電気分解（原理・反応式・電池との関係など）

【プロ講師解説】このページでは『電気分解（仕組みや各極での反応など）』について解説しています。解説は高校化学・化学基礎を扱うウェブメディア『化学のグルメ』を通じて6年間大学受験に携わるプロの化学講師が執筆します。

電気分解とは

炭素C電極を使って塩化銅CuCl₂水溶液に電気刺激を与えると、陰極では単体の銅Cuが析出し、陽極では気体の塩素Cl₂が発生する。

このように、外部から電気刺激を与えることで、ある物質（この例ではCuCl₂）を分解することを電気分解という。

電気分解の仕組み

電気分解の流れは、この3STEPで見ることができる。
上で紹介した「塩化銅CuCl₂水溶液の電気分解」を例に、電気分解がどのようにして行われているのか、その仕組みについて解説していく。

STEP1

まず、電池の負極から電子e^–が出てくる。

STEP2

次に、陰極で溶液中のCu²⁺がe^–を受け取る。

結果、単体のCuが析出する。

※以下のような質問をよく受ける。

「水溶液中には陽イオンであるH⁺もいるはずなのに、なぜCu²⁺だけが電子を受け取るの？」

CuCl₂水溶液中には、水H₂Oから電離したH⁺も存在している。しかし、H⁺とCu²⁺のイオン化傾向（＝イオンでいたい度合い）を比べると、Cu²⁺の方が小さい。したがって、より「イオンでいたい」と思っているH⁺は溶液中にイオンとして残り、「別にイオンじゃなくてもいい」と思っているCu^2＋が電子を受け取り、単体として析出する。「（陽イオンでは）イオン化傾向の小さいイオンが電子を受け取る」ということをしっかり覚えておこう。

STEP3

陽極での反応は、電極の素材で２パターンに分けることができる。
極板が金Auや白金Pt、炭素Cのときは「パターン1」、それ以外（CuやAgなど）の場合は「パターン２」となる。

今回の極板は炭素Cなので「パターン1」の方。
陰イオンであるCl^–はe^–を離すと、気体のCl₂として外に出ていく。
一方、e^–は電池の正極へと戻っていく。

※陰極のときと同様に、こう考える人がいるはず。

「CuCl₂水溶液中には、水H₂Oから電離した陰イオンOH^–も存在しているのに、なぜCl^–だけが電子を離すの？」

この疑問は、陽イオンのときと同じ考え方で解決できる。Cl^–のイオン化傾向（＝イオンでいたい度合い）はOH^–と比べて小さい。したがって、「別にイオンじゃなくてもいい」と思っているCl^–の方が電子を離し、Cl₂となる。「（陰イオンでは）イオン化傾向の小さいイオンが電子を離す」ということを覚えておこう。

各極での反応

上で挙げた「塩化銅CuCl₂の電気分解」について、陰極・陽極での反応をそれぞれまとめておく。

陰極での反応

塩化銅CuCl₂の電気分解の陰極では、電池の負極から流れてきたe^–をCu²⁺が受け取り、単体のCuが析出する。

陽極での反応

塩化銅CuCl₂の電気分解の陽極では、Cl^–が電子を離し、気体のCl₂となる。

電気分解に関する演習問題

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著者プロフィール

・化学のグルメ運営代表
・高校化学講師
・薬剤師
・デザイナー/イラストレーター

数百名の個別指導経験あり（過去生徒合格実績：東京大・京都大・東工大・東北大・筑波大・千葉大・早稲田大・慶應義塾大・東京理科大・上智大・明治大など）
2014年よりwebメディア『化学のグルメ』を運営
公式オンラインストアで販売中の理論化学ドリルシリーズ・有機化学ドリル等を執筆

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