このページのまとめ
- 電気分解では、陰極から陽極に向かって電子が流れる。
- 陰極では陽イオンが電子を受け取り、還元される（例：Cu2+ + 2e⁻ → Cu）。
- 陽極では電子を放出し、酸化される（例：2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻）。
- 電極反応式を導く際は、電荷の変化と電子のやり取りを意識することが重要。
～先生と生徒の会話～
生徒電気分解では、陰極と陽極でそれぞれ異なる反応が起こるんですよね。具体的にどうやって電極反応式を導き出せばいいんですか？
先生まず、電気分解の基本的な考え方として、電流を使って物質に化学変化を起こすという点を覚えておいてほしいんだ。電池とは逆に、電気の力を利用して酸化還元反応を進めているんだよ。陰極と陽極ではそれぞれ異なる反応が起こるけれど、どちらも酸化還元反応が基本になっているんだ。
生徒じゃあ、具体的にどんな反応が起こるんですか？
先生まず、陰極では還元反応が起こる。つまり、イオンが電子を受け取って、原子や分子に戻るんだ。例えば、水を電気分解する場合、陰極では水素イオン（H⁺）が電子を受け取って水素分子（H2）になる反応が起こるんだよ。これを式で表すと、次のようになる：
先生2H⁺ + 2e⁻ → H2
先生このように、陰極では陽イオンが電子を受け取る形で反応が進むんだ。
生徒なるほど、電子を受け取って還元されるんですね。じゃあ、陽極ではどうなるんですか？
先生陽極では、逆に酸化反応が起こるんだ。つまり、物質が電子を失ってイオンになる。この場合、塩化物イオン（Cl⁻）が電子を放出して塩素ガス（Cl₂）を生成する反応が起こるんだよ。これも式で表すと次のようになる：
先生2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻
先生このように、陽極では負の電荷を持ったイオンが電子を放出して酸化されるんだ。電気分解では、このように陰極で還元、陽極で酸化が進むんだよ。
生徒陰極と陽極で逆の反応が起こっているんですね。電極反応式を導くときのポイントは何ですか？
先生ポイントは、どちらの電極で何が起こっているかを理解することだね。まず、陰極では還元反応が進むことを覚えておこう。つまり、陽イオンが電子を受け取って原子や分子になる。一方、陽極では酸化反応が起こる。負の電荷を持ったイオンが電子を放出して、イオンが安定した分子に変わる。電極反応式を導くときは、この原則を頭に入れて、各反応で電子のやり取りを考えればいいんだよ。
先生具体的には、反応に関与するイオンや原子の電荷を確認して、それがどう変わるかを意識することが大切だよ。電子が移動する方向やどの分子が酸化され、どれが還元されるのかを考えながら式を導いていくんだ。
生徒分かりやすいです！電極反応式を正しく導くためには、電荷のバランスを考えるのが大事なんですね。
先生その通り！電荷のバランスをとることがすごく重要なんだよ。例えば、陰極では電子が付加されることでイオンが中和され、陽極では電子が放出されてイオンが分子になる。この電子のやり取りを常に意識して、反応式を立てると正しく導けるんだ。
例題＆解答
【例題１】
水の電気分解における陰極と陽極の反応式を示しなさい。
【解答】
陰極：2H2O + 2e– → H2 + 2OH–
陽極：2H2O →O2 + 4H+ + 4e–
【例題２】
電気分解における陰極と陽極の役割を簡潔に説明しなさい。
【解答】
陰極では還元反応が進み、電子を受け取る。陽極では酸化反応が進み、電子を放出する。
