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第28回:電気分解【さまざまな電気分解】

② NaCl水溶液の電気分解(NaOH の製法、陽イオン交換膜法)

NaCl 水溶液の電気分解で、電極板に Pt を用いた場合に陽極と陰極で起こる反応を考えましょう。

陽極 : 極板は Pt ですから、陽極板の溶解は起こらず、Clが酸化されてCl2が生じます。
  2Cl → Cl2 + 2e
陰極 : Na+は反応しませんから、H2O が還元されてH2が生じます。
  2H2O + 2e → H2↑ + 2OH

この反応で、陰極付近には OHが発生します。また、Naは陰極付近に引き付けられますから、陰極付近の水溶液は、電気分解が進行すると NaOH 水溶液になっていきます。

したがって、陰極付近の水溶液を濃縮すれば、NaOH を得ることができます。しかし、この方法では、NaCl も不純物として混ざってしまい、純度の低い NaOH しか得ることができません。

そこで、陰極と陽極の中央を陽イオンしか通さない、陽イオン交換膜で仕切り、陰極側には薄い NaOH 水溶液、陽極側に濃度の高い NaCl 水溶液を入れて電気分解することにします。

すると、陰極では H2O が反応して OH が生じて溶液全体が負に帯電する一方で、陽極ではCl2が発生して陽イオンの Na が余り、溶液全体が正に帯電します。そこで、OH が陰極側から陽極側へ、Na が陽極側から陰極側へ移動しようとしますが、陽イオン交換膜は陰イオンを通しませんから、陽極側から陰極側へ Na が移動するだけになります。

この方法を使えば、陰極側に純粋な NaOH 水溶液を得ることができます。この方法を陽イオン交換膜法といい、我が国の NaOH の生産は、全てこの方法で行われています。

平野 晃康

平野 晃康

株式会社CMP代表取締役
私立大学医学部に入ろう.COM管理人
大学受験アナリスト・予備校講師

昭和53年生まれ、予備校講師歴13年、大学院生の頃から予備校講師として化学・数学を主体に教鞭を取る。名古屋セミナーグループ医進サクセス室長を経て、株式会社CMPを設立、医学部受験情報を配信するメディアサイト私立大学医学部に入ろう.COMを立ち上げる傍ら、朝日新聞社・大学通信・ルックデータ出版などのコラム寄稿・取材などを行う。

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