화학실험 전기분해와 도금

목차

1)서론
2)실험 목적
3)실험 이론
4)실험 장치 및 방법
5)실험 결과
6)고찰
7)결론
8)첨부: 실험장치 사진

본문내용

3)실험 이론
전기 분해 반응을 일으키기 위해서는 화학 전지와 마찬가지로 염다리로 연결된 두 개의 반쪽 전지로 구성된 전기 분해 전지(electrolytic cell)를 만들어야 한다. 외부에서 전류를 흘려주지 않으면 환원력이 큰 물질이 들어있는 전극에서 산화력이 큰 물질이 들어있는 전극으로 전류가 흐르겠지만, 반대 방향으로 전류가 흐르도록 외부에서 전류를 강제로 흘려주면 환원력이 더 큰 물질이 오히려 환원되고, 산화력이 더 큰 물질은 산화되는 반응이 비자발적으로 일어나게 된다. 이런 반응이 일어나도록 하기 위해서는 자발적인 반응에 의하여 두 전극에 만들어지는 전위차보다 더 큰 전위차를 가진 전류를 흘려주어야 하고, 반응이 진행된 정도는 흘려주는 전류의 양에 의해서 결정된다.
이런 반응을 이용하면 용액 속의 금속 이온이 환원되어서 전극의 표면에 코팅이 되거나, 전기 활성 물질(electroactive substance)이 환원되어 용액 속에 녹아있거나, 기체 상태가 되어서 용액 밖으로 빠져 나오기도 한다. 금속을 전극 표면에 코팅하는 전기 도금(electroplating)은 산업적으로 유용할 뿐만 아니라 생활용품의 품질을 향상시키는 데에도 많이 사용된다.
구리 이온이 녹아 있는 용액에 아연 조각을 넣으면 구리 이온은 환원되고 아연이 산화되는 반응이 자발적으로 일어난다. 그러나 아연 용액에 구리 조각을 넣으면 아무런 반응이 일어나지 않는다. 이때 용액에 흑연 막대기를 담그고, 충분히 높은 전압의 직류 전원의 (-)극을 구리 조각에 연결하고, (+)극을 흑연 막대에 연결하면 구리 조각으로 전자가 흘러가기 때문에 용액 속의 아연이 환원되어 구리 표면에 석출(electrodeposition)된다. 이때 흑연 막대에서는 전자가 직류 전원으로 흘러가야 하기 때문에 물이 산화되어 산소가 발생하게 되고, 용액 속에서는 하이드로늄 이온이 남게 된다. 구리 조각과 흑연 막대를 두 개의 서로 떨어진 용액에 담그고 두 전극을 염다리로 연결해도 같은 반응이 진행된다.
이때 구리 조각에 석출되는 아연의 무게는 패러데이의 법칙에 따라 전극을 통하여 흘려준 전기량에 비례한다. 전기량은 흔히 전자 1몰이 가지고 있는 전기량인 96,485C(쿨롱)을 나타내는 F(패러데이)를 이용해서 나타낸다.

참고 자료

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