電解質と電気分解の関係について

質問

こんにちは。
２つ質問があります。
中学化学の教科書での水溶液の電解質についての説明で、

「塩化ナトリウム水溶液中では塩化ナトリウムが分離されるので、
ナトリウムイオンNa（+）と塩化物イオンCl（-）が水溶液中に存在し、
それらが電子の受け渡しを行うため、電流を通す。」

というような説明がありました。
私も中学時代に実際に電流を食塩水に流す実験も行いました。
しかし記憶では結構曖昧に習ったように思います。
そのためNaイオンとClイオンが電気を通していると思っていました。

その後、高校化学で塩化ナトリウム水溶液の電気分解の箇所を読んでいると、
プラスとマイナスの両極で、それぞれ塩素と水素が発生しますが、
ナトリウムイオンは電極における反応はせずに陰極に発生しないとあります。

ということはあの時（中学校で）塩化ナトリウム水溶液に電気を通していたのは、
(1)水素イオンと塩化物イオンの２つのイオンによる
　電子の受け渡しによるものと考えていいのでしょうか？

言い換えると、
(2)電流を電解質水溶液中に流す実験は、
　電気分解の実験を行っているのと殆んど同じことですか？
　（極となる物質が違うとか、全然違う！とか化学に詳しい方には怒られるかもしれませんが）

どなたかお願いします。

回答No.2

htms42 · ベストアンサー

＞(2)電流を電解質水溶液中に流す実験は、
　電気分解の実験を行っているのと殆んど同じことですか？

この認識で正しいと思います。
逆に言うと電気分解が起こらなければ電流は流れないということになります。
電気分解が起こるためにはある限界の値以上の電圧が必要です。
従って、電解質水溶液であれば電流が流れるはずだとは言えないのです。
水溶液の中にイオンが存在すれば電流が流れるとしている説明がよくあります。
イオンが移動すれば電流が流れるとしていう説明も多いです。
どちらも誤りであるということになります。
水溶液の中でイオンが移動しても電流は流れません。
電極表面での電子の受け渡しが実現していなければいけません。
電流が流れるということは回路の中を電子が移動するということです。電子がどこかからやって来なくてはいけないはずです。どこかへ移動していかなければいけないはずです。その回路の端にあるのが電極ですから電極表面での電子の受け渡しがどうしても必要になってきます。
電子の受け渡しを伴うような化学反応は酸化・還元反応であるとされていますから
「電流が流れる＝酸化・還元反応が起こる」としていいでしょう。電気分解で起こる反応も酸化・還元反応です。

注意点が一つあります。「直流電圧」を考えています。電圧の値が変化するような場面では電極表面での電子の受け渡しが伴っていなくても回路内部での電子の移動は起こります。
電気の授業ではコンデンサーという部品が出てきます。回路の中にコンデンサーがあれば直流に対してはそこで回路が切れているのと同じになります。でも交流に対しては電子の貯水池のような役割をします。コンデンサーの容量というのは貯水能力に対応します。両端にある貯水池の中の電子が回路を伝って行ったり来たりの往復運動をすることになりますので電流は流れているということになります。電解質溶液とその中に挿入してある電極は大きなコンデンサーと同じであると考えることができます。
コンデンサーには耐電圧が設定されています。この電圧を超えると絶縁破壊が起こってしまいます。
これを上での考察と合わせると「絶縁破壊が起こる＝電気分解が起こる」としていいだろうということになります。

お礼

「水溶液中を電流が流れる」現象は電極での「電子の授受」がポイントですね。理解が進みました。
それにして中学理科の教科書は紛らわしい書き方をしますね。
コンデンサーに関しては分からない部分が多いので、今後勉強してみたいと思います。
大変参考になりました。どうも有難うございました。

回答No.1

DJ-Potato

物質にはイオン化傾向というのがあり、例えば複数の陽イオンが水溶液中にある場合、電子が来た時にどのイオンが優先的に電子を受け取るか、という問題があります。

ナトリウムイオンは水素イオンよりイオン化傾向が高く、なるべくイオンでいようとします。
つまりナトリウムイオンが水溶液中では常にイオンでいようとする、つまり陰極には沈殿しない、と考えてよいでしょう。

電子の受け渡しに関しては、理論上はナトリウムイオンも仕事はしますが、それよりも水素イオンの方がよっぽど働き者だということですね。

お礼

陰極ではNa(+)＋e(-)＝Na　の反応は殆ど無いに等しいので考えなくて良いということですね？
ありがとうございました。