化学実験で塩化アルミニウム水溶液を電気分解する際、シャーペンの芯が陽極として使用され、その芯がボロボロになってしまったという現象について説明します。この現象は、電気分解の過程で何が起こるのか、またシャー芯がなぜ劣化したのかを理解することが重要です。この記事では、この実験における化学反応の詳細と、シャーペンの芯がなぜボロボロになったのかを解説します。
電気分解とは？
電気分解は、電流を流すことによって化学反応を引き起こすプロセスです。通常、電気分解では2つの電極（陽極と陰極）が使われ、それぞれで異なる化学反応が起こります。塩化アルミニウム（AlCl3）を電気分解すると、陽極で塩素ガスが発生し、陰極でアルミニウムが析出します。
塩化アルミニウム水溶液の電気分解の反応
塩化アルミニウム水溶液の電気分解では、陽極で塩素（Cl2）ガスが発生します。化学式で表すと、次のような反応が起こります。
2Cl- → Cl2 + 2e-（陽極での反応）
Al3+ + 3e- → Al（陰極での反応）
シャーペンの芯がボロボロになる理由
シャーペンの芯は通常、グラファイト（炭素）でできています。電気分解の過程で、陽極で発生した塩素ガスがシャーペンの芯に接触すると、化学反応が起こり、グラファイトが酸化されて炭素が失われます。この酸化反応が進行すると、芯の構造が壊れてボロボロになる原因となります。
具体的には、塩素（Cl2）がグラファイトと反応して酸化反応を引き起こし、次のような反応が進行する可能性があります。
C + Cl2 → CCl2（炭素と塩素の反応）
陰極での変化がない理由
陰極ではアルミニウムが析出しますが、シャーペンの芯が陰極として使用された場合、特に変化がないとされています。これは、陰極での反応が金属の析出に関するもので、グラファイト（シャーペンの芯）の構造に影響を与えるものではないからです。
また、電極の材質によっても反応の進行が異なります。シャーペンの芯は、電気分解の過程で物理的な変化を受けやすい素材であるため、陽極として使用すると削れたり、ボロボロになったりするのです。
まとめ
シャーペンの芯がボロボロになった原因は、塩化アルミニウム水溶液の電気分解における陽極での塩素発生と、その後の酸化反応によるものです。電気分解の反応を理解することで、どのようにシャーペンの芯が劣化したのかがわかります。今後、同様の実験を行う際には、電極の素材を慎重に選ぶことが重要です。
コメント