개요 전해(전기분해)전지 볼타 또는 갈바니 전지 18-01 전기 전도 18-02 전극 18-03 용융된 염화나트륨의 전기분해 18-04 염화나트륨 수용액의 전기분해 18-05 전기분해의 패러데이 법칙 18-06 전지의 산업적 응용 볼타 또는 갈바니 전지 18-07 간단한 볼타전지의 구조 18-08 아연-구리 전지

표준전극전위 전극전위의 농도 효과 18-09 표준 수소 전극 18-10 Zn-SHE 전지 18-11 표준 전극 전위 18-12 표준 전극 전위의 활용 18-13 다른 종류의 반쪽전지반응에 적용되는 표준 전극 전위 전극전위의 농도 효과 18-14 Nernst 공식 18-15 전기화학전지를 이용한 농도 결정법 18-16 E0전지, ΔG0, K 와의 관계

학습목표 전기화학 용어의 이해 전해 전지와 불타 전지의 구분 전기 분해에서의 반쪽 반응과 전체 반응의 이해 패러데이 법칙의 이해 볼타 전지의 반쪽 반응과 전체 반응의 이해 볼타 전지에서의 염 다리의 기능 이해 산화제와 환원제의 상대적 세기 결정

표준 환원 전위의 이해 표준 환원 전위를 이용한 볼타 전지의 표준 전위계산 표준 환원 전위를 이용한 양극과 음극의 구분 산화-환원 반응의 자발성 예측 산화-환원 반응에서의 산화제와 환원제의 구분 Nernst 방정식의 이해 표준 환원전위 Gibbs 자유 에너지 변화와 평형 상수간의 관계 1차 전지와 2차 전지의 구분

부식은 경제적 관점에서는 원하지 않는 전기화학 반응이다. 물 묻은 철은 쉬게 산화되어 녹이 슨다.

18-01 전기전도

금속원자의 위치는 고정되어 있고 전자의 움직임으로 일어난다 금속전도 금속원자의 위치는 고정되어 있고 전자의 움직임으로 일어난다 이온성전도 용액상의 이온의 움직임으로 전하가 이동된다.

18-02 전극

음극은 양이온들이 전자를 받아들여 환원되는 전극이며, 양극은 음이온들이 전자를 잃어버려 산화되는 전극이다. 음극과 양극 음극은 양이온들이 전자를 받아들여 환원되는 전극이며, 양극은 음이온들이 전자를 잃어버려 산화되는 전극이다.

18-03 용융된 염화나트륨의 전기분해

그림 18-1. (a) 용융된 염화나트륨의 전기분해 기구. (b) 다운스전지: 이 전지는 공업저긍로 용융된 염화나트륨으로부터 나트륨 금속과 염소 기체를 형성시킨다. 액체 나트륨은 더 밀도가 큰 염화나트륨 위로 뜬다.

18-04 염화나트륨 수용액의 전기분해

그림 18-2. 염화나트륨 수용액의 전기분해. 양극과 음극에서 여러 반응이 진행되지만 알짜 결과는 음극에서의 NaOH와 H2 기체의 생성과 양극에서의 Cl2 기체의 형성이다. 몇방울의 페놀프탈레인 지시약이 용액에 더해져 있기 때문에 OH- 음이온의 형성에 의해 음극에서 분홍색이 나타난다.

18-05 전기분해의 패러데이 법칙

18-06 전지의 산업적 응용

그림 18-3. 구리를 전기도금하는 개략도. 양극은 순수한 구리로 산화되어 만들어졌고, 전기도금 도중 녹아 나온다. 이러한 Cu2+ 이온은 음극에서 금속 구리로 도금된다.

18-07 간단한 볼타 전지의 구조

그림 18-4. 아연-구리 전지. 표준 전위는 1.10 volt 이며, Zn│Zn2+(1 M) ∥Cu2+(1 M)│Cu로 표시된다.

18-08 아연-구리 전지

18-09 표준수소전극

그림 18-5. 표준 수소 전극 (SHE).

18-10 Zn-SHE 전지

그림 18-6. Zn│Zn2+(1 M) ∥H+(1 M); H2(1atm)│Pt 전지. 알짜반응은 Zn(s) + 2H+(aq) → Zn2+(aq) + H2(g) 이다. 이 전지에서 표준 수소 전극은 음극으로서 작동한다.

18-11 표준전극전위

18-12 표준전극전위의 활용

18-13 다른 종류의 반쪽전지 반응에 적용되는 표준전극전위

18-14 Nernst 방정식

18-15 전기화학전지를 이용한 농도 결정법

그림 18-7. Cu│Cu2+(0.10 M) ∥Cu2+(1.00 M)│Cu 전지.

18-16 18-16 E0전지, ΔG0, K 와의 관계

ΔG0 = -nFE전지0 Gibbs자유 에너지는 열역학 평형 상수(K)와 ΔG0 = -RTlnK로

요약 Nernst 방정식: 비표준 상태를 표준 상태 전극 전위로 보정하는 식. 농도 전지: 성문은 같으나 이온 농도가 다른 두 반쪽 전극으로 구성된 전지. 반쪽 전지: 볼트 전지에서 산화 또는 환원 반쪽 반응이 일어나는 부분. 볼타 전지: 자발적인 반응에 의해 전기를 생산하는 전기화학 전지; 갈바니 전지라고도 한다. 양극: 산화 반응이 일어나는 전극. 암페어: 전류의 단위 1암페어는 1초 동안 1쿨롱의 전하를 말한다.

요약 염다리: 볼타 전지의 두 반쪽 전지를 이은 전해질을 함유한 U자관. 음극: 환원 반응이 일어나는 전극. 전극: 전기화학 전지에서 산화-환원 반쪽 반응이 일어나는 표면. 전극 전위: 표준 수소 전극에 비한 반쪽 반응의 산화 전위. 전기 분해: 전해질 전지에서 일어나는 과정. 전기 분해의 패러데이 법칙: 전기 분해가 일어나는 동안 산화환원에 필요한 화합물의 양은 전지를 통해 흐르는 전기의 양과 비례한다. 전지 전위: 환원 반쪽 전지와 산화 반쪽 전지의 전위차.

요약 쿨롱: 전기 전하의 단위. 1초 동안에 1 암페어가 한점을 흘렀을 때의 전하량을 말한다. 패러데이: 96.485 쿨롱에 해당하는 전하의 양. 표준 수소 전극: 1 M H+ 용액에 담긴 Pt전극과 1기압의 H2 기체로 구성된 전극. 기준 전극으로 사용한다. 표준 전지: 반응물과 생성물이 열역학적 표준 상태에 있는 전지. 표준 전지 전위: 표준 수소 전극의 환원 반쪽 반응의 전위를 기준으로 한 전위.