0960 【化学変化と電池02】金属イオン(2) 探究
ということで前回は、課題を設定したところで終わりました。
課題：金属の種類によって、イオンのなりやすさに違いがあるのだろうか。
［構想］
金属の種類による違いがあるかということなので、金属は何種類か必要ですね。
そして銀樹の実験のように水溶液に金属を加えて、金属が入れ替わるかをみてみればよいというわけです。
これを異なる金属で総当たり戦をするわけですが、たとえば金属がＡＢＣの3種類だったら
Ａイオンの水溶液に、金属Ｂを加える。
Ａイオンの水溶液に、金属Ｃを加える。
Ｂイオンの水溶液に、金属Ａを加える。
Ｂイオンの水溶液に、金属Ｃを加える。
Ｃイオンの水溶液に、金属Ａを加える。
Ｃイオンの水溶液に、金属Ｂを加える。
の6試合になります。
それと、ＡＢＣ各イオンと対になる陰イオンも塩化物なら塩化物、硫酸塩なら硫酸塩でそろえておきたい。いわゆるひとつの「変えない条件」ってやつです。
さらに似たような操作を6つもするのでどれがどれかを間違えないようにすることも大切ですね。
［実験］
金属は3種類使います。
銅、亜鉛、マグネシウム
そして硫酸銅、硫酸亜鉛、硫酸マグネシウムの水溶液を作ります（濃度2.5%)
ここでマイクロプレートの登場だ！
今日は12セルのやつをつかう。
Ａ行はＣｕ２＋，Ｂ行はＺｎ２＋、Ｃ行はＭｇ２＋ということで
Ａ２、Ａ３に硫酸銅水溶液、Ｂ１，Ｂ３に硫酸亜鉛水溶液、Ｃ１、Ｃ２に硫酸マグネシウム水溶液を入れます。
さらに1列は銅、2列は亜鉛、Ｃ列はマグネシウムということで、
Ｂ１，Ｃ１に銅片を、Ａ２，Ｃ２に亜鉛片を、Ａ３，Ｂ３にマグネシウムリボンを加えます。
［結果］
するとどうなるか。
Ａ２ Ｃｕ２＋とＺｎ
左4分後 右20分後
亜鉛の表面に茶色い銅が取り囲み、心なしか銅イオンの青色が薄まっています。
Ａ３ Ｃｕ２＋とＭｇ
左4分後 右20分後
泡が発生し、茶色い銅がボロボロと落ちています。
Ｂ１ Ｚｎ２＋とＣｕ
変化がありません。
Ｂ３ Ｚｎ２＋とＭｇ
左５分後 右20分後
泡が発生し、20分後には少し金属が落ちています。
Ｃ１ Ｍｇ２＋とＣｕ
変化がありません。
Ｃ２ Ｍｇ２＋とＺｎ
変化がありません。
てことで、変化があったのはＡ２，Ａ３、Ｂ３
変化なしが Ｂ１，Ｃ１，Ｃ２
ということになります。
［考察］
銅について
Ａ２，Ａ３で、銅が析出したことより、銅イオンが銅原子になった。
Ｂ１，Ｃ１は銅がそのままだったことから、イオンにはならなかった。
したがって、銅はほかの2つの金属より原子になりやすいと考えられる。
亜鉛について
Ｂ１(銅)は銅がそのままだっただったことから亜鉛もイオンのままだったと考えられる。
Ｂ３(マグネシウム)はマグネシウムが溶け、金属が出てきたいところから、亜鉛はイオンから原子になった
Ａ２(銅イオン)では亜鉛が泡を出してとけたため、亜鉛イオンになったと考えられる
Ｃ２(マグネシウムイオン)は亜鉛に変化がなく、原子のままだった。
したがって、亜鉛は銅よりはイオンになりやすいが、亜鉛よりマグネシウムの方がイオンになりやすいと考えられる。
マグネシウムについて
Ｃ１，Ｃ２はいずれも加えた金属に変化がなかったところからマグネシウムイオンはそのままだった
Ａ３，Ｂ３はマグネシウムリボンが泡を出してとけてたので、マグネシウムイオンにはなった。
したがって、マグネシウムはほかの2つの金属よりイオンになりやすいと考えられる。
以上より、金属の種類によって、イオンのなりやすさに違いがあり、銅、亜鉛、マグネシウムの間ではイオンになりやすい順に、マグネシウム、亜鉛、銅といえます。
おまけ ３日後の様子
A2 A3 銅が析出し、銅イオンの青色がなくなっています。
B3