ナトリウムイオンの還元

質問

なぜ、ナトリウムイオンや、カリウムイオンのような、圧倒的にイオンの状態が安定なものを、融解塩電解によって還元できるのでしょうか。

回答No.4

rei00

rei00 です。

　補足拝見しましたが，Longifolene さんが回答されている様に，アルカンやベンゼンの酸化還元も可能です。このような有機化合物の電気分解は，「有機電気化学」，「有機電気分解」，「有機電解合成」，「エレクトロオ－ガニックケミストリ－」などの名前で古くから研究されています。

　一例として，岡山大学工学部物質応用化学科・物質反応化学講座分子変換化学研究室（この分野の第一人者の「鳥居　滋　先生」が設立された研究室）のペ－ジを下に書いておきますので，御覧になってみてください。「研究の紹介」→「有機電解合成」→「有機電解合成とは」と進んで下さい。

　なお，「研究成果（論文・学会発表）」→「総説・著書」と進んだ「分子変換化学研究室の論文」の中には，「芳香族炭化水素側鎖の電解酸化」や「脂肪族化合物の電解官能基修飾と有機合成」といったタイトルもあります。

参考URL：

http://achem.okayama-u.ac.jp/~eoc/

回答No.3

Longifolene

アルカンやベンゼンなども高い電圧になれば酸化還元することはできます。
この結果生成するのはラジカルカチオンやラジカルアニオンです。

ＭＳ分析にはこれを利用して、強力な電界を試料にかけて分子から電子を
吸い出してラジカルカチオンにして測定する方法があります。
（フィールドイオン化法など）

回答No.2

rei00

> 圧倒的にイオンの状態が安定なものを、融解塩電解によって
> 還元できるのでしょうか。

　ume_pyon さんも書かれている様に，『電気分解とは電圧をかけてイオンを半ば「強制的に」単体にする操作』です。

　ですから，「圧倒的にイオンの状態が安定」であれば，高い電圧（多くのエネルギ－）が必要になるだけです。

　例えば，ナトリウムイオンとカリウムイオンの融解塩電解に必要な電圧と各イオンの安定性（イオン化エネルギ－）を比べてみて下さい。対応しているはずです。

補足

ありがとうございました。

通常は酸化還元反応を行わないような物質でも、高い電圧をかけ、条件をそろえれば、様々な物質で酸化還元反応が起こるということですか。

今回の質問では金属を取り上げましたが、例えば、アルカンやベンゼンのような炭化水素などでも、酸化還元が起こるのでしょうか。そして、その結果、カルボカチオンやカルボアニオンなどを生じさせることなどできるのでしょうか（すぐ反応してしまうと思いますが)。

回答No.1

ume_pyon

そもそも、電気分解とは電圧をかけてイオンを半ば「強制的に」単体にする操作の
ことで、イオン状態の安定性はそれほど関係ない、私はこう理解しています。
例えば、Feはイオンと金属のどちらが安定か？といわれても、そう簡単には
答えられませんよね。
むしろ、関係するのはイオンの"相対的な"安定性のほうでしょう。つまり、
イオン化傾向のことです。これは大きく関係します。

例えば、NaCl水溶液を電気分解しても、NaではなくH2が析出してしまうのは、
Na+のほうがH+よりも（イオンとして）相対的に安定だからです。
逆に言うと、水に溶かすとH+が発生してしまうのだから、水に溶かさずに
NaCl自体を高温で融解させれば、H+のない液体が得られますよね。
この融液を電気分解すれば、この融液にはNa+以外の陽イオンは入っていない
ので、Na+は強制的に電子を与えられて単体にならざるを得ないのです。
これが融解塩電解のおおまかな原理と考えていいでしょう。

と、こんな感じでよろしいのでしょうか。

補足

ありがとうございました。

電気分解が強制的に酸化還元反応を起こさせるとすると、とっても強い電圧さえ得られれば、絶縁体か、それに近いような物質でも反応させることができるのでしょうか。