Transcript 전기분해

제 9 장 전기화학
9.1 금속과 전해질 전도
그림 9.1 전극의 산화-환원반응으로 그
들을 에워싸고 있는 이온층의 이온들이
제거된다. 이 이온들이 다른것에 의해
대체될때 용액 son 이온의 알짜 흐름이
점차 생긴다. 이때 양이온은 음극쪽으
로 이동하고 음이온은 양극쪽으로 이동
한다.
산화-환원반응들이 일어날 때 전체 반응은 외부회로의 도선을 통해 전자의 흐름이 일어나고
용액내에서는 이온의 흐름이 일어난다. 양이온이 음극(-)으로의 이동과 음이온이 양극(+)으
로의 이동의 이온들의 흐름을 전해질전도(electrolytic conduction)이라 함
9.2 전기분해
전기분해(electrolysis): 전해질전도 동안에 전극에서 일어나는 화학반응
전기분해장치(electrolysis cell), 전해전지(electrolytic cell): 전기분해반응이 일어나는 장
치
전해(electrolyze): 어떤 물질이 전기분해 될때 그 물질
양극 2Cl- (l) → Cl2
음극 Na+
(l)
(g)
+ 2e- (산화)
+ e- → Na
2Na+ (l) + 2Cl- (l) → Cl2
(l)
(환원)
(g)
+ 2Na (l)
그림 9.3 용융 NaCl의 전기분해
9.2 전기분해
NaBr 수용액의 전기분해
양극 2Br- (aq) → Br2
(aq)
+ 2e-
음극 2H2O (l) + 2e- → H2 (g) + 2OH-(aq)
2Br- (aq) + 2H2O (l) → Br2
(aq)
+ H2 (g) + 2OH-(aq)
9.3 전기분해의 정량적 해석
Michael Faraday는 전기분해하는 동안 흘려준 전기량과 생성된 화학적 변화량과의 관계설명
Ag+(aq) + e- → Ag
(s)
Ag 1mol이 생성되기 위해 음극에 의해 전자 1mol 공급
1mol e- = 96,500C
1암페어(1A)의 전류가 1초(1S) 동안 어떤 점을 통과했을때 전기전하는 1쿨롱(1C)
예제 9.1 전기분해 정량적 문제
9.4 갈바니전지
칸막이를 분리시켜 산화와 환
원반응들을 다른 방에서 진행
시켜 자발적 전자전달반응이
일어나게 할 수 있음. 이때 각
방은 반전지(half-cell) 라함
그림 9.14 아래 반응이 일어나는 갈바니 전지
Zn
(s)
+ Cu
2+
(aq)
→ Zn
2+
(aq)
+ Cu
(s)
(a) 염다리는 (b)의 다공성 분리대 역할을 한다.
이들은 전기적 중성이 유지되게 전극반응을 일으킨다.
갈바니전지 표현
만약 반전지(half-cell)의 농도가 1.00M 이라면
Zn(s) l Zn2+(1.00M) ll Cu2+(1.00M) l Cu(s)
9.9 전지전위에 미치는 농도 영향: Nernst식
어전 반응의 자유에너지 변화는 온도, 반응물, 생성물의 농도에 따라 변하므로
△G = △Go + RT ln Q
△G = △Go + 2.303 RT ln Q
△G=-nFE이므로(page 354 식 9.6)
-nFE = -nFEo + 2.303 RT ln Q
Eo = E -
2.303 RT
nF
logQ
25℃ 에서 2.303RT/F는 0.0592V 이므로
E = Eo -
0.0592 V
n
logQ