3分で簡単分解に関する化学変化！熱分解・電気分解・光分解など理系学生ライターがわかりやすく解説

ライター／通りすがりのペンギン船長

現役理系大学生。環境工学、エネルギー工学を専攻している。これらの学問への興味は人一倍強い。資源材料学、環境化学工学、バイオマスエネルギーなども勉強中。

分解に関する化学変化について学ぼう！

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今回の記事では、分解に関する化学変化をメインテーマにして、話を進めていきますね。記事の前半では、分解反応はどのようなものであるのか、他の化学反応と異なる点はあるのか、といったことを説明していきます。そして、記事の後半では、分解反応の具体例をご紹介しますね。

それでは早速、分解反応の概要について述べていきます。できるだけ簡単な表現を用いて説明しますが、見慣れない用語を目にした場合は、必ずその意味を確認してくださいね。

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分解反応とは？

まずはじめに、分解反応がどのような反応であるのかを確認していきましょう。分解反応では、化合物から2種類以上のより単純な構造をもつ物質が生じます。複数の物質から単一の化合物が生じる合成反応の正反対の関係にある化学反応であると考えるとわかりやすいかと思いますよ。

分解反応には、自発的に反応が進行するものと外部からのエネルギーの供給によって反応が進行するものがあります。両者とも、私たちの生活の中で見られる反応ですよ。ただし、分解反応には、私たちの生活に恩恵をもたらすものばかりではなく、不利益をもたらすものも多く存在します。

分解反応の種類

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分解反応には複数の種類があり、反応は熱分解、電気分解、光分解などに分けられますよ。熱分解では、加熱によって化合物を分解します。水溶液に電流を流し、電気エネルギーによって化合物を分解するものが電気分解です。また、光エネルギーを利用して物質を分解する光分解と呼ばれる反応も存在しますよ。

また、酵母菌などの細菌は、呼吸によって様々な有機化合物を分解することができます。このような生物に関わる反応の中にも、分解反応に分類されるものがあるのです。以上で述べた分解反応の具体例については、この次の章で紹介しますね。

分解に関する化学変化の例

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ここからは、分解に関する化学変化の例を熱分解、電気分解、光分解の種類別に説明していきます。具体例を学ぶことで、分解反応についての理解も深まるかと思いますよ。

先ほど学んだ分解反応の概要を思い出しながら、以下の記事を読み進めてみてくださいね。それでは、具体例の紹介をはじめます。

1.熱分解

ここでは、炭酸水素ナトリウムの熱分解実験を紹介します。熱分解反応の中でも、この実験は非常に有名なものです。この実験では、試験管内に炭酸水素ナトリウムをセットし、ガスバーナーなどを点火させて加熱を行います。

加熱を始めると、水蒸気と二酸化炭素の混合気体が生じますよ。このことは、試験管に水滴が生じるということや発生した気体を石灰水に通すと白く濁ることから確認することができます。

また、反応後に試験管内に残る物質は炭酸ナトリウムであり、この物質は炭酸水素ナトリウムよりも強い塩基性を示すことが知られていますよ。塩基性の強弱は、フェノールフタレイン溶液の染まり具合によって判断できます。以上のことを化学反応式で表現すると、2NaHCO₃→Na₂CO₃+CO₂+H₂Oとなりますよ。

2.電気分解

続いて、電気分解の例を紹介します。まずは、水の電気分解について考察してみましょう。水の電気分解実験では、ビーカーなどに水を注ぎ、その中に炭素電極を挿入して電流を流します。このとき、電源のプラス側に接続された電極を陽極、マイナス側に接続された電極を陰極と呼びますよ。

また、純粋な水は電気をほとんど通さないので、実験を行う際は少量の水酸化ナトリウムなどを水に溶かすことが多いです。水の電気分解を行うと、陽極では酸素分子、陰極では水素分子が生じます。これらは、いずれも気体であり、体積比で（水素）：（酸素）＝2：1となることが知られていますよ。以上の反応を化学反応式で表現すると、2H₂O→2H₂+O₂となります。

電気分解は、水酸化ナトリウムの製造、ナトリウム金属やアルミニウム金属の精錬などにも活用されており、私たちの生活を支える技術の一つです。また、殺菌作用のある次亜塩素酸を生成させることのできる空気清浄機でも、電気分解の技術が用いられています。

3.光分解

光分解は、光エネルギーを利用して物質を分解する反応ですよ。例えば、酸化銀が光分解を起こす物質として有名です。酸化銀に光を当てると、酸素が発生し、単体の銀が生じることが知られています。この反応を化学反応式で表現すると、2Ag₂O→4Ag+O₂となりますよ。

このように光に反応する性質のことを感光性と呼びます。デジタルカメラが普及する前に使用されていたフィルムカメラは、化学物質の感光性を利用して写真を撮影していました。フィルム表面に酸化銀を塗っておくと、光が当たった部分だけが変色し、風景や人物の像がフィルムに焼き付けられるのです。酸化銀は感光性に優れているだけでなく、現像液との相性も良いことから、フィルムの感光材に適していました。