電気分解とは

化学では、 電解 が発生する現象です イオン性化合物の水溶液に電流が流れる、および開始 イオンを向ける （荷電粒子）化合物aの 2つの電極、ポジティブ（アノード、負に帯電した陰イオンを引き付けます）および負（陰極、正に帯電した陽イオンを引き付けます）。 この現象は、反対の電荷が互いに引き合うことを示す静電気の法則によって支配されます。

電解質

1883年、 マイケルファラデー 特定の物質の水溶液は電流を伝導しますが、他の物質の溶液は電流を伝導しないことを発見しました。

水溶液が電流を流すかどうかをテストするために、ファラデーは、 110ボルトのDC回路, ランプ、Y 接続された2つの金属またはグラファイト電極 現在のソースに。

電極が水に浸されている場合、流れる電流の量は非常に少ないため、ランプは点灯しません。 それらが砂糖溶液に浸されている場合も同じことが言えます。

それどころか、彼らがの溶液に浸されている場合 塩化ナトリウムNaCl またはから 塩酸HCl、ランプが明るく輝いていることは、 溶解は優れた導体です. 一方、酢酸CHを使用する₃濃縮されたCOOHの場合、溶液は電流をうまく伝導しませんが、酸を水で希釈するとH₂または、その電気伝導率が増加します。

さまざまな溶液に電流を流すと、電極でさまざまな生成物が得られます。

電気分解に関する彼の研究の過程で、ファラデーは次の法則を推論しました。

第一法則： 電極内で化学変換を行う物質の量は、溶液を通過する電気の量に比例します。

第二法則： 同じ量の電気が異なる溶液を通過する場合、物質の重量 異なる電極上で分解または堆積されると、 物質。

例を引用するには：

5つの異なる電解セルがあると想定されます。 最初の 塩酸HCl、2番目の 硫酸銅CuSO₄、3番目の 塩化アンチモンSbCl₃、4番目の 塩化第一スズSnCl₂ そして5番目は 塩化第二スズSnCl₄.

1,008グラムの水素が放出されるまで、同じ電流が一連の電解セルに流れます（a 塩酸溶液の水素当量）、同時に放出された他の製品の重量（グラム単位） 彼らです：

ザ・ 等価重量 の値があります 元素の原子量を元素のバレンシアで割ったもの.

アイテムと同等の重量を解放するには、次のものが必要です。 96500クーロン. この電気量は 1ファラデー.

ファラデーユニット

アンペアは、硝酸銀（AgNO）の溶液から0.001118グラムの銀（Ag）を堆積させる均一な流れとして定義されます。

₃）すぐに。 銀の原子量は107.88g / molなので、 比率107.88 / 0.001118 を与える アンペア秒またはクーロンの数 必要な電気 銀と同等の化学物質を堆積させる. この量は96494クーロン（96500の値は、より簡単な計算ではかなり概算です）であり、1ファラデーオブエレクトリックと呼ばれます。

電極

ファラデーと呼ばれる アノードから正極、カソードから負極. 彼はまた、電気分解中にアノードとカソードにそれぞれ現れる物質に適用される、陰イオンと陽イオンという用語を作成しました。

現在、電極の別の定義は次のとおりです。

アノード： 電子の損失または酸化がある電極。

陰極： 電子の増加または減少がある電極。

電解質および非電解質

溶液を通る電流の伝導は、スヴァンテ・アレニウスが彼の理論を発表した1887年まで十分に説明されていませんでした。 アレニウスの理論を理解して理解する前に、アレニウスがそれを定式化したときに科学に知られているいくつかの事実を最初に説明しました。

ザ・ 非電解質ソリューション それらは、ラウールの法則を適用することによって計算できる特性を持っています。 これらの溶液の蒸気圧と観測された沸騰点と凝固点は、計算値と実質的に同じです。

ザ・ ラウールの法則 は、溶液中の各溶質の蒸気圧は、その中のそれ自体のモル分率に、純粋な状態での蒸気圧を掛けたものに依存することを説明しています。

ラウールの法則は、水中の電解質溶液に適用すると失敗します。 蒸気圧と沸騰点および凝固点の変動は、前述の法則で予測される変動よりも常に大きく、さらに、希釈すると増加します。

このような偏差は、値iで表されます。これは、凝固点で計算された変動と、凝固点で観察された変動の比率です。

iの値は、ラウールの法則からの偏差の尺度であり、偏差がない場合は1に等しくなります。

電解質の電気伝導率

アレニウスは、電解質水溶液の導電率を調査して、電解質濃度によって導電率がどのように変化するかを調べました。

モル導電率（溶解した電解質1モルに対応する導電率）を測定しました。 つまり、比導電率は1モルを指し、希釈すると増加することがわかりました。

アレニウスは、彼の結果をラウールの法則からの偏差の測定値と比較し、これらとモル伝導率の間に密接な関係があることを発見しました。 彼の理論では、電解質の挙動は次のように説明されています。

「電解質分子は、イオンと呼​​ばれる荷電粒子に解離します。 溶解は不完全であり、分子とそれらのイオンの間には平衡があります。 イオンは、溶液内を移動するときに電流を伝導します。

ラウールの法則からの逸脱は、分子の部分的な解離に起因する粒子数の増加によるものです。

電気分解の例

電解質のように動作する、つまり電解の能力を備えたいくつかのソリューションは次のとおりです。

塩化ナトリウムNaCl

塩酸HCl

硫酸ナトリウムNa₂SW₄

硫酸H₂SW₄

水酸化ナトリウムNaOH

水酸化アンモニウムNH₄ああ

炭酸ナトリウムNa₂CO₃

重曹NaHCO₃

硝酸HNO₃

硝酸銀AgNO₃

硫酸亜鉛ZnSO₄