화학전지

목차

I. Abstract

II. Introduction
1. 화학전지
2. 표준 전위
3. 네른스트 식

III. Data and Results & Discussion
1. 실험 1
2. 실험 2
3. 실험 3

IV. Conclusion
1. 전기화학의 실험적 확인
2. 네른스트 식의 적용

V. Reference

VI. Homework
1. 금속 M1과 M2, 각각의 금속의 염인 M1X1, M2X2를 이용하여 아래와 같은 전지를 구상하였다. 이 때 외부 회로에서 전위를 측정하니 1.10V가 측정되었다. (측정온도는 298K이며 금속 M1의 표준 환원전위의 값은 -0.76V이다.) M1lM12+ (1.0M) ll M22+(1.0M) l M2
2. Quinhydrone 전극은 1921년에 pH를 측정할 목적으로 도입되어졌다. Pt(s) l Quinone(aq) & Hydroquinone(aq)의 1:1 몰비 l 알고자하는 pH l Cl- (0.5M) l Hg2Cl2(s) l Hg(l) l Pt(s) pH를 측정하고자 하는 용액을 왼쪽 반쪽 전지에 놓는다. 그용액에는 또한 quinone과 hydroquinone의 몰비가 1:1로 들어가 있다. 반쪽 전지의 반응식은 다음과 같다. Quinone + 2H+ + 2e- -> Hydroquinone
3. 이차 전지는 한번 사용하고 버리는 일차 전지와는 다르게 사용후에도 다시 충전과정을 거쳐 여러번의 재사용이 가능한 전지를 말한다. 개 중 리튬기반 이차전지는 뛰어난 효율성과 작은 부피와 가벼움으로 인해 여러 곳에서 사용되어지고 있어 그 효율성에 대한 공로를 인정받아 2019년 노벨 화학상을 수상하게 되었다.

본문내용

I. Abstract
본 보고서에서는 먼저 이온의 농도에 따른 전기전도도를 실험으로 확인하여 전기화학의 기본 원리를 습득한다. 또한 금속과 금속 이온 간의 반응을 살펴보며 표준 전위 및 전기화학적 서열의 이론을 실험적으로 확인한다. 실제로 화학전지를 구성하고 각각의 전압을 측정함으로써, 표준 전지 전위의 계산 및 화학전지 전반의 산화 환원 원리에 대해 이해하고 나아가 네른스트 식을 적용함으로써 이론값과 실험값을 비교해본다.

II. Introduction
1. 화학전지
(1) 볼타 전지
18세기 후반 이탈리아의 과학자 Luigi Galvani가 죽은 개구리의 근육에 전하를 띠는 막대를 갖다 대니 근육이 움직이는 것을 관찰하는 것을 처음 발견했다. 이에 영감을 받은 이탈리아인 Alessandro Volta는 두 금속 사이에서 전기가 발생한다고 생각하고, 서로 다른 두 금속 사이에 염화 쇼듐 용액에 적신 종이를 끼우는 것을 반복하여 디스크를 만들었다. 실제로 이 디스크 더미에서 전기가 발생했고, 이 기구는 ‘볼타 전지’라고 불리는 최초의 축전지가 되었다.
(2) 갈바니 전지
일반적으로 전기화학전지(electrochemical cell)은 자발적인 화학 반응을 이용해 전류를 생산하는 갈바니 전지(galvanic cell)과 전류를 흘려주어 전기분해를 발생시키는 전해 전지(electrolytic cell)로 크게 나누어 볼 수 있다. 갈바니 전지는 산화 환원 반응을 이용하는 화학전지로, 두 개의 전극(electrode)과 전해질(electrolyte)로 구성되어 있다. 전극 중 산화가 일어나는 전극을 산화전극(anode)라고, 환원이 일어나는 전극을 환원전극(cathode)라고 한다. 산화 전극에서는 산화 반쪽 반응이 일어나서 전자가 방출되는데, 이 방출되는 전자가 회로를 통해 환원전극으로 전달된다. 환원 전극에서는 이 전자로 환원 반쪽 반응을 발생시킨다.

참고 자료

Atkins, Jones, and Laverman. 『화학의 원리 5판』, 김관 외, 자유아카데미, 2012.
김희준, 『일반화학실험』, 자유아카데미, 2010.
Harris, Daniel C. 『분석화학 9판』, 강용철 외, 자유아카데미, 2017.