소개글
"전기화학 제4판 솔루션"에 대한 내용입니다.
목차
1. 화학 전지
1.1. 화학 전지의 원리
1.2. 표준 환원 전위
1.3. 갈바니 전지와 다니엘 전지
1.4. 전기화학 분석법과 Cyclic Voltammetry
1.5. 전극의 구성 및 역할
1.6. Nernst 방정식
2. CdS 박막의 제조와 band gap 에너지
2.1. CdS의 반도체적 특성
2.2. CBD(화학 용액 증착) 방법
2.3. CdS 박막의 물성에 영향을 미치는 요인
2.4. UV-vis 흡수 스펙트럼을 이용한 band gap 에너지 측정
3. 참고 문헌
본문내용
1. 화학 전지
1.1. 화학 전지의 원리
화합물은 양전하를 가진 원자핵 주변에 전자가 구름처럼 분포하여 구성된다. 원자나 분자를 둘러싸고 있는 전자는 원자와 분자의 종류에 따라서 쉽게 떨어져 나가서 다른 원자나 분자로 옮겨가기도 한다. 이때 전자를 잃어버리는 원자나 분자는 "산화"되었다고 하고, 전자를 받은 원자나 분자는 "환원"되었다고 한다. 이러한 산화-환원 반응은 산-염기 반응과 마찬가지로 화학의 여러 분야에서 널리 활용되고 있다. 녹색 식물의 광합성 반응과 사람을 비롯한 동물의 몸 속에서 일어나는 대사 과정도 대부분이 이런 산화-환원 반응으로 생체가 필요로 하는 에너지를 공급해주는 중요한 역할을 담당하고 있다.
분자들 사이에서 자발적으로 일어나는 산화-환원 반응을 이용해서 금속선을 통하여 전자가 흘러가도록 만들면 전기 에너지를 제공하는 전지(cell)를 만들 수 있다. 건전지와 자동차용 배터리가 그런 화학 전지의 대표적인 예이며, 우리 생활에서 사용하는 전자 제품의 대부분은 이런 화학 전지를 에너지원으로 사용하고 있다.
산화-환원 반응에서 이동하는 전자를 금속선을 통해 흐르는 전류로 만들기 위해서는 산화 반응과 환원 반응을 서로 분리한 반쪽 전지(half cell)를 금속선으로 연결한 "전지"(cell)를 이용한다. 특히 전류를 만들어서 전기 에너지원으로 사용하기 위한 화학 전지를 "갈바니 전지"(galvanic cell)라고 부른다.
화합물이 전자를 잃어버리거나 얻을 경우에는 전하를 가진 이온이 만들어지기 때문에 대부분의 전지는 이온을 안정화시킬 수 있는 수용액에서 일어나는 반응을 이용한다. 반쪽 전지에는 쉽게 이온화하여 산화 또는 환원 될 수 있는 전해질(electrolyte)이 들어있다. 금속 전극은 금속선을 통해서 다른 쪽의 전극과 연결되어 있으며, 용액의 전하 변화를 상쇄시켜주기 위한 염다리(salt bridge)를 사용하기도 한다.
이렇게 구성한 전지의 한 쪽 반쪽 전지에서는 화합물이 산화되면서 빠져 나온 전자가 전극을 통하여 다른 반쪽 전지로 흘러가서 전극을 통하여 수용액 중의 화합물에 전달되어 환원 반응이 일어나게 된다. 이때 산화 반응이 일어나는 전극을 산화전극(anode)이라고 부르고, 환원 반응이 일어나는 전극을 환원전극(cathode)이라고 부른다. 전자는 산화전극에서 환원전극 쪽으로 흘러가므로, 전류는 환원전극에서 산화전극 쪽으로 흘러간다.
1.2. 표준 환원 전위
표준 환원 전위는 표준 수소 전극과 환원이 일어나는 반쪽 전지를 결합시켜 만든 전지에서 측정한 전위를 말한다. 표준 환원 전위에 대해 다음과 같은 사항을 알 수 있다.
첫째, 모든 반쪽 반응은 환원되는 형태로 나타낸다. 둘째, 각 반쪽 반응은 오른쪽으로 진행할 수도 있고 왼쪽으로도 진행할 수 있다. 셋째, 표준 환원 전위의 값이 클수록 환원이 잘 되고 그 값이 작을수록 산화가 잘 된다. 넷째, 산화제는 반쪽 반응식의 왼쪽에, 환원제는 오른쪽에 나타난다. 다섯째, 두 반쪽 전지를 연결하여 전지를 꾸밀 때, 표준 환원 전위 값이 작은 것이 (-)극, 큰 것이 (+)극이 된다. 여섯째, 두 반쪽 전지를 연결하여 전지를 꾸밀 때, 표준 환원 전위 값의 차이가 클수록 전지의 기전력이 향상된다. 일곱째, 전지의 기전력은 전지를 구성한 반쪽 전지를 구성하...
참고 자료
[네이버 지식백과] 표준환원전위 [standard reduction potential, 標準還元電位] (두산백과)
,http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1275830&cid=40942&categoryId=32257
[네이버 지식백과] 갈바니 전지 [-電池, galvanic cell, galvanische Kette] (화학대사전, 2001. 5. 20., 세화), http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2276719&cid=42419&categoryId=42419
[네이버 지식백과] 염다리 [salt bridge, 鹽─] (두산백과),http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1166155&cid=40942&categoryId=32252
Daniel.C.Hariis, 분석화학 제9판, 자유 아카데미, 2017.2.15, P36, 834
Brown, 일반화학 제13판, 자유 아카데미, 2018.2.10, P129, 626, 1049
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