０５．１２
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　林　正幸

　　銅薄層の生成とエッチング

解　説

　この実験は、プラン「元素を自分で取り出してみよう」の検討の中で開発し、「リチウ
ム」に席を譲ったものである。ダニエル型電池をつくりながら、おみやげに銅のイラスト
や文字が書かれた美しいステンレス板ができる。
　ダニエル型電池は、硫酸亜鉛水溶液の代わりに硫酸ナトリウム水溶液を使う。これでク
ッキングペーパーを燃えるごみとして捨てられる。もちろん反応式は変わらない。
　　負極　Ｚｎ ―→ Ｚｎ2+ ＋ ２ｅ-
　　正極　２ｅ- ＋ Ｃｕ2+ ―→ Ｃｕ
　始めはステンレス板の代わりに炭素板を使っていたが、表面が粗いため後半のエッチン
グがうまくできなかった。ステンレス板は、ビタミンＣ入りの塩酸による前処理が、きれ
いな銅薄層につながる。電池をショートすると短時間できれいな銅ができ、時間が長くな
ると黒色がかってくる。また途中でくり返しステンレス板を離すとむらが解消される。
　エッチングは薄層のおかげで見る見る銅が溶けていく。その反応式は次のようである。
　　　　Ｃｕ ―→ Ｃｕ2+ ＋ ２ｅ-
　　　　２ｅ- ＋ ２Ｆｅ3+ ―→ ２Ｆｅ2+
これは２価の鉄イオンの酸化還元電位が低いために起こる。油性ペンで被覆された部分は
銅が溶けず、プリント配線のしくみが分かる。

準　備

・ステンレス板（４５×１５０ｍｍ　厚さ０.１または０.５ｍｍ）
・亜鉛板（４５×１５０ｍｍ）
・ビタミンＣを１％に溶かした４ｍｏｌ/ｌ塩酸
　（長期間は保存できない。炭酸ナトリウムで中和処理する。）
・２％硫酸ナトリウム水溶液
・飽和硫酸銅水溶液
・３０％塩化鉄(V)水溶液
　（くり返し使用する。）
・エタノール
・トレイ
・クッキングペーパー（５×１５ｃｍ）
・セロハン（１０×１９ｃｍ）
・木のおもり
・豆電球
・クリップコード（ダブルクリップ）

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・油性ペン
・ティッシュペーパー

操　作

銅薄層の生成
（１）ビタミンＣを１％に溶かした４ｍｏｌ/ｌ塩酸４０ｍｌをトレイに入れ、ステンレス
板を１５分間浸ける。
（２）別のトレイを逆さに置き、亜鉛板を乗せ、クッキングペーパーを被せる。
注意：亜鉛板の磨いてある方の端５ｍｍは、クリップで挟むために被せない。
（３）２％硫酸ナトリウム水溶液７ｍｌをペーパーに浸み込ませ、セロハンを被せる。
（４）もう１枚のクッキングペーパーを乗せ、飽和硫酸銅水溶液７ｍｌをペーパーに浸み
込ませる。
（５）ステンレス板を取り出して水洗いし、被せて木のおもりを乗せる。
参考：おもりは０.５ｍｍのステンレス板では不要である。
（６）はじめに、短時間だけ豆球につないで電池になっていることを確認する。
注意：亜鉛板を挟む方は「ダブルクリップ」にする。
（７）続いて、電池を９０秒だけショートしてからクリップを外す。この間１５秒ごとに、
ステンレス板を裏返して銅の付着状態をチェックし、またすぐに元にもどす。
参考：ステンレス板を裏返すのは、銅を断続的に生成させるためでもある。その方がむら
　　　無く銅が付着する。
（８）すぐにステンレス板を水洗いし、ティッシュで拭く。
（９）亜鉛板をたわしでこすって水洗いし、ペーパー類は可燃物に捨てて、かたづける。
エッチング
（１）ステンレス板に、油性マジックでイラストや文字を書く。
注意：よく出るマジックを使い、十分に黒くなるように書く。
（２）３０％塩化鉄(V)水溶液４０ｍｌをトレイに入れ、ステンレス板を浸けて、トレイ
をゆっくり傾けて水溶液が流れるようにする。
注意：水溶液は衣服に付くと落とせない。
（３）銅が溶けたら、ステンレス板を取り出して水洗いし、ティッシュペーパーで拭く。
（４）マジックの部分をエタノールを染み込ませたティッシュで拭き取る。



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