【高校化学/理論化学】電気化学の計算を８分で解説！

電気化学における量的関係は、電気の流れと化学反応の量を関連づけることを意味しているんだ。つまり、電流の大きさや時間によって、化学反応がどれだけ進行するかを計算できるということだよ。例えば、電解や電池の反応で、何モルの物質が反応するのかを電流や時間を使って計算できるんだ。

そうだね。まず、アンペア（A）は電流の単位で、1アンペアは1秒間に1クーロンの電荷が流れることを意味しているんだ。クーロン（C）は電気量の単位で、電子やイオンの数に対応している。例えば、1モルの電子が持っている電気量は、ファラデー定数というもので表されていて、これが非常に重要なんだよ。

ファラデー定数（F）は、1モルの電子が持つ電気量を表していて、約96,485クーロン/モルなんだ。つまり、1モルの電子が96,485クーロンの電気を持っているということだよ。この数値を使って、どれだけの物質が電気分解などの反応で生成されるかを計算できるんだ。

たとえば、電気分解で1アンペアの電流が1時間（3600秒）流れると、クーロンの数は1A × 3600秒で3600クーロンになる。これをファラデー定数で割ると、何モルの電子が関与したかがわかるんだ。計算すると、3600C ÷ 96,485C/モルで約0.037モルの電子が反応していることになるんだよ。

そうだね。まず、電流（アンペア）は、電気量（クーロン）と時間の積で表されるから、流れた電流と反応時間を使って、何クーロンの電荷が動いたかがわかる。そのクーロン数をファラデー定数で割ると、何モルの電子が関与したかがわかるんだ。

たとえば、もし電気分解で銅を析出させる場合、1モルのCu²⁺イオンをCuに還元するには、2モルの電子が必要だよね。だから、まず流れた電流で何モルの電子が反応したかを計算し、それを元に析出する銅の量を求めるんだ。

確かに慣れるまではちょっと複雑に感じるかもしれないけど、基本的には「電流 × 時間 = クーロン」、そして「クーロン ÷ ファラデー定数 = 反応する電子のモル数」というシンプルな関係を覚えれば大丈夫だよ。これを使えば、例えばどれくらいの金属を析出させられるか、あるいはどれくらいのガスを生成できるかも計算できるんだ。