【化学】水を電気分解すると、水素は酸素の2倍量発生する

水を電気分解すると、水素と酸素が発生します。

2つの電極を水につけて、電気を流すと、マイナス側では水素が、プラス側では酸素が発生します。

この水素と酸素の発生量に違いはあるのでしょうか？
結論を先に言うと、水素は酸素のぴったり2倍量発生することが分かっています。

実際、電気分解してみると、マイナス側（水素側）の電極のほうが、気泡の量が多いことが分かります。

電気分解すると、水素は酸素より多く発生する

では、なぜ電気分解で発生する水素は、酸素のぴったり2倍量なのでしょうか？
この理由について分かりやすく説明します。

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それぞれの電極で起こっている反応を見ていきましょう。

まずプラスの電極では次の反応が起こっています。

2H₂O　⇒　O₂　＋　4H⁺　＋　4e⁻

この反応式を訳すと、
H₂O（水）2個が分解されて、O₂（酸素）1個と、H⁺（水素イオン）4個と、e⁻（電子）4個になる、です。
※言葉の意味が分からなくても大丈夫です。

次にマイナスの電極を見ましょう。マイナスの電極では、先にプラスの電極で発生した4H⁺と4e⁻が移動してきて、次の反応をします。

4H⁺　＋　4e⁻　⇒　2H₂

同じように訳すと、H⁺（水素イオン）4個とe⁻（電子）4個が結びついて、H₂（水素）2個になる、です。

この二つの反応をまとめると、結局、酸素が1個できると、水素は2個できることが分かります。

つまり、水素は酸素の2倍の個数が発生するということです。そして、個数が2倍あれば気体の体積は2倍になります。

図にまとめると、このようになります。
ちなみに、H⁺は水中を移動して、e⁻は電気回路を移動します。

プラスでまずO2ができて、一緒に出てきた4H⁺と4e⁻がマイナス側で水素になります。

以上、水を電気分解すると、水素は酸素の2倍量発生する理由でした。

ミスター水素

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2023/8/28　内容を見直し