イオン(陽イオンと陰イオン) の選択的放電は、電気分解イベント中にこれらのイオンのどれが放電現象を起こすかを決定するために物理学者、化学者、科学者によって使用される規則です。
電気分解手順を受けるために塩を含む水溶液が準備されると、水性媒体には直ちに 4 つの異なるイオンが存在し始めます。そのうちの 2 つはカチオン (水に由来するヒドロニウム H +と Y +カチオン、塩に由来する) と 2 つのアニオン (水に由来する水酸化物-OH –と塩に由来するアニオン X – )。
電気分解では、電池と同様に、一方のグループのみが酸化し、もう一方のグループは還元されます。これが、カチオンとアニオンの選択的放電という用語の由来です。外部電流が食塩水に到達すると、カチオンの 1 つだけが還元されるのと同じように、アニオンの 1 つだけが酸化するからです。
水性媒体中で行われる電気分解においてどのイオンが酸化または還元されるべきかを決定するために、カチオンとアニオンの選択的放出に使用されるいくつかの基準をリストします。
選択的カチオン放電
カチオンの放電順序は、周期表の電気陽性のパターンに従います。したがって、元素が電気的に陽性であるほど、水のイオン化によって生じるヒドロニウムカチオンと比較した場合、その放電容量、つまり電子を受け取る容量が低くなります。
カチオンの電気陽性度の降順に注目してください。
IA、IIA、IIIAファミリー? H + ?あらゆる金属の他の陽イオン
したがって、陽イオンの選択的放出の降順は次のようになります。
他の金属の陽イオンはありますか? H + ?ファミリー IA、IIA、および IIIA
第1例： NaClの水性電気分解
この電気分解では、カチオンであるナトリウム Na + (塩由来) とヒドロニウム H + (水由来) が存在します。ナトリウムはIA族に属するため、溶液が放電すると、ヒドロニウムカチオンは電子を受け取り、つまり還元を受けます。
ヒドロニウムカチオンが還元を受けると、以下の陰極方程式に従って、常に 2 つの電子を受け取り、単体の水素ガス (H 2 ) を形成します。
2H ++ 2e→H2 (g)
第2例： CrSO 4の水電解
この電気分解では、カチオンであるクロム Cr +2 (塩由来) とヒドロニウム (H + 、水由来) が存在します。クロムは IA、IIA、および IIIA 族に属さないため、溶液が放電を受けると、これらが還元を受けます。
クロム II カチオンが還元を受けると、次の陰極方程式にあるように、2 つの電子を受け取り、単一金属物質クロム (Cr) を形成する必要があります。
Cr +2 + 2e → Cr (s)
選択的アニオン放電
陰イオンの放電順序は、周期表の電気陰性度のパターンに従います。したがって、元素の電気陰性度が高くなるほど、水のイオン化によって生じる水酸化物陰イオン (OH – ) と比較した場合、その放電容量は低くなり、つまり電子が失われます。
次に、陰イオンの電気陰性度の降順を確認します。
酸素化陰イオンとフッ素 (F – ) ?おお– ？あらゆる非金属の他の陰イオン
したがって、陰イオンの選択的放電の降順は次のようになります。
他の非金属の陰イオンはありますか?おお– ？酸素化陰イオンとフッ素 (F – )
第1例： NaClの水性電気分解
この電気分解では、陰イオン Cl – (塩由来) と水酸化物 OH – (水由来) が存在します。塩アニオンは酸素化されていないため、溶液が放電すると、塩化物アニオン (Cl – ) は電子を失い、酸化を受けます。
塩化物陰イオンが酸化を受けると、2 つの電子が失われ、以下の陽極方程式にあるように、単体の塩素ガス (Cl 2 ) が形成されます。
2Cl – → Cl 2(g) + 2e
第2例： CrSO 4の水電解
この電気分解では、陰イオン SO 4 -2 (塩由来) と水酸化物 OH (水由来) が存在します。塩アニオンが酸素化されると、溶液が放電すると、水酸化物アニオンは電子を失い、酸化を受けます。
水酸化物アニオンが酸化されると、2 つの電子を失い、以下のアノード方程式のように、単体の酸素ガス (O 2 ) と複合物質の水 (H 2 O) が形成されます。
2 OH – → 1/2 O 2(g) + H 2 O (l) + 2 e
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