18.10
볼타 전지에서 자발적인 산화환원 반응은 화학 에너지를 전기 에너지로 변환시킵니다. 또는 외부 전기 에너지로 전해조에서 일어나는 전기분해라고 불리는 과정에서 자발적인 산화반응을 유도합니다. 전해조에는 산화용 양극과 환원용 음극이 있습니다.
하지만, 음전하의 양극이 전자의 원천인 볼타 전지와는 달리, 전해조는 배터리처럼 외부 전자의 원천을 가지고 있습니다. 배터리는 양극 단자에 연결된 양극에서 전자를 끌어와 음극 단자에 연결된 음극으로 보냅니다. 따라서 전자는 양극 단자에서 외부 동력원의 음극 단자로 흐릅니다.
전기분해는 이온 화합물을 구성 요소로 분리하는 데 사용됩니다. 용해 또는 수성 상태에서 요소 이온들은 자유롭게 전기를 전도합니다. 섭씨734 도 의 온도에서 녹는 브롬화칼륨을 생각해 보세요.
여기서 브롬화 이온과 칼륨 이온은 각각 산화 상태가 가장 낮거나 가장 높은 상태에 있습니다. 전원이 흐를 때 브롬 이온은 양극에서 브롬 기체로 산화되고 칼륨 이온은 음극에서 고체 칼륨으로 환원합니다. 요오드화나트륨과 브롬화 칼륨과 같은 용융된 이온 혼합물에서는 표준 전극 전위를 사용하여 어떤 물질이 반응할지 예측할 수 있습니다.
일반적으로 전극 전위가 낮은 음이온이 산화되고 전극 전위가 높은 양이온이 환원합니다. 흥미롭게도 수용성 브롬화 칼륨의 전기분해에서는 물의 전기분해 가능성 때문에 녹은 소금과는 다른 생성물을 생성합니다. 따라서 각 전극에서 두 가지 반응이 일어날 수 있습니다.
즉, 양극에서 브롬화 이온 또는 물의 산화 반응 및 음극에서 칼륨 이온 또는 물의 환원 반응입니다. 전극 전위가 낮을 경우 브롬화 이온이 브롬으로 산화되는 과정이 바람직하며 물의 양의 전극 전위가 많을수록 수소 기체로의 환원을 유도합니다. 반반응의 화학양론 측정법을 사용하여 전기분해 중에 생성되거나 소비되는 물질의 양을 계산할 수 있습니다.
예를 들어 용융된 브롬화 칼륨의 전기분해에서는 하나의 전자를 사용하여 칼륨 원자를 생성합니다. 따라서 통과하는 전자 일 몰이나 96, 485 쿨롱에 대해 전지는 일 몰 또는 거의 39그램의 고체 칼륨을 생성합니다.
저작권 © 2026 MyJoVE Corporation. 모든 권리 보유.