質問: 電気分解の陰極・陽極につく?物質・気体などは決まっているのですか? 問題集を解いていたとき、 水(水酸化ナトリウム水溶液)を 電気分解したときの問題がありました。 その問題には
回答: 電気分解したとき、陰極には電池から電子が流れ込み、逆に陽極から電池に向かって電子が流れ込みます よって、水の電気分解をしたとき、陰極での反応は電子が流れ込むことにより 2H+ + 2e- →H2O または2H2O + 2e- → H2 + 2OH- という反応がおきます 前者は水溶液が酸性の時の反応、後者は水溶液が塩基性の時の反応です 次に、陽極から電子が流れ込むので 2H2O → O2 + 4H+ + 4e- または 4OH- → O2 + 2H2O + 4e- という反応がおき、前者が酸性の水溶液中での反応、後者が塩基性の水溶液中での反応です 水酸化ナトリウムの電気分解では、水溶液中にH+ OH- Na+ のイオンが存在します よって陽極では 4OH- → O2 + 2H2O + 4e- がおきます 陰極では電子が流れ込んでくるので Na+ + e- → Na がおきると思うかもしれませんが、Naはイオン化傾向が大きいのでここでは 2H+ + 2e- →H2O がおきるわけです 物質による析出や溶解の違いですが、まず陰極から説明します 陰極では上記のように電子が流れ込んできます NaやCa、Kなどのようにイオン化傾向の大きな物質はイオンの方が安定するため析出しません ZnやSnなどの中程度のイオン化傾向の物質は析出します これはH+ の濃度が低いためZnなどの方が析出しやすいためです しかし、H+の濃度が大きいときはどちらも析出したりするようです NiやCu、Agはイオン化傾向が小さいので常に析出します 次に陽極での反応ですが、溶液中の陰イオンが酸化されますが、酸化されやすい単原子イオンから酸化されていきます ただ、F-は例外なので覚えておきましょう SO4~2- などの多原子イオンしか無いときは水が酸化されます また、電極がPtやCといった非常に安定した電極でなく、CuやAgの電極のとき、電池から電子を引きつけようとする力が大きいため電極が酸化されイオンとなり溶け出します もし間違っていたらすみません あと、イオン式が見にくくてごめんなさい^^;