水の電気分解について

質問

水の電気分解について

水を電気分解するときは水酸化ナトリウムを入れますが、何のために入れているのでしょうか？

回答No.1

pasocom · ベストアンサー

下記を参考にして下さい。
水はそのままでは簡単にはイオン化しない（電気を通さない）のでイオン化しやすい水酸化ナトリウムを加えて水溶液とし、電気が通りやすくすると水も分解されやすくなるのです。
http://www.max.hi-ho.ne.jp/lylle/ion5.html

お礼

とてもわかりやすいサイトを教えてくださり、ありがとうございました！

回答No.2

htms42

水酸化ナトリウムの水溶液に電圧をかけるとある電圧以上で電流が流れるようになります。
正極では　４ＯＨ^-　→Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ^-
負極では　２Ｈ２Ｏ＋２ｅ^-　→Ｈ２＋２ＯＨ^-
という反応が起こります。
負極では水の電離で生じたＨ^＋が反応して水素が発生すると書いてあるのをよく見ますが無理です。（＃１の参考ＵＲＬにもそういう説明があります。）
アルカリ性の溶液ですからＨ^+の濃度は極端に小さいです。
水酸化ナトリウムの濃度が１ｍｏｌ／ＬだとするとＨ^+の濃度は１０^(-14)ｍｏｌ／Ｌです。中性の水の場合の１０００万分の１です。もしこの濃度で電流を流し続けるほど反応が起こるのであれば中性の水でも電流が流れるでしょう。電解質を加えない中性の水では電流が流れないのですから水の電離によって生じたＨ^＋やＯＨ－では電流が流れる裏付けにはならないのです。
量の多いＨ２Ｏが直接分解されるとしたのが上に書いた式です。

イオンが存在しなければいけない理由は別の所にあります。
イオンは反応物質になることもありますがそれだけではありません。
反応には関係しないが反応を持続的に進めるために必要であるという働きもあるのです。
もし負極の回りにイオンがなくて水だけだったとしたらどうなるでしょうか。２つの電極の間に仕切りを入れておいてＮａＯＨは正極の方にだけあるというようにします。負極の反応で生じたイオンは負極の電極の周りに溜まります。電極のすぐそばに負電荷が溜まれば電極の中の電子を押し戻すような働きをします。逆向きに電圧をかけたのと同じ事になってしまいます。そこで反応はストップします。（μｍの大きさの程度だけ離れたところに電荷が溜まればそれで終わりです。残りの溶液の体積がいくら広くても関係がありません。イオンが１ｍｍ離れたところにあるという場合と1μｍ離れたところにあるというのでは電気的な力の強さは１００万倍違います。）
正負のイオンがたくさんある中に負イオンが溶け込んでいってもそうい逆向きの電圧が生じるようなことは起こりません。
だからこの部分の電解質は反応に全く関係のないものでも構わないのです。仕切り板があれば別々の溶液を用いることが出来ます。仕切り板がなければ正極、負極のどちら側でも同じ溶液がある事になります。
隔壁のある電池としてダニエル電池というのがよく使われます。この電池ではそういうことをいろいろ試してみることが出来ます。

硫酸ナトリウムの水溶液の電気分解では正極、負極とも水が反応しています。
正極：２Ｈ２Ｏ　→Ｏ２＋４Ｈ^+＋４ｅ^-
負極：２Ｈ２Ｏ＋２ｅ^-　→Ｈ２＋２ＯＨ^-
Ｎａ^+もＳＯ４^2-も反応しません。でも反応は続けて起こります。ボコボコ泡が出ます。水だけでは電気分解は起こりませんので、反応に関係がなくても反応を進める働きはしているのです。

お礼

わかりやすい説明をありがとうございました！