markdown
電気分解とファラデーの法則md d8e16b7
lecture/chemistry/theoretical/electrolysis-and-faraday-laws.lecture.n.md
Download PDF

電気分解でんきぶんかいとファラデーの法則ほうそく

date2026-07-14document_iddoc_57843a5bba9f6077c144a9c07178a02bdescription電気分解の量的関係を、電気量を電子の物質量へ変換し、半反応式の係数で析出量へ移す手順として導く。prerequisites電気分解の基本 / 物質量とモル / 化学反応式と量的関係type講義statusactiverelateddata/lecture/chemistry/theoretical/theoretical-chemistry-portal.lecture.n.md / data/lecture/chemistry/theoretical/electrolysis-basics.lecture.n.md / data/lecture/chemistry/theoretical/amount-of-substance-and-moles.lecture.n.md / data/lecture/physics/electromagnetism/electric-current-and-circuits.lecture.n.md
chemistrytheoreticalhighschoollecture

1導入どうにゅう

この講義こうぎでは、電気分解でんきぶんかい量的関係りょうてきかんけい電流でんりゅう時間じかんから電気量でんきりょうつくり、それを電子でんし物質量ぶっしつりょう変換へんかんし、半反応式はんはんのうしき目的物質もくてきぶっしつうつ手順てじゅんとして解説かいせつする。

data/lecture/physics/electromagnetism/electric-current-and-circuits.lecture.n.md

2用語ようご定義ていぎ

電気量でんきりょうelectric charge Q とは、ながれた電荷でんか総量そうりょうである。

Q=It

ファラデー定数ていすうFaraday constant F とは、電子でんし 1[mol(e-);Namt] がもつ電気量でんきりょうおおきさである。

F[C/mol(e-);ITNamt-1]

3方針ほうしん

電気分解でんきぶんかい計算けいさんでは、つぎ順序じゅんじょ固定こていする。

  1. 半反応式はんはんのうしきき、目的物質もくてきぶっしつ 1 mol に必要ひつよう電子でんし mol をむ。
  2. Q=It電気量でんきりょうもとめる。
  3. n(e-)=Q/F電子でんし物質量ぶっしつりょうなおす。
  4. 半反応式はんはんのうしき係数比けいすうひ目的物質もくてきぶっしつ物質量ぶっしつりょううつす。

4厳密げんみつ説明せつめい

4.1関係式かんけいしき 1:電気量でんきりょうから電子でんし物質量ぶっしつりょう

仮定かていとして、ながれた電気量でんきりょうQ、ファラデー定数ていすうF とする。結論けつろんは、電子でんし物質量ぶっしつりょうn(e-)=Q/F であることである。

証明しょうめいする。ファラデー定数ていすう F は、電子でんし 1[mol(e-);Namt] がもつ電気量でんきりょうおおきさである。したがって、n(e-) mol の電子でんしはこ電気量でんきりょうQ=n(e-)F である。F0 なので両辺りょうへんFり、n(e-)=Q/Fる。□

4.2関係式かんけいしき 2:析出量せきしゅつりょう半反応式はんはんのうしき電子係数でんしけいすうまる

仮定かていとして、半反応式はんはんのうしきMz++ze-M である。結論けつろんは、金属きんぞく M物質量ぶっしつりょうn(M)=n(e-)/z であることである。

証明しょうめいする。半反応式はんはんのうしきは、M 1 mol を生成せいせいするのに電子でんし z mol が必要ひつようであることをあらわす。したがって、電子でんし n(e-) mol から生成せいせいできる Mn(e-)/z mol である。zせい整数せいすうなので 0 ではない。□

5具体例ぐたいれい

どう析出せきしゅつでは、

Cu2++2e-Cu

である。したがって、どう 1[mol(Cu);Namt] には電子でんし 2[mol(e-);Namt]必要ひつようである。電子でんし物質量ぶっしつりょうかれば、どう物質量ぶっしつりょうはその半分はんぶんである。

6見分みわかた

あたえられたりょう最初さいしょ操作そうさ
電流でんりゅう I時間じかん tQ=It
電気量でんきりょう Qn(e-)=Q/F
析出物せきしゅつぶつ質量しつりょう物質量ぶっしつりょうなおして電子でんし比較ひかく
半反応式はんはんのうしき電子係数でんしけいすう

7どこまで成立せいりつするか

この計算けいさんでは、ながれた電気量でんきりょう目的もくてき電極反応でんきょくはんのう使つかわれることを仮定かていしている。副反応ふくはんのう電流効率でんりゅうこうりつがある場合ばあいは、実際じっさい析出量せきしゅつりょう理論量りろんりょうよりちいさくなる。

8最終形さいしゅうけい

[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"boxed\")")]Q=It
[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"boxed\")")]n(e-)=QF
[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"boxed\")")]n(M)=n(e-)z

9一言ひとことでいうと

電気分解でんきぶんかい量的計算りょうてきけいさんは、電気量でんきりょう電子でんし物質量ぶっしつりょう変換へんかんし、半反応式はんはんのうしき係数けいすう目的物質もくてきぶっしつうつ計算けいさんである。

10関連かんれんリンク

data/lecture/chemistry/theoretical/electrolysis-basics.lecture.n.md data/lecture/chemistry/theoretical/amount-of-substance-and-moles.lecture.n.md
raw .n.md をコピー
loc をコピー (filepath:line ~ line)
copy share link
copy encoded share link
path をコピー
copy share link
copy encoded share link
copy share link
copy encoded share link
タブを全て閉じる