水と電解質

質問

水に水酸化ナトリウムをいれるとなぜ電気分解するのか、電解質は水に入れて電離した時、水分子はどのようになっているのか、また電圧を印加するとどのように動き、水酸化ナトリウムのNa+イオンとOH-イオンはどのようになっているのかわかりません。大体、水だってイオンになってとしてもH+とOH-になりそうなのですが、水素と酸素が気体の状態でで2:1で出てくる理由もわかりません。仮に水がH+とOH-の形で分解するとしても、陽極で電子を奪われたOHはどうなっているのか、水分子に電解質が与える作用や電圧が加わった時の水溶液内の電子の動き、イオンの動き、そして最終的に気体になるまでの順序（？）のようなものを教えてください。

回答No.1

noname#160321 · ベストアンサー

>水に水酸化ナトリウムをいれるとなぜ電気分解するのか
純水は非常に電流を通しにくいので、「支持電解質」と呼ばれる水酸化ナトリウムや硫酸など電気分解されないイオン性物質を入れます。(硫酸は通常は共有結合性だが水に入れるとイオンになる)
>電圧を印加するとどのように動き
時々誤解されますが電気を印加しても「イオンは動きません」。イオンは「拡散」でしか動きません。
>水だってイオンになってとしてもH+とOH-になりそう
ほとんどイオンになっていません。[Ｈ+][ＯＨ-]=10^(-14) (mol^2L^-2)なので純水のイオン量は2×10^(-7)mol/Lです。
wikiによれば、「18.24MΩ・cm および 0.05482μS/cm」↓
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B6%85%E7%B4%94%E6%B0%B4
>水素と酸素が気体の状態でで2:1で出てくる理由
これは簡単、
Ｈ2Ｏ → Ｈ2 ＋ (1/2)Ｏ2
>陽極で電子を奪われたOHはどうなっているのか
ＨＯ- → e- ＋ ＨＯ・
ヒドロキシラジカルになります。
その後、
２ＨＯ・ → Ｈ2Ｏ2
Ｈ2Ｏ2 → e- ＋ ＨＯ2・ ＋ Ｈ+
ＨＯ2・ → e- ＋ Ｏ2↑ ＋ Ｈ+
になると考えて下さい。
使われたＯＨ-はバルク溶液中から「拡散」で補われます。だから電圧を幾ら上げても反応速度(電流)は上がりません。「拡散律速」と言います。

お礼

とても良くわかりました。ありがとうございます。

回答No.2

debukuro

水を分解すると水素２分子、酸素１分子に分かれます
つまり水素分子２モル、酸素分子１モルです
アボガドロの法則
１モルの分子は分子の種類に関係なく同温同圧の元では同じ体積を占める
これにより体積比は水素２、酸素１になるのです

お礼

ありがとうございます。モルについて学んでみようと思います。