9. 전기화학 (화학전지, 전지의 종류, 전기 분해)
9. 전기화학
(1) 화학전지
- 전자의 자발적 이동
- 금속의 이온화 경향의 차이를 이용한 것이고 이온화 경향이 큰 물질은 전자를 내놓고, 양이온으로 변해 용액으로 들어가고, 이온화 경향이 약한 금속은 전자를 얻게 된다.
- 전자를 잃는 산화반응을 하는 곳이 (-) 극이고, 환원 반응이 일어나는 곳은 (+) 극이다. 이온화경향이 큰 금속 (-) 극
(2) 전지의 종류
- 볼타전지 (-) Zn/ H2SO4 / Cu(+)
- (-) 극에서 이온화 경향이 큰 Zn은 전자를 잃고 (산화가 일어난다). Zn2+ 이온이 되어 묽은 황산 속으로 들어가고 전자는 연결된 도선을 통해 (+) 극으로 이동하여 H+와 결합하여 환원이 일어난다.
- 연결된 도선을 통해 (-) 극에서 (+) 극으로 전자가 이동하게 되고 전류는 반대로 흐르게 된다.
- 이때 곧바로 전류가 감소하는데, (+) 극에서 수소가 발생하면서 구리판에 붙어 H+의 환원을 방해하는데 이를 분극현상
- 분극현상을 감소시키기 위해 감극제로 강한 산화제를 사용한다. MnO2, H2 O2
- 다니엘전지 (-) Zn / ZnSO4 // CuSO4 / Cu(+)
- (-) 극에서 Zn은 양이온으로 녹아들고, (+) 극에서는 구리가 석출 되어 나온다.
- 납축전지
- Pb를 (-) 극, 이산화납(PbO2)을 (+) 극
(3) 전기 분해
-패러데이의 전기분해 법칙 (석출 되는 물질의 양은 투입된 전기량에 비례한다, 일정한 전기량에서는 생성되는 물질의 양은 단향에 비례한다, 일정한 전하가 투입되었을 때 석출되는 물질의 양을 구하는 것이 중요)
- 1C = 1A x 1초, 1F는 전자 1몰의 전하량이고 96500C (쿨롱)
- 물분해 (2H2O → 2H2 + O2)
- 전자 4몰이 이동하여 (-) 극에서 수소 2몰과 (+) 극에서 산소 1몰이 나온다.