[서울대학교 일반화학실험] 화학전지

소개

화학전지 소스입니다.

목차

없음

본문내용

① 화학 전지
화학 전지 (Chemical Cell) 란 산화․환원 반응이 서로 일어날 수 있는 두 개의 물질 (일반적으로 금속만을 생각하지만 반드시 금속일 필요는 없다.) 을 하나 또는 서로 연결된 두 개의 계에 각각 두고 두 물질 사이를 연결한 것을 말한다. 이러한 화학 전지는 두 가지 이상의 물질이 서로 산화․환원 반응을 일으키는 동안에 발생하는 화학적 포텐셜을 기전력이라는 에너지의 형태로 바꾸어 사용하는 것이다. 이 때 산화 반응이 일어나는 극을 양극이라고 하고 환원 반응이 일어나는 극을 음극이라고 한다.

② 기전력과 표준 환원 전위
화학 전지의 기전력을 나타내는 방법으로 흔히 쓰이는 것이 표준 환원 전위(표준전극 전위)이다. 이것은 표준 상태에서 수소 환원 작용을 0 이라는 기준 전위로 잡아서 나타낼 수 있는 다른 환원 반응들의 전위이다. 여기서 표준 상태란, 모든 용질과 기체의 활동도가 1 일 때이지만, 여기서는 각 용액의 농도가 1M, 각 기체의 압력이 1atm, 온도는 보통 25℃일 때를 말한다. 양극의 표준 환원 전위값을 알고 있으면 그 전지의 기전력은 다음 식을 이용하여 구할 수 있다.

= 환원전위 + 산화전위

③ 네른스트 식 (Nernst equation)
보통의 화학 전지가 항상 표준 상태를 만족하는 것은 아니다. 이러한 경우, Nernst방정식이라는 전기 화학적 방정식을 이용하여 반응의 전위, 즉 전지의 기전력 값을 구할수 있다.
( F(페러데이 상수) = 96485 C mol-1 )
온도를 25℃라고 두면 위의 식은 다음과 같은 형태로 변환시킬 수 있다.

여기서, Q는 반응비(reaction quotient)를 나타내는데, 반응비는 반응 혼합물의 농도나 기체 압력이 주어진 어떤 순간에서의 값들로 정의되고, 그 형태는 평형 상수꼴과 같다. 그러므로 다음과 같은 반응을 가정할 때, 이 반응의 전위는 Nernst식에 의해 다음과 같이 쓸 수 있다.


여기서는 앞에서 말한 표준 환원 전위를 말한다.

④ 용해도 곱 상수 ( Ksp , Solubility product )
난용성 염의 포화 용액에서의 양이온과 음이온의 농도 곱 (분석농도 곱). 이 값은 온도에 의해서 결정되는 조건 상수이며, AmXn 형 염에서는

이와 같은 형태로 나타난다. 이는 고상(固相)의 활동도를 1 로 놓은 불안정도 상수라고 볼 수 있다. 이온의 침전 조건을 정하는 데에는 중요한 지표가 된다. 용해도곱은 분석농도의 곱이므로 난용성 염인 경우에만 큰 의의를 지닌다

참고자료

· ① 텍스트화학2, 디딤돌, 김영순 심국석등 p200
· ② 표준일반화학실험 제 5 개정판 (대한화학회 편저)
· ③ chem1.snu.ac.kr/~chemlab
· ④ 네이버 지식 IN