水の電気分解：アプリケーションとは

水の電気分解は、電流によるこの物質の分解と電解質の添加で構成されます。 これがどのように発生するかをよりよく理解しましょう。

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水の電気分解はどのように起こりますか？

水分子は自己イオン化が可能で、Hイオンを生成します⁺ （またはH₃O⁺）そしてああ^-:

H₂O↔H⁺ + OH^-

または
2時間₂O↔H₃O⁺ + OH^-

しかしながら、 水は非常に弱い電解質です そしてこれらのイオンを持っているにもかかわらず、それは伝導することができません 電流. したがって、その電気分解、すなわち電流によるその分解を実行するために、電解質、塩、塩基または酸であり得るイオン性溶質を添加する必要がある。

水の電気分解には、電流の通過が含まれます。

選択的排出の優先順位

ただし、本文で説明されているように 水性電気分解この場合、水からのイオンだけでなく、水に溶解した物質のイオンも発生します。 電気分解では、1つの陽イオンと1つの陰イオンだけが電極で放電されます。つまり、それは 優先順位に従った選択的排出.

したがって、放出されるカソードとアノードが溶解物質のものではなく水のものであるためには、以下を選択する必要があります。 酸、水中のイオンよりもイオンが電極から放出されにくい塩基または塩。 これを行うには、以下に示す優先度キューを調べる必要があります。

水性電解におけるイオン放出の容易さの降順

Hの下にリストされているカチオンに注意してください⁺ それよりも荷降ろしの容易さが少ない。 右の表では、OHの下の陰イオンがわかります^- 荷降ろしのしやすさが劣ります。 したがって、たとえば、Naイオンを形成する塩、塩基、または酸を選択できます。⁺、K⁺、で₃^-、のみ₄^2- など、水と同じイオン、つまりHを形成することに加えて⁺ そしてああ^-. いくつかの例は次のとおりです。 硫酸 （H₂のみ₄）、水酸化ナトリウム（NaOH）および硝酸カリウム（KNO₃).

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水の電気分解で起こった反応の例

硫酸を加えて水の電気分解を行ったとしましょう。 この場合、途中で次のイオンが形成されます。

• 酸解離：1 H₂のみ₄ →2H⁺ + 1 SO₄^2-

• 水の自動イオン化：H₂O→H⁺ + OH^- または2時間₂O→H₃O⁺ + OH^-

既存の陽イオンはHだけであることに注意してください。⁺、だから減少（の利益）に苦しむのは彼です 電子）負極（陰極）上にあり、水素ガスを発生しますO (H₂).

さて、陰イオンと言えば、真ん中に2つの陰イオンがあります。それはOSです。₄^2- そしてああ^-. 上の表が示すように、OS₄^2- 反応性が高く、放電しにくいです。 したがって、OH^- 放電され、正極（アノード）で酸化（電子を失う）し、ガスを生成します 酸素(O₂):

• カソード半反応：4 H₃O⁺ +4および^- →H₂O + H₂

• アノード半反応：4 OH^- →2H₂O + 1 O₂ +4および^-

このプロセス全体を合計すると、グローバル方程式に到達します。

• 水のイオン化：8 H₂O→4H₃O⁺ + 4 OH^-

• カソード半反応：4 H₃O⁺ +4および^- →4H₂O + 2 H₂

• アノード半反応：4 OH^- →2H₂O + 1 O₂ +4および^-

• グローバル方程式：2H₂O→2H₂ + 1 O₂

水の電気分解の図

生成される水素の量は酸素の2倍であることに注意してください。 ただし、実際には、酸素はガスよりも溶解性が高いため、この厳密な比率は検証されていません。 水素.

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水の電気分解の応用

水素は燃料として使用できるガスであることを考えると、水の電気分解は非常に重要なプロセスです。 以下のような 石油由来燃料 再生可能ではない場合、水素ガスは重要な代替手段になる可能性があります。

また、水の電気分解を利用したガソリンの製造方法もすでにあります。 これがテキストでどのように行われるかをご覧ください 科学者は二酸化炭素をガソリンに変えることができます.

ジェニファー・フォガサ
化学の先生

学校や学業でこのテキストを参照しますか？ 見てください：

FOGAÇA、ジェニファー・ロシャ・バルガス。 "水の電気分解"; ブラジルの学校. で利用可能： https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-agua.htm. 2021年6月28日にアクセス。