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Index & Contents

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[화학실험보고서] 화학전지

 

실험목적

산화 환원 반응에 동반하는 전자의 흐름을 이용하여 만들어진 전지의 기본 원리를 이해하여 전지의 전위차와 산화 환원력, 산화 환원 반응의 평형상수 등과의 관계를 알아본다.

 

실험원리

산화 환원 반응

산화(oxidation)

환원(reduction)

전자의 이동에 의한 정의

어떤 원자가 전자를

잃어버리는 반응

어떤 원자가 전자를

얻는 반응

산소의 결합이나

분리에 의한 정의

산소가 다른 원소 또는

화합물과 결합하는 반응

산화물이 산소를 잃는 반응

 

≫ 산화 환원 반응은 전자를 내어주는 환원제와 전자를 받아들이는 산화제의 쌍의 작용 으로 일어남 (→잃고 얻는 전자 수는 동일)

≫ 산화 환원 반응의 척도 : 전위차 (표준 수소 반쪽 전지를 기준으로 측정)

표준 수소 전극 : 백금 전극을 사용하여 1M의 H+수용액과 접촉하고 있는 1기압 H2기체로 이루 어진 반쪽전지가 나타내는 전위차를 0.00V로 정하는 것 , 모든 표준 전극 전위의 기준이 된다.

2H+(aq,1M) +2e+ → H2(g, 1atm), E°〓 0.00V

 

화학 전지 - 자발적으로 일어나는 산화 환원반응으로 인하여 생기는 전자의 이동을 이용하여 전류를 얻는 장치 ( 화학에너지 → 전기에너지 )

 

(-)극

전자를 내놓는 산화 반응이 일어남

전극 : 이온화 경향이 큰 금속

(+)극

전자를 얻는 환원 반응이 일어남

전극 : 이온화 경향이 작은 금속이나 탄소 막대

 

 

산화 환원 반응의 자발성 - 산화 환원 반응의 표준 전극 전위 E°의 값이 (+)이면 정반응이 자발적으로 진행되고, (-)이면 역반응이 자발적으로 진행된다. 또한 E°의 값이 (+)이면 그 값이 클수록 쉽게 환원될 수 있는(이온화 경향이 작은)금속이며, (-)값이면 수소보다 산화반응이 일어나기 쉽다는 것이다.

 

ΔEcell 〓 ΔEcathode - ΔEanode

ΔEell ` 0 → 자발적인 반응

ΔEell ` 0 → 비자발적인 반응

 

금속의 이온화 경향

 

K ` Ca ` Na ` Mg ` Al ` Zn ` Fe ` Ni ` Sn ` Pb ` (H) ` Cu ` Hg ` Ag ` Pt ` Au

이온화 경향이 크다.

이온화 경향이 작다.

양이온이 되기 쉽다.

음이온이 되기 쉽다.

산화되기 쉽다.

환원되기 쉽다.

Nernst방정식 - 비표준 상태에서 반응물, 생성물의 농도와 전지…(생략)

 

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