일반화학 및 실험 - 화학전지와 전기화학적 서열 보고서
[목차]
1. 실험목적
2. 실험 이론
3. 시약 및 기구
4. 실험 과정
5. 실험 결과
6. 토의
1.실험목적
화합물들 사이에 자발적으로 일어나는 전자 이동 반응을 이용하여 전기 에너지를 얻는 전지의 원리를 알아보고 몇 가지 금속 이온의 전기화학적 서열을 확인한다.
2. 실험 이론
-전위
전극의 전위를 나타내기 위해서 많이 사용되는 기준 전극으로 표준 수소 전극 (standard hydrogen electrode)이 있다. 표준 수소 전극은 1기압의 압력으로 유지되는 수소 기체와 평형을 이루고 있으면서 수소 이온의 농도가 1.0 M인 25°C의 수용액 속에 백금 금속으로 만든 전극이 설치되어 있는 것으로 다음과 같은 환원 반응이 일어난다.
2H+ (1.0 M) + 2e- H2 (1기압) Eo = 0.00 V
일반적으로 표준 수소 전극의 전위 E°를 0.00 V라고 정의하고, 다른 전극과 표준 수소 전극을 연결한 전지에서 얻은 전위차를 그 전극의 환원 전위 (reduction potential)라고 하고, 25°C 에서 측정한 환원 전위를 표준 환원 전위라고 한다. 전지의 전압은 두 전극 각각의 반쪽 전위가 나타내는 전위차이다.
Zn2+(aq) + 2e- → Zn(s)
Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)
Pb2+(aq) + 2e- → Pb(s)
-화학전지
전체 반응 Zn(s) + Cu2+(aq) →Cu(s) + Zn2+(aq)
반쪽 반응 (-)극: Zn(s) →Zn2+(aq) + 2e-,
(+)극: Cu2+(aq) + 2e- →Cu(s)
-염다리
전지가 일을 하기 위해서는 양쪽의 용액, 즉 반쪽전지가 전기적으로 중성을 유지해야 한다. 다니엘 전지와 같이 아연이 산화될 때 전극 주변에 Zn2+가 생겨 전하균형을 위해 음이온이 필요하다. 마찬가지로 Cu2+ 이온이 환원될 때, 용액에 SO42- 이온만 남게되어 중성을 유지하기 위해 양이온이 필요하다. 따라서 염다리는 산화되는 전극으로는 Cl-이, 환원되는 전극위 용액으로는 K+가 이동하여 전기적인 중성을 유지시켜주면서 용액이 직접 섞이지 않도록 하는 역할을 한다.
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