イオン化と電気分解の違い

電離と電気分解の大きな違いは、電離が帯電した化学物質の生成であるのに対し、電気分解は電流を用いた非自発的な化学反応過程であることです...。

イオン化と電気分解の大きな違いは、イオン化が帯電した化学物質の生成であるのに対し、電気分解は電流を用いた非自発的な化学反応の過程であることです。

イオン化と電気分解は物理化学において非常に重要なプロセスであり、イオン化プロセスの実施方法は様々です。電気分解は化学物質のイオン化にも使用されます。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 電離とは 3. 電気分解とは 4. 横並び比較 - 電離と電気分解の表形式 5. まとめ

イオン化は何ですか？

イオン化とは、原子や分子が正または負に帯電する化学的プロセスのことである。原子や分子からそれぞれ電子が取り除かれたり、獲得されたりすることによって生じる。ここで、生成されたイオンは、運ぶ電荷によってカチオンまたはアニオンと名付けられる。すなわち、カチオンは正の電荷を持つイオンであり、アニオンは負の電荷を持つイオンである。基本的に、中性原子や分子から電子が失われると陽イオンになり、中性原子から電子が得られると負の電荷を帯びて陰イオンになる。

中性の気体原子からエネルギーを加えて電子を取り除くと、1価の陽イオンが形成される。これは、中性原子は電子と陽子の数が等しく、正味の電荷がないためです。その原子から電子を取り除くと、電荷を中和するための電子を失った陽子が余ることになるのです。そのため、この原子は＋1の電荷を持つ（陽子の電荷である）。必要なエネルギーは、原子の第一イオン化エネルギーである。

また、液体溶液中で起こるイオン化は、溶液中でイオンが形成されることである。例えば、HCl分子を水に溶かすと、水素イオン（H3O+）が生成される。ここで、HClは水分子と反応し、正電荷の水素イオンと負電荷の塩化物イオン（Cl-）を生成する。

さらに、衝突によって電離が起こることもあります。しかし、このイオン化は、主にガスに電流を流したときに起こるものである。電流中の電子が十分なエネルギーを持っていれば、気体分子から電子を押し出し、正負の電子1個からなるイオン対が生成される。ここでも、一部の電子が電子を引っ張り出すのではなく、気体分子にくっつく傾向があるため、マイナスイオンが形成される。

図01：イオン化プロセス

さらに、電離は、十分なエネルギーの放射エネルギーまたは荷電粒子が固体、液体、気体を通過するときに起こります。例えば、アルファ粒子、ベータ粒子、ガンマ線はすべて物質を電離することができるため、電離放射線と呼ばれています。

電気分解（エレクトロリシス）は何ですか？

電気分解は、直流電流を利用して非自発的な化学反応を促進させるプロセスである。電解セルを使えばいいんです。電解技術は、化合物をイオンや他の成分に分離するために重要な技術である。

電気分解では、溶液に電流を流し、溶液中のイオンの移動度を得る。電解槽には、同じ溶液に浸された2つの電極があります。この溶液が電解質である。電解槽の調整の基本は「過電位」である。非自発的な反応をさせるためには、より高い電圧を与えなければならない。ここでは、不活性電極を使用して、反応を起こすための表面を提供することもできる。

図02：塩水溶液の電気分解

電解はさまざまな用途に使われています。一般的な用途としては、水の電気分解が挙げられる。ここで、電解質は水です。そして、水の分子を水素と酸素に分解する反応は、電解液に電流を流すことで行われる。