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電気分解 なぜ塩を加えるか
こんにちは、水の電気分解について質問があります。 単純なものかと思っておりましたが、ふと考えると何故と思うことがあったので、お教えください。 「純粋な水は電流を通さないので」という理由から塩化ナトリウムなどの電解質を加えますが、いったい何故加えるのでしょうか。自由電子が水中を走っているわけではないし、塩化ナトリウムを加えたところで、自由電子が加わるわけでもないですよね。あくまでイオン種が増えるだけです。 電極に電圧をかけると、たとえば陰極では、電子が供給されて、H+の還元が起きますよね。すると電極近傍のプラスイオンが消費されるので、電極から離れた沖合いのプラスイオン（H+、Na+）が供給されますよね。でも電極で反応するのはNa+ではなく、H+ですよね。すると、いくらNa+が供給されようとも、H+がこない限り電極での反応は起きないですよね。 ここまでの話では、Na+が活躍する場面がないですよね。消費されるのはH+であるから、Na+がいようがいまいが、関係ないように思います。それとも、Na+の流れ（？）により、H+の供給が促進されるのでしょうか？ そうだとすると何故でしょうか・・・ とどのつまり、溶液抵抗とは一体何かということであります。 反応にかかわらないイオン種がいて、一体何の役に立っているのかということです。確かに帯電した種がいることで、電気が流れやすくなる、という「イメージ」はできあがるのですが、もっと電気化学的に細かく見ると一体どういった仕掛けなのかと疑問に思いました。 よろしくお願いします。
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- mojitto
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>「純粋な水は電流を通さないので」 正確には“通しにくい”です。 さて、電気分解では確かに電解質を加えます。 その結果、質問者さまは >あくまでイオン種が増えるだけ とおっしゃっていますが、イオンの数も増えます。 なぜなら水はあまり電離（イオン化）しにくいですが、塩化ナトリウムなどは水に溶かすとほぼすべてがイオン化するからです。 次に >でも電極で反応するのはNa+ではなく、H+ですよね。 これですが、イオン化傾向の問題です。 イオン化傾向は簡単に言えば、イオンのなりやすさです。 電極から電子が供給されたとき、まずはイオンになりにくいものが電子を受け取ります。 イオンになりやすいものは、電子を受け取れる順番は後回しになります。 （安定してイオンの状態でいられるから） ちなみに塩化ナトリウムに熱をかけて液体にして、電気分解をすると陰極にはナトリウムが採れます。 （融解塩電解） 分からない単語については、教科書かネットで調べてみるといいでしょう。
補足
回答ありがとう御座います。私の文章が至らなく、論点がずれてしまいました。 >あくまでイオン種が増えるだけ とおっしゃっていますが、イオンの数も増えます。 そうです。イオンの数が増えることを申し上げたかったのですが、言葉が足りませんでした。失礼しました。 ここからが論点でありまして、 イオンの数は増えました。しかしそのイオンは電極反応には関わりません。だとすると、一体何をそのイオン達は「具体的に」しているのでしょうか。よく溶液抵抗が、電気抵抗が下がる、と言いますが、疑問を抱きます。なぜなら、この（反応に寄与しない）脇役のイオン達は、電極へ移動しても、電子の授受をしないのだから、電極へ集合してもそこの滞在しているしかないはずです。主役のH+やOH-が電極へ登場しない限り、系全体として電流が流れてくれないはずです。でも実際、この脇役イオン達を加えると、電気分解は促進される、とすると、この脇役イオン達は、主役のH+やOH-を電極表面へ速やかに移動するように働きかけているはずです。もしくは、この主役たちが速やかに電極で反応するように働きかけているはずです。いずれにしても、メカニズムが分かりません。どうやったら、そういった促進作用をもたらすことができるのでしょうか。これが私の質問の論点です。 「脇役」とか「主役」など非学術的な言葉を使っていますが、あくまで私の疑問点を明確にするために使いました。 No.1回答者の方への補足もご確認頂ければ幸いです。 いかがでしょうか。宜しくお願いします。
- debukuro
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食塩水の電気分解で何が出てきますか？ やっていることは水の電気分解ですか食塩水の電気分解ですか？ 最初から方向が違っていないかな？ よく考えてみよう
補足
No.1回答者の方と同じ補足になりますが、「塩化ナトリウム」はご放念下さい。論点は、（電極反応に寄与しない）電解質を加えた場合、一体その電解質は何をしているのか、であります。失礼ながら、No.1回答者の方への補足をご覧頂き、議論して頂ければと思います。
>「純粋な水は電流を通さないので」という理由から塩化ナトリウムなどの電解質を加えますが、 え～～とぉ 塩化ナトリウムを加えた水は一般的に何というでしょう 塩水ですね 塩水を電気分解していることになりますよね >「純粋な水は電流を通さないので」という理由から塩化ナトリウムなどの電解質を加えますが、 これは何かの課題ですか 電解質加えたら水を電気分解することにはならないと思いませんか 塩水電気分解したら水素と酸素は発生しないよね わかりますかぁ
お礼
ところで、塩水だと、酸素ではなく塩素が発生しますが、この場合でも水素は発生しますね。 回答者様は、塩水ではなく、塩化ナトリウムの溶融塩と勘違いされてはいませんでしょうか。
補足
失礼しました。「塩化ナトリウム」を上げたのが間違いでした。このせいで論点を全く違う方向にさらわれてしまいました。塩化ナトリウムは忘れて下さい。硫酸ナトリウム、で行きましょう。すなわち、陰極、陽極、いずれでも電子の授受に関わらないイオン種を加えた場合とお考え下さい。さて、この場合、硫酸イオンとナトリウムイオンは一体どんな役割を担っているでしょうか。私の疑問点はここにあります。純粋の時に比べて、確かに塩（えん）を加えた方が、電気分解が速やかに進行します。しかし、電極で起きている反応は、H+の還元と、OH-の酸化です。つまり、いくら硫酸イオンやナトリウムイオンが電極に供給されても、電極での電子の授受に寄与できないのだから、電気分解が進行し易くならないはずです。要するに、 この電解質を加えたことで、 １．電気分解が拡散律速だとすると、H+、OH-の供給が促進される ２．電気分解が電荷移動律速だとすると、 H+、OH-の還元、酸化反応速度が促進される のどちらかが起きないとなりません。しかし、一体どういうメカニズムで電解質がこのような作用を与えているのか、これが私の質問の論点であります。
お礼
Kemi33様、こんにちは。リンクを拝見しまして、私の質問の主旨を最も理解された方とお見受けしました。ありがとう御座います。概要は理解しましたが、さらに理解を深めるため、よく読んでみたいと思います。まずは、お礼をと思いまして、ご連絡いたしました。重ねましてありがとう御座いました。