化学

電気分解の仕組みについて現役理系大学生ライターが詳しく解説

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イオン化傾向は入試問題で出てくる重要事項であり、電気分解や電池の基礎となることだからしっかり暗記しておこう。

電気分解って何?

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電気分解とは、電解質の水溶液や融解液に2本の電極を入れて電流を流すことで分子やイオンが、電子を受け取り還元されたり、電子を奪われ酸化されて化学変化を起こすことです。特に、融解液を電気分解することを溶融塩電解というんですね。

電気分解をする際に電源の負極側に繋げた方の電極を陰極といい、正極側に繋げた方の電極を陽極ということを覚えといてください。

それでは早速代表的な電気分解の例から電気分解について解説していきます。

塩化銅水溶液の電気分解

塩化銅水溶液の電気分解の反応を陽極、陰極でそれぞれかくと、

陰極 Cu2+ +2e- →Cu

陽極 2Cl- →Cl2

となります。

ここで先ほど説明したイオン化傾向を使って考えてみましょう。イオン化傾向が大きいほどイオンほどイオンの状態でいたいと述べましたよね。

それを踏まえると、

塩化銅水溶液中に電子を受け取るものの候補はCu2+とH2Oですが、CuはH2Oよりもイオン化傾向が小さいのでCu2+が電子を受け取るんですね。

同じように考えて、電子を与えるものの候補はCl-とH2OですがCl-はH2Oよりもイオン化傾向が小さいのでCl-が電子を与えるんです。

水酸化ナトリウムの電気分解

水酸化ナトリウム水溶液の電気分解の反応を陽極、陰極でそれぞれかくと、

陽極 2H2O + 2e- → H2 + 2OH-

陰極 4OH- → 2H2O + O2 + 4e-

というように、陽極では水素、陰極では酸素が発生します。

電子を受け取るものの候補はNa+とH2Oですが、H2OはNaよりもイオン化傾向が小さいのでが電子を受け取るんですね。

同じように考えて、電子を与えるものの候補はOH-とH2OですがOH-はH2Oより電子を与えやすいのでOH-が電子を与えるんです。

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水溶液中にOH-とH2Oが存在する場合はOH-の方が電子を与えやすいということを覚えておこう。

溶融塩電解について

溶融塩電解というのは酸化した金属などの無水塩を融解した高温の液体を電気分解することで金属の単体を得るというものです。

Hよりもイオン化傾向が大きい金属のイオンが水溶液中に含まれていても、電気分解して析出しないですよね。

そのため、溶融塩電解は特にイオン化傾向の大きい金属の単体を得るのに使われています。

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