中学3年 理科 / 化学

水の電気分解

電気エネルギーを使うと、水は水素と酸素に分解されます。電源を入れ、陰極(−)と陽極(+)で何が起こるか見てみましょう。

電源OFF:電気分解は進んでいません。
水の電気分解の模式図電源のマイナス極につないだ左の陰極から水素、プラス極につないだ右の陽極から酸素が発生する。 −+直流電源OFF 陰極(−)陽極(+) 水素 H₂酸素 O₂ 水を含む水溶液イオンが電流を運ぶ

電源の − につながる電極が陰極、+ につながる電極が陽極です。

陰極でできた水素 H₂
0 目盛り
陽極でできた酸素 O₂
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気体が発生すると、体積の比を比較できます。

気体の量は共通の尺度で表したモデルです。同じ温度・圧力で、水素:酸素の体積比は 2:1 です。

分子の組みかえを見てみよう

電気エネルギーを加える
2H₂O → 2H₂ + O₂
H:水素原子O:酸素原子

原子はなくならず、結びつく相手が変わります。この図は反応全体の前後を表し、電極表面での細かな反応過程は省略しています。スライダーは下の分子モデルだけを動かします。

反応前と反応後を比べる

最初に水分子が24個あると考えた、数を比べるためのモデルです。

残っている水 H₂O
24 個

できた水素 H₂
0 個

できた酸素 O₂
0 個

原子の合計はいつも同じ:水素原子48個、酸素原子24個。

電源を切ると新たな分解が止まります。すでにできた気体が、自動的に水に戻るわけではありません。