水の電気分解の化学反応式を完全解説！体積比2対1と電極の見分け方

水の電気分解の化学反応式を完全解説！体積比2対1と電極の見分け方にまつわる役立つ知識を分かりやすく発信ます。

水の電気分解の実験を行うと、気体を集める2本のガラス管に溜まる液面の高さに明確な差が現れます。発生する気体の体積を比較すると、水素と酸素の体積比は常に「約2対1」を示します。この数値は偶然の産物ではなく、気体の性質を決定づける物理・化学の基本法則に直結しています。

イタリアの物理学者アボガドロが提唱した「同温・同圧のもとでは、すべての気体は同じ体積中に同数の分子を含む」というアボガドロの法則がこの現象の鍵を握っています。化学反応式「2H₂O → 2H₂ + O₂」を見ると、2個の水分子が分解されたとき、生じる水素分子は2個、酸素分子は1個です。すなわち、発生する気体の分子数の比は「水素：酸素 ＝ 2：1」となります。

気体分子の数が2倍であれば、気体が空間内で占める体積も当然2倍になります。したがって、集気管に溜まる水素と酸素の体積比はきれいに2対1を描くのです。水分子を構成する水素原子と酸素原子の個数比が「H：O ＝ 2：1」である事実と、分子として気体になったときの体積比が見事に対応している点は、自然科学の美しさを示す典型例と言えます。