部と上部に集まります。

インクの組成は、水に懸濁した非常に小さな着色粒子で構成されています。流れの作用下では、それらは互いにくっついて水中を泳ぐことができなくなり、重力の作用下で底に沈みます。したがって、溶液がますます青くなっているのは明らかです。

しかし、粒子はどのようにして頂上に到達したのでしょうか? 溶液に電流を流すと、ガスが発生することがよくあります。私たちの場合、気泡が固体粒子を拾い上げて上に運びます。

ガラスの電気分解

次の実験では、上方に膨らむ厚肉のティーグラスが電解槽として機能します。底から5〜6センチメートル上のガラスの壁に押し付けられるような直径の円形の合板を準備します。事前に円にXNUMXつの穴を開けて（または直径に沿ってスロットを切り込み）、近くのXNUMXつの穴を千枚通しで開けます。ワイヤーはそれらを通過します。片方の端を尖らせた長さ XNUMX ～ XNUMX cm の鉛筆を XNUMX 本、大きな穴またはスロットに挿入します。鉛筆、より正確にはその芯が電極として機能します。鉛筆の未完成の端に、芯が露出するように切り込みを入れ、そこにワイヤーの裸の端を取り付けます。ワイヤーをねじって絶縁テープで慎重に巻きます。絶縁を完全に信頼できるようにするには、ワイヤーをゴムチューブで隠すのが最善です。デバイスのすべての部品の準備ができたら、それを組み立てるだけ、つまり、ガラスの内側に電極を備えた円を挿入するだけです。

ガラスを皿の上に置き、洗浄用ソーダ灰Naの溶液を縁まで満たします。₂CO₃ コップ2杯の水に対して小さじ3〜XNUMX杯の割合で。 XNUMX 本の試験管に同じ溶液を満たします。片方を親指で閉じ、気泡が入らないように逆さまにしてグラスに浸します。水中で、試験管を鉛筆電極の上に置きます。 XNUMX番目のチューブでも同じことを行います。

少なくとも XNUMX つの電池を直列に接続し、一方の「プラス」をもう一方の「マイナス」に接続し、鉛筆から極端な電池までワイヤを接続する必要があります。溶液の電気分解がすぐに始まります。プラスに荷電した水素イオン H⁺ マイナスに帯電した電極、つまりカソードに進み、そこで電子が付着し、水素ガスに変わります。水素の完全なチューブが「マイナス」に接続された鉛筆に集められたら、それを取り外し、ひっくり返さずにガスに火をつけることができます。特徴的な音とともに点灯します。もう一方の電極、プラス (アノード) では、酸素が放出されます。これを満たした試験管を水中で指で閉じ、ガラスから外し、ひっくり返してくすぶっている破片を持ち込むと点灯します。

だから水から出て₂Oが判明し、水素H₂、酸素O₂; ソーダは何のためにあるの？体験をスピードアップするため。純水は電気を通しにくく、電気化学反応が遅すぎます。

同じ装置を使用して、もう XNUMX つの実験、飽和塩化ナトリウム溶液 NaCl の電気分解を行うことができます。この場合、一方の管には無色の水素が充填され、もう一方の管には黄緑色のガスが充填されます。これは食塩から生成される塩素です。塩素は容易に電荷を放棄し、アノードで最初に放出されます。

少量の食塩水を含む塩素を入れた試験管を水中に指を入れて閉じ、ひっくり返して指を離さずに振ります。試験管の中で塩素の溶液、つまり塩素水が形成されます。強力な漂白作用があります。例えば、淡青色のインク液に塩素水を加えると変色します。

食塩の電気分解中に、別の物質である苛性ソーダが形成されます。このアルカリは溶液中に残留しており、負極近くのガラスに少量のフェノールフタレイン溶液または自家製指示薬を滴下することで確認できます。

したがって、実験では、水素、塩素、苛性ソーダという XNUMX つの貴重な物質を一度に入手しました。これが、塩の電気分解が産業界で非常に広く使用されている理由です。

電流と塩化ナトリウムの飽和溶液の助けを借りて、別の興味深い実験を行うことができます。ここで、普通の鉛筆で金属に穴を開けるという事実に対処しましょう。

茶托に飽和食塩水を用意します。安全カミソリの刃を懐中電灯の電池のプラス極に配線します（刃が陽極になります）。鉛筆の尖った端で芯を折り、針で2ミリメートルほど取り出します。 3〜XNUMX cm高く、スタイラスにナイフで切り込みを入れ、裸線の端を巻き付けます。この場所に絶縁テープを巻き、ワイヤーのもう一方の端をバッテリーのマイナス極（鉛筆が陰極になります）に取り付けます。

ブレードを溶液の受け皿に置き、陰極ペンシルをブレードに接触させます。すぐに水素の泡が鉛筆の周りで泡立ち始めます。そして、アノードブレードは溶解します。鉄原子は電荷を獲得し、イオンに変わり、溶液に入ります。したがって、0,08分からXNUMX分以内にブレードに貫通穴が現れます。バッテリーが新しく、刃が薄い (XNUMX mm) 場合、特に早く形成されます。アルミホイルなら数秒で穴が開けられます。

薄い金属板の特定の場所に鉛筆で穴を開けたい場合は、事前にワークピースにニスを塗り、穴を開ける場所のニスを取り除くことをお勧めします。

スタイラスの凹みは、スタイラスが金属に触れないようにするために必要でした。そうしないと、回路がすぐに閉じ、電流が溶液に流れず、電気分解が行われなくなります。

電解槽なし（今回の場合は茶托なし）でも鉛筆で穴あけできます。陽極板を板や皿の上に置き、水を滴下し、電池に取り付けた鉛筆を塩に浸し、尖った先端を水滴に浸します。時々、布で電解生成物を取り除き、新しい液滴を塗布してください。この作業を繰り返すことで、ブリキ缶から金属箔やブリキに簡単に穴を開けることができます。ちなみに、壊れた鋼のナイフに穴を開けて、新しいハンドルを取り付けることもできます。

もちろん、XNUMXミリメートルを超える厚さの金属を穴あけするには、XNUMXつのバッテリーでは十分ではありません。たとえば、子供用鉄道や薪ストーブなどから、複数のバッテリーを並列に接続するか、整流器付きの降圧変圧器を使用する必要があります。また、電流源や電解方法に関係なく、電解液を数回交換し、釘や千枚通しで穴をよく掃除する必要があります。

著者：オルギンO.M.

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