塩化物イオンと水に溶けた塩素について

塩化ナトリウムと塩酸の電気分解について勉強していたところ、以下の２つの疑問がわいてきてしまいました。化学が全くわからないので、どなたか詳しい方、ぜひ教えて下さい。

塩酸を電気分解すると、水素と塩素が発生しますが、塩素は水に溶けやすいために、ほとんど気体としてたまらないとのことです。
ここで１つ目の疑問です。
（１）ここで発生した塩素は、水に溶けた後、どのような形で存在するのでしょうか。ネットで調べると、発生した塩素は「次亜塩素酸」になって水に溶けると書いてあったのですが、なぜ再び塩化物イオン（Cｌ－）にはならないのでしょうか。

食塩（塩化ナトリウム）を水に溶かすと、ナトリウムイオンと塩化物イオンに分かれるとのことですが、これも電気分解すると、塩素が発生するとのことですが、ここでも同様に（１）の疑問が生じます。
また、さらにここで２つ目の疑問です。
（２）食塩を溶かした時点で、塩化物イオンが水中にありますが、この塩化物イオンと水からは次亜塩素酸はできないのでしょうか。

塩素と塩化物イオン、次亜塩素酸の関係が全くわからないので、食塩を水に溶かして塩化物イオンが溶けているのは危険じゃないんだー、とかよくわからないことが頭の中を駆け巡ってしまいます。
どなたか解説をぜひよろしくお願い致します。

No.4 回答者： TEOS 回答日時： 2009/08/15 15:28

＃３さんが指摘しているＰＨの件は、極秘事項なので詳細は書けません

特殊な膜を使うからぐらいしか言えない。　取りたい苛性ソーダと
次亜をたくさん作りたい。塩素はあまり要らないから、ＰＨ調整を
電解層内で行います。　普通じゃないから理解できないかもしれないと
事前に書いておきました。（ＰＨ調整剤は加えないはず）
強力な磁場が出来ているので、人間が近づけないから、私も見たことが
無いのです。
教科書の指導とは異なってます。　一度食塩水の電気分解で検索してください。新しい電気分解法のヒントが出てくると思います。
その中に、私が記述している内容に近いことも出てくるかも知れません
そこの製造メーカーが答えているので、間違いではないですけど？

No.3 回答者： htms42 回答日時： 2009/08/15 09:39

「酸化と還元」については学習しているはずですね。

電気分解は酸化・還元反応の例として出てくるはずですから。

＞発生した塩素は「次亜塩素酸」になって水に溶けると書いてあったのですが、なぜ再び塩化物イオン（Cｌ－）にはならないのでしょうか。

＃１に反応式が書かれています。
「Ｃｌ２がＨＣｌＯに変わる」という表現は正確ではありません。
「ＨＣｌとＨＣｌＯに変わる」のです。Ｃｌ^-はできています。
ＨＣｌＯだけが出来るように思っておられるので水が酸化剤として働いたように思ってしまうのです。Ｃｌ２が水に溶けただけでＨＣｌＯになるのであればＣｌ^-がＨＣｌＯになるということも起こるのではないかと考えてしまう事になります。

塩素の酸化数で言うと
酸化数０のＣｌ２から酸化数＋１のＨＣｌＯと酸化数が－１のＨＣｌが出来ています。２つの塩素原子の片方で酸化数が増えて、他方で減っているのです。水は酸化剤でも還元剤でもありません。
電気分解では電気エネルギーを使ってＣｌ^-をＣｌ２に変えることをやりました。電気を使わないのであればそれに見合うだけの力の強い酸化剤が必要になります。

水の中にただＣｌ^－があるだけであればＣｌ^-は変化しません。
もし変わるのであれば海水中にずっと食塩があるというのはおかしいことだ、岩塩の結晶がなぜ存在するのだろうということになります。
移り変りには電子の移動が必要です。
エネルギーが必要です。

ＨＣｌＯはＣｌ^-に変化していきます。ただ変化する時は相手が必要です。その相手を無理に変化させて自分はＣｌ^-に戻っていくのです。
ＨＣｌＯは家庭でよく使われている酸化剤です。
漂白剤や殺菌剤として使っています。漂白というのは色素を酸化して発色の構造を壊してしまうことです。殺菌は細菌が生きていくために必要な物質を酸化して変化させてしまい、機能障害を起こさせてしまうことです。

食塩水を電気分解するといくつかの物質が出来ます。
しかし、ＮａＣｌとＨ２Ｏの組み合わせのものしか取れません。
普通は電極は発生する物質と反応しないものを使います。
（電極の種類によっては生じる物質が変わるでしょう。それでもＮａＣｌとＨ２Ｏしかなければこの中にある元素で出来る物質以外には出てきません。＃２にはｐＨを調整すると書かれています。この段階でＮａＣｌとＨ２Ｏ以外の物質が加えられているということになります。これは食塩水の電気分解ではありません。食塩と何かある物質の混合溶液の電気分解です。）

Ｃｌ２は全て水に溶けるのではありません。発生量によります。
気体の塩素の製法は電気分解です。
＃１にある反応式には記号「⇔」が使われています。
平衡反応であるということです。
普通に学校でやるレベルの実験でも気体のＣｌ２が発生します。
一部が溶けるという意味です。水の電気分解のときにはＨ２：Ｏ２＝２：１を確めることが出来ます。食塩水の電気分解ではＨ２：Ｃｌ２＝１：１が予想されます。でも塩素の発生量はそれよりもかなり少ないです。その理由を説明しているものです。
（食塩水の濃度が低い場合には酸素の発生が混ざってきます。水素の溶け込みは少ないですからほぼ予想通りになります。）

発生するＣｌ２をＨＣｌＯに変えたいというのであれば平衡を右に動かす必要があります。
アルカリを加えて塩の形に変えると平衡が右に動きます。
Ｃｌ２＋２ＮａＯＨ→ＮａＣｌ＋ＮａＣｌＯ
陰極でＮａＯＨができていますから混ぜてしまうのが手っ取り早いです。
電気分解して混ぜてしまえば元に戻ってしまうような気がしますがＨ２が発生することで初めとは同じにはなりません。初めに戻る部分ＮａＣｌと初めになかった部分ＮａＣｌＯになります。

ＮａＣｌを電気分解してＮａＯＨを取るのが目的であっても
ＮａＯＨだけが取れるということはありません。
２ＮａＣｌ＋２Ｈ２Ｏ→２ＮａＯＨ＋Ｈ２＋Ｃｌ２
このＨ２、ＣＬ２をそのまま利用する場合もあれば何か別の形に変えて利用する場合もあるでしょう。でも副生物と言うようなものではありません。積極利用を考えるべきものです。

＞すべて塩素分が反応して消える物もある。
こういうことはありえません。反応して出来た物質があるはずです。
ＮａＯＨに匹敵するだけの量で存在するはずです。
「消える」という扱いをしているということは捨てているということですか。

No.2 回答者： TEOS 回答日時： 2009/08/14 21:15

１．の答えは、次亜が出来るが正解ですね。

これが安定してます。
　　殺菌。漂白剤に使います。

２．の答えは、水に溶かした食塩水は、何も反応しません。
　　塩に漬けた漬物が、反応しないでしょ？　上記にある殺菌剤が
　　出来たら、漬物がたべれないよ。
　　塩水は塩水　海水から水分飛ばしたら食塩になります。

　　食塩水を電気分解の件ですが、私が化学会社に勤めている以上
　　間違った答えをしてはいけないですが、ご理解が出来ない内容に
　　なるかも知れません。使う電極とＰＨにより生成物が違うのです。　　会社で使っているのは、社外秘の特殊電極＆システムなので
　　公開できません。　チタン電極を使い、層内液のＰＨが酸性なら
　　塩素が出て　、液のＰＨが中性なら次亜が出来るか、次亜のイオン　　になると思います。電極を変えると、また違う反応が起きます。
　　学校の教科書に記載電極の種類が違うと、おのずと答えが変わると　　思ってください。　これでご理解で出来るでしょうか。

　　私も化学会社におりますが、食塩水の電気分解は、一度も経験が
　　ございません。　製法もどんどん変わるので、答えにくいのが
　　本音です。　会社の文献をＨＰから拾ってきて記載しました。
　　電極を変えると、すべて塩素分が反応して消える物もある。
　　メインは苛性ソーダーを作るのがメインですので、副生物で
　　水素ももちろん出ます。　　それでは　
　
　　

この回答へのお礼

「学校の教科書に記載電極の種類が違うと、おのずと答えが変わると　　思ってください。　これでご理解で出来るでしょうか。」
なんとなくわかったと思います。
解説ありがとうございます！

お礼日時：2009/08/16 01:43

No.1 回答者： gohtraw 回答日時： 2009/08/14 16:37

（１）下記の平衡が成立します。

Ｃｌ２＋Ｈ２Ｏ⇔ＨＣｌ＋ＨＣｌＯ
　ＨＣｌＯが次亜塩素酸ですね。
（２）塩化物イオンの酸化数は－１、つまり還元された形であるのにたいして次亜塩素酸中の塩素は酸化数＋１です。従って何かで酸化してやらないと塩化物イオンは次亜塩素酸にはなりません。質問中に書かれている電気分解も塩化物イオンを酸化する方法のひとつですね。

この回答へのお礼

（２）の質問についてですが、
「何かで酸化してやらないと塩化物イオンは次亜塩素酸にはなりません。」という解説でわかりました。
解説をありがとうございます！

お礼日時：2009/08/16 01:30