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ナトリウムではなく、ネガティブ電極で水素が生成されるのはなぜですか?

水素イオン(H+)とナトリウムイオン(Na+)の両方を含む溶液の電気分解について尋ねています。ナトリウム金属の代わりに、水素ガス(H2)が負の電極(カソード)で生成される理由は次のとおりです。

電気化学的原則:

* 削減: カソードでは、還元が発生します。つまり、電子は種によって得られます。

* 標準削減電位: 各種には、電子を獲得する傾向を示す標準還元電位(E°)があります。 E°がより正であるほど、種が減少する可能性が高くなります。

水素とナトリウムの比較:

* 水素: 反応2H + + 2E-→H2の標準削減電位は0.00 Vです。

* ナトリウム: 反応Na + + E-→Naの標準削減電位は-2.71 Vです。

説明:

1。より高い還元電位: 水素は、ナトリウムよりも高い(より正の)標準還元電位を持っています。これは、水素イオンがナトリウムイオンよりも簡単に減少することを意味します。

2。電解: 電気分解中、より高い還元電位を持つ種は、最初にカソードで減少します。したがって、水素イオンは電子を獲得し、水素ガスに変換されますが、ナトリウムイオンは溶液中に残ります。

キーポイント:

* 電解質: 電気分解で使用される特定の電解質は、結果に影響を与える可能性があります。場合によっては、異なる電解質がナトリウムイオンの減少を支持する場合があります。

* オーバーポテンシャル: 時には、その過激性(運動障壁を克服するために必要な余分な電圧)が標準削減電位の差よりも低い場合、低還元電位のある種が減少することがあります。ただし、ほとんどの場合、水素イオンのより高い還元電位により、カソードでは主要な種が減少します。

要約すると、水素イオンはより高い標準還元電位を持ち、水素ガスを形成する可能性が高くなるため、水素イオンとナトリウムイオンの両方を含む溶液の電気分解中に、マイナス電極(カソード)で水素が生成されます。

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