해피레포트 - 화학 전지와 전기 화학적 서열

카테고리 : 레포트 > 공학,기술계열 파일이름 :어는점 내림에 의한 분자량 결정 건민.hwp 문서분량 : 5 page 등록인 : cjfdnjs99 문서뷰어 : 한글뷰어프로그램 등록/수정일 : 13.03.14 / 13.03.14 구매평가 : 다운로드수 : 0 판매가격 : 500 원

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보고서설명
1. 목적 (Purpose) 화학물들 사이에 자발적으로 일어나는 전자 이동 반응을 이용하여 전기 에너지를 얻는 전지의 원리를 알아보고 세 가지 금속 이온의 전기화학적 서열을 확인한다.

본문일부/목차
1. 목적 (Purpose) 화학물들 사이에 자발적으로 일어나는 전자 이동 반응을 이용하여 전기 에너지를 얻는 전지의 원리를 알아보고 세 가지 금속 이온의 전기화학적 서열을 확인한다. 2. 원리 ( Introduction) (1) 산화 환원 반응 원자나 분자를 둘러싸고 있는 전자는 원자와 분자의 종류에 따라서 쉽게 떨어져 나가서 다른 원자나 분자로 옮겨가기도 한다. 이때 전자를 잃어버리는 분자는 산화 되었다고 하고 전자를 얻은 분자는 환원 되었다고 한다. 분자들 사이에서 자발적으로 일어나는 산화 환원 반응을 이용해서 금속선을 통하여 전자가 흘러가도록 만들면 전기 에너지를 제공하는 전지를 만들 수 있다. (2) 화학 전지의 원리 산화 환원 반응에서 이동하는 전자를 금속선을 통해 흐르는 전류로 만들기 위해서는 산화 환원 반응에서 이동하는 전자를 금속선을 통해 흐르는 전류로 만들기 위해서는 산화 반응과 환원 반응을 서로 분리한 반쪽 전지를 금속선으로 연결한 전지를 이용한다. 화합물이 전자를 잃어버리거나 얻을 경우에는 전하를 가진 이온이 만들어지기 때문에 대부분의 전지는 이온을 안정화시킬 수 있는 수용액에서 일어나는 반응을 이용한다. 반쪽 전지는 쉽게 이온화하여 산화 또는 환원될 수 있는 전해질 이 녹아있는 전해질 용액 속에 전자를 받아들이거나 내어줄 수 있는 금속 전극 을 넣은 것이다. 이렇게 구성한 전지의 한 쪽 반쪽 전지에서는 화합물이 산화되면서 빠져 나온 전자가 전극을 통하여 다른 반쪽 전지로 흘러가서 전극을 통하여 수용액 중의 화합물에 전달되어 환원 반응이 일어나게 된다 이때 산화 반응이 일어나는 전극을 산화 전극 환원 반응이 일어나는 전극을 환원 전극 이라고 부른다. 전자는 산화 전극에서 환원 전극 쪽으로 흘러가므로 반대로 전류는 환원 전극에서 산화 전극 쪽으로 흘러가게 된다. 이때 환원 전극이 산화 전극보다 전위가 더 높아서 환원 전극을 (+)극 산화 전극을 (-)극이라고 부르기도 한다. 아연판을 황산에 넣으면 반응하여 수소가 발생한다. Zn(s) + H2SO4(aq) --> ZnSO4( aq) + H2(g) 이 반응의 알짜 이온 반응식을 나타내면 다음과 같다. Zn(s) + 2H+ (aq) -> Zn2+ (aq) + H2(g) 아연이 수소보다 이온화 경향이 크므로 수소 이온에게 수소 이온에게 전자를 주고 양이온으로 되며, 수소 이온은 전자를 받아 수소 기체가 생긴다. 아연판 표면에서 아연은 산화되고 수소는 환원되는 것이다 만일 황산 속에 아연판과 구리판을 넣고 도선으로 연결하면 이번에는 아연판 표면에서 수소 이온과의 사이에 전자를 주고받는 게 아니라 아연이 구리보다 이온화 경향이 크므로 아연이 산화하여 양이온으로 되어 녹고 이 때 생긴 전자가 아연판에서 구리판으로 이동하여 구리판에 모인 전자를 수용액 속의 수소 이온이 받아 환원하여 수소 기체로 된다. (3) 환원 전위 산화 환원 반응의 척도는 전위차인데 전위차는 표준 수소 전극을 기준으로 하여 측정한다. 표준 수소 전극은 기압의 압력으로 유지되는 수소 기체와 평형을 이루고 있으면서 수소 이온(H+) 의 농도가 인 1.00 M 25oC 의 수용액 속에 백금전극으로 만든 전극이 설치되어 있는 것으로 다음과 같은 환원 반응이 일어난다. 2H+ ( aq, 1.00 M) + 2e- H2 ( g, 1.00 atm) Eo = 0.00 Volt 일반적으로 표준 수소 전극의 전위 Eo를 0.00 V 라고 정의하고 다른 전극과 표준 수소 전극을 연결한 전지에서 얻은 전위차를 그 전극의 환원 전위(reduction potential)이라고 하고 25oC 에서 측정한 환원 전위를 표준 환원 전위라고 한다. (4) 전위와 농도와의 관계 1)한 반쪽 전지에서의 전위와 농도와의 관계 aA + bB + ne- --> cC + dD Nernst equation :   where, Eo 이온들의 농도가 모두 씩 일 때의 전위 즉 표준 환원 전위 2)전지의 전압 cell 의 전위차 : Ecell = Ecathode ― Eanode (5) 농도차 전지 아연판을 이용한 각각 1.00M과 0.0100농도의 질산염 수용액 하에서의 농도차 전 지를 보면 이때 반응은 양 전극의 농도가 같아지려는 방향으로 진행된다. 여기서는 전자가 2개 관여하므로 가 된다.

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