電気分解
18世紀末にアレッサンドロ・ボルタによってボルタ電池が発明されると化学反応への電気の利用の研究が開始された。1800年にはアンソニー・カーライル (Anthony Carlisle) とウィリアム・ニコルソン (William Nicholson) が初めて水の電気分解に成功した。
水の電気分解に刺激されたハンフリー・デービーは1806年に「結合の電気化学的仮説」を発表し、翌1807年には水酸化カリウムの電気分解によってカリウム単体を得ることに成功した。デービーは同じ手法を用いて同年のうちにナトリウム・カルシウム・ストロンチウム・バリウム・マグネシウムを次々と発見した。
デービーの研究を引き継いだマイケル・ファラデーはさらに電気分解の研究を進め、ファラデーの電気分解の法則をはじめ様々な発見をし、電気化学の基礎を築いた。
電気分解(、英: electrolysis)は、化合物(化合物溶液)に電圧(二電極法の場合)または電位(三電極法の場合)をかけることで、陰極で還元反応、陽極で酸化反応を起こして化合物を化学分解する方法。もしくはその化学分解によって生成物を生成する方法。略して電解ともいう。同じ原理に基づき、電気化学的な酸化還元反応によって物質を合成する方法は電解合成と呼ばれ、特に生成物が高分子となる場合は電解重合という。
塩素やアルミニウムなど様々な化学物質が電気分解によって生産されている。水の電気分解は初等教育の中でも取り上げられる典型的な化学実験であるとともに、エネルギー源として期待される水素の製造法として研究が進められている。
電解液には溶液系(電気分解したい物質を溶媒に溶かした溶液)と溶融塩系(加熱して融解させた溶融塩)がある。
電解槽は、用途に合わせて様々な形状や材質のものが用いられる。溶液系の電気分解ではホフマン電量計やU字管などガラス製のものが、溶融塩電解では耐熱性の高いセラミックス製の坩堝や電極を兼ねた金属製の坩堝が用いられる。
溶液系の場合、最も多く用いられる溶媒は水である。水に不溶の物質などでは有機系溶媒が使われ、アセトニトリル・ベンゾニトリル・塩化メチレン・テトラヒドロフラン・炭酸プロピレン・ジメチルホルムアミド・ジメチルスルホキシドがよく利用される。溶液抵抗を低減させるため、反応性の低い電解質(支持電解質)が一般に加えられる。溶媒や支持電解質の種類によって電気分解の生成物が異なる場合がある。
溶融塩電解では化合物に融剤として他の物質(試薬)を混ぜる場合がある。ホール・エルー法では酸化アルミニウムの融点を下げるために氷晶石とフッ化ナトリウムが加えられる。
なお、溶液系や溶融塩系による電解液による電気分解のほかに、水蒸気電解のように固体電解質を利用して気体を電気分解する方法がある。