塩化銅の電気分解

塩化銅の電気分解を行うためには、塩化銅水溶液が必要です。塩化銅水溶液の作り方は簡単で、塩化銅（緑色の銅粉）を水に溶かすだけです。塩化銅が溶けた水、塩化銅水溶液はとても綺麗な青色になります。塩化銅は、水に溶かすと原子が電気をおび塩素と銅に離れます。このように電気を帯びて原子が離れることを電離といいます。また、電離するものを電解質とよび、電気を帯びた原子をイオンと呼びます。銅原子は陽イオンに、塩素原子は陰イオンになります。
水溶液中の塩化銅がどのように電離したかと言うと、化学式に書いてみるとわかりやすいですね。塩化銅を水に溶かすと、塩化銅1個が電気を帯びた銅イオン1個と電気を帯びた塩化物イオン2個に電離します。 CuCl2 → Cu2+ + 2Cl- 化学式はパズルのような凸凹図形で覚えましたよね。塩化物イオンには凸と出っ張りがあり、この出っ張りが電気を帯びた粒、電子です。銅イオンには塩素原子が2個ついていたので凹が2個空いている状態ですね。塩化物イオンの電子は、擦ると発生する静電気と同じです。マイナスの電気を帯びた凸ですね。化学式より、塩化銅水溶液には、銅イオン1：塩化物イオン2の割合で溶けていることもわかりますね。電離が終わったら、いよいよ炭素棒を塩化銅水溶液に入れて電気分解します。
塩化銅の電気分解の実験はとても楽しくて、大人になっても記憶に残るものなのですが、やはり「電気分解ってなんだっけ？」と記憶から消えるほど難しい授業でした。イオンというものを主に勉強していくわけですが、陽極・陰極どちらだったかと厄介なものでしたね。もしも、塩化銅の電気分解の実験をしていないという人がいれば、ネットには化学実験の動画なども直ぐに見つけ出すことができるので、一度見てみてください。塩化銅は、緑色の花火の正体なのですが塩化銅を燃やしてみる実験も必見ですよ。とても綺麗です。
さて、塩化銅についてですが、塩化銅は化学式で書くと「CuCl2」です。塩化銅には組成の違いにより、塩化第一銅（CuCl）と塩化第二銅(CuCl2)がありますが、電気分解の実験では緑色が特徴の塩化第二銅を使用します。塩化銅を電離し塩化銅水溶液を作り電気分解していくわけです。難しい文字が並びとっつき難い学習ですが、やはり実験は楽しかったですよね。

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塩化銅化学実験

塩化銅水溶液に電極となる炭素棒を入れ、乾電池を繋ぎ電気分解がどのように起きているのかを考えていきます。その前に、乾電池にもマイナスの電気を帯びた電子が－極に詰まっていることを覚えておいてくださいね。逆に＋極には何もありません。塩化銅水溶液に炭素棒を2本入れると、反応はありません。炭素棒に乾電池を繋げることで電気分解が始まります。乾電池の－極に繋いだ炭素棒は陰極になり、プラス極に繋いだ炭素棒は陽極になります。塩化銅水溶液の中では、電極に電圧がかかったので銅イオンと塩化物イオンは電極に引き寄せられます。磁石と同じですね。塩化銅水溶液の中の銅イオンは陽イオンなので、－極に引き寄せられます。塩化銅水溶液の中の塩化物イオンは陰イオンなので、＋極に引き寄せられます。
＋極は電子を吸い取り、－極は電子を吐き出します。塩化銅水溶液の中の＋極に引き寄せられた塩化物イオン(Cl-)は、電子を吸い取られるわけです。電子を吸い取られた塩化物イオン(Cl-)は、塩素原子2個(Cl)になりますね。塩素原子(Cl)は塩素原子(Cl)と結びつき、塩素分子(Cl2)となるわけです。塩化銅水溶液の中の－極に引き寄せられた銅イオン(Cu2+)は、電子を吐き出されるわけです。電子を吐き出された銅イオン(Cu2+)は、凹2箇所に電子を2個受け取り銅原子(Cu)となるわけです。
この反応は、塩化銅水溶液の中に入れた電極となる炭素棒に目に見えて現れます。イオンの動きを見ることができませんが、最終的に電気分解されたことの証明を目にすることができます。＋極の炭素棒では、塩素分子となった塩素が気体となって発生します。ボコボコと泡が出ているのがわかると思います。－極の炭素棒では、銅原子となった銅が付着し銅特有の茶色いメッキが出来上がります。これで無事、塩化銅が電気分解されました。＋極で発生する塩素は、直接吸うと危険ですので注意して実験しましょうね。乾電池を逆に繋いでみたり、いろんな物を電極として実験してみると違った反応が見れておもしろいですよ。