개요 전해(전기분해)전지 볼타 또는 갈바니 전지 전기 전도 전극 용융된 염화나트륨의 전기분해

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2 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

3 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

4 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

5 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

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

7 18-01 전기전도

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

9 18-02 전극

10 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.

11 18-03 용융된 염화나트륨의 전기분해

12 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.

13 18-04 염화나트륨 수용액의 전기분해

14 그림 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.

15 18-05 전기분해의 패러데이 법칙

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17 18-06 전지의 산업적 응용

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

19 18-07 간단한 볼타 전지의 구조

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

21 18-08 아연-구리 전지

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23 18-09 표준수소전극

24 그림 표준 수소 전극 (SHE).

25 18-10 Zn-SHE 전지

26 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.

27 18-11 표준전극전위

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29 18-12 표준전극전위의 활용

30 18-13 다른 종류의 반쪽전지 반응에 적용되는 표준전극전위

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32 18-14 Nernst 방정식

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34 18-15 전기화학전지를 이용한 농도 결정법

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

36 E0전지, ΔG0, K 와의 관계

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

38 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.

39 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.

40 요약 쿨롱: 전기 전하의 단위. 1초 동안에 1 암페어가 한점을 흘렀을 때의 전하량을 말한다.
패러데이: 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.