예비보고서 - 실험 19. 전기 분해와 도금1. Purpose전기에너지를 이용해서 일어나는 화학 반응에 대해 알아보고, 이를 통한 전기도금을 행한다.2. Theory2.1. 산화-환원 반응(1) 산화와 환원① 산화 : 전자를 잃는 반응(=산소를 얻는 반응, 수소를 잃는 반응). 산화수 증가.② 환원 : 전자를 얻는 반응(=산소를 잃는 반응, 수소를 얻는 반응). 산화수 감소.(3) 산화제와 환원제① 산화제 : 산화수가 높은 물질, 비금속 원소, 상대적으로 산화력이 큼② 환원제 : 산화수가 낮은 물질, 금속 원소, 상대적으로 환원력이 큼2.2. 전기분해(electrolysis)(1) 전기분해의 정의: 전극을 통해서 전원에서 공급되는 전류에 의해 일어나는 비자발적 화학 반응. 자발적인 화학 반응에서 전류가 발생하는 화학 전지의 경우와는 반대가 됨.(2) 전기분해장치① 형태 : 서로 연결된 한 쌍의 반쪽전지가 직류 전원에 연결된 형태② 전기에너지의 공급에 따른 반응· 외부에서 전류가 공급되지 않을 때: 전류는 환원력이 큰 쪽에서 산화력이 큰 쪽으로 흐름. 자발적.· 외부에서 전류가 공급될 때: 전류는 산화력이 큰 쪽에서 환원력이 큰 쪽으로 흐름. 비자발적.→ 자발적인 반응에 의하여 두 전극에 만들어지는 전위차보다 더 큰 전위차를 가진 전류를 흘려주면 일어날 수 있음.(3) 반쪽 전지(Half cell)① 정의· 산화반응(Oxidation)과 환원반응(Reduction)을 서로 분리한 전극들 중 한쪽.· 쉽게 이온화하여 산화 또는 환원될 수 있는 전해질(electrolyte)을 녹인 용액 속에 전자를 받아들이거나 내어줄 수 있는 전극(electrode)을 넣은 것. 전극으로는 일반적으로 금속이나 탄소막대 등의 도체가 사용된다.② 산화전극(anode)? 정의 - 산화가 일어나는 쪽의 전극. 금속이 양이온으로 바뀌면서 전자를 내놓는다.? 다른 명칭 : Working Electrode(정극)③ 환원전극(cathode)? 정의 - 환원이 일어나는 쪽의 전극. 수용액 속의 양이온이 전자를 받아 금속원자로 바뀌면서 전자를 흡수한다.? 다른 명칭 : Counter Electrode(부극)④ 전자 · 전류의 방향· 전자 : 산화전극 → 환원전극전자는 전해질 용액을 통과하지 못한다.· 전류 : 환원전극 → 산화전극(4) 전기분해에 의한 반응의 예: 전기 도금(전극의 표면에 대한 금속코팅 = electroplating), 전기활성물질(electroactive substance)의 환원과 그에 따른 기체발생(5) 전기분해에 의해 석출되는 물질의 양적 관계① 전기분해에 의해 전극에서 생성되는 물질의 양은 통해준 전하량에 비례② 1F 통과시의 석출 질량= 1당량(equivalent)에 해당하는 물질= 원자량 / 이온의 전하수③ 단위 : 1F(faraday) = 96485C = 전자 1mole 의 전하량2.3. 실제로 행하는 실험0.1M CuSO4(황산구리) 수용액에 서로 연결시킨 황산조각과 탄소전극이 잠기도록 한 후, 전류를 흐르도록 하여 전기분해가 일어나도록 한다.3. Apparatus & Chemicals3.1. 실험기구
