食塩水の電気分解(電解法)

電気分解の基本的な考え方や計算方法については前項で解説しました。この電気分解は前項のように電極に純度の高い金属を析出させる目的でも使われますが、工業的には、「電気分解」という文字通り、電気によって物質を分解して、その分解生成物を得るという使われ方もします。

具体的には、食塩水(NaCl)を電気分解することで、水酸化ナトリウム(NaOH)、塩素(Cl₂)、水素(H₂)の3物質が得られますが、これらはいずれも化学工業にとっては重要な(有用な)物質です。

ちなみに、食塩水の電気分解のことを特に電解法または食塩電解法ということもあります。

食塩電解法の化学反応式は次の通りです。

食塩電解の工業プロセスとしては、イオン交換膜法、隔膜法、水銀法の3つの方法がありますが、日本国内で採用されているのは、イオン交換膜法なので、これを押さえておくことが重要です。

イオン交換膜法では、陽極側と陰極側とを仕切る膜として、イオン交換膜を用います。この膜は陽イオンを選択的に透過する(陰イオンは通さない)密隔膜です。そして、溶媒には陽極側に飽和食塩水、陰極側に水(純水)を使います。

この状態で外部電源から電流を流すと電気分解が起こり、陽極側にある食塩水と陰極側にある水との間で陽イオンの移動が起こります。つまり、陽極側で生じたナトリウムイオンがイオン交換膜を通って陰極側に入り、水酸化ナトリウムが生成します。

陽極側、陰極側の化学反応式をまとめると、以下のようになります。

全体の反応：　

陽極：　

陰極：