전기화학

소개

Galvani 전지를 기본으로하여 전기 화학을 이해할 수 있다.

목차

1. Galvani 전지

2. Galvani 전지의 간단한 속기표기법

3. 전지 반응에 대한 전지 전위와 자유에너지 변화

4. 표준환원전위

5. 전지전위와 반응 혼합물의 조성 : Nernst 식

6. 표준전지전위와 평형상수

7. 전기 분해와 전해전지

본문내용

- 갈바니 전지를 다니엘 전지라고도 부르는데 다니엘 전지는 두 개의 반쪽전지(half-cell)로 구성된다. 한 반쪽전지는 황산 아연 수용액에 담긴 아연판이 들어 있는 비커이고, 다른 반쪽 전지는 황산구리 수용액에 담긴 구리판이 들어 있는 비커이다. 아연판과 구리판을 전극(electrode)이라 부르고 도체로 연결한다. 두 용액은 황산소듐과 같은 반응성이 없는 전해질 용액을 함유한 겔이 섞인 U-자 모양의 염다리(salt bridge)로 연결한다. 이 전해질을 구성하는 이온은 용액 중 다른 이온과 반응하지 않고 전극에서 산화되거나 환원되지 않는다.
다니엘전지에서 일어나는 반응은 아연과 구리 이온이 직접 반응할 때 일어나는 반응과 동일하나 급속 아연과 구리이온은 분리된 반응실에 있으므로 전자는 전선을 통해 Zn으로부터 Cu2+로 이동한다. 결국 각 전극에서 산화와 환원 반쪽반응이 일어나고 그 결과 전선을 통해 전류가 흐른다. 금속 전선은 물보다 훨씬 좋은 도체이므로 전자는 용액으로 새나가지 않는다. 실제로 자유전자는 물과 빨리 반응하기 때문에 수용액에서 매우 불안정하다.
산화가 일어나는 전극을 산화전극(anode)이라 말하고, 환원이 일어나는 전극을 환원전극(cathode)이라 말한다. 산화 전극과 환원전극의 반쪽반응을 더하면 전체 반응이 된다.

염다리는 전기회로의 완성에 필요하다. 염다리가 없으면 산화 전극반응실의 용액이 Zn2+이온 생성에 따라 양전하를 띠고, 음극전극 반응실은 Cu2+이온이 제거되므로 음전하를 띤다. 전하의 불균형 때문에 전극반응은 신속하게 멈추고 전자 흐름을 중지한다.
염다리를 제 위치에 놓으면 이온의 이동에 의해 양쪽 반응실에서 전기적 중성조건을 유지한다. SO42-와 같은 음이온은 염다리를 거쳐 환원전극 반응실애서 산화전극 반응실로 이동하고, 양이온은 반대로 이동한다. 위 그림과 같은 전지에서 Na2+이온은 염다리로부터 환원전극 반응실로 이동하고 Zn2+이온은 산화 양극반응실로부터 염다리로 이동한다.

참고자료

· 없음