電気分解

ボルタ電池の自発的な酸化還元反応は、化学エネルギーを電気エネルギーに変換します。あるいは、外部の電気エネルギーは、電解槽内で行われる電気分解と呼ばれるプロセスで非自発的な酸化還元反応を引き起こします。

電解セルには、酸化用の陽極と還元用の陰極があります。ただし、負に帯電したアノードが電子の源であるボルタ電池とは異なり、電解槽にはバッテリーのような外部電子源があります。

バッテリーは、正極に接続されたアノードから電子を引き込み、負極に接続されているカソードに向かって電子を駆動します。したがって、電子は外部電源の正極から負極に流れます。

電気分解は、イオン性化合物をそれらの構成元素に分離するために使用されます。溶融状態または水性の状態では、構成イオンは自由に電気を通すことができます。

734°Cの温度で溶ける臭化カリウムを考えてみましょう。ここでは、臭化物イオンとカリウムイオンは、それぞれ最も低い酸化状態または最も高い酸化状態で存在します。電力が供給されると、臭化物イオンはアノードで酸化されて臭素ガスになり、カリウムイオンはカソードで固体カリウムに還元されます。

ヨウ化ナトリウムや臭化カリウムなどの溶融イオン混合物では、標準的な電極電位を使用して、どの物質が反応するかを予測します。一般に、電極電位が低い陰イオンは酸化され、電極電位が正である陽イオンは減少します。

興味深いことに、臭化カリウム水溶液の電気分解は、水の電気分解の可能性があるため、溶融塩とは異なる生成物を生成します。

したがって、各電極で2つの反応が発生する可能性があります:アノードでの臭化物イオンまたは水の酸化と、カソードでのカリウムイオンまたは水の還元

。

電極電位が低いため、臭化物イオンの臭素への酸化が好まれ、水の電極電位がより正のものであるため、水素ガスへの還元が促進されます。

半反応の化学量論は、電気分解中に生成または消費される物質の量を計算するために使用できます。

例えば、溶融臭化カリウムの電気分解では、1つの電子を使用してカリウム原子を形成します。したがって、セルを通過する電子の1モル、または96,485クーロンの電荷は、1モルまたは約39グラムの固体カリウムを生成します。