전공기초실험2 화학전지와 열역학 결과보고서

소개

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목차

1. 실험 제목

2. 실험 목적

3. 실험 이론
(1) 산화-환원 반응
(2) 화학전지
(3) 화학전지의 원리
(4) 전극 전위
(5) 표준전지전위
(6) 네른스트 방정식

4. 실험 방법
(1) 시약
(2) 기구
(3) Flow Chart

5. 실험결과
(1) 용액 제조
(2) 이론적 전위차 (Nernst식 이용)
(3) 전위차 측정값

6. 결론 및 고찰

7. 사용 기호

본문내용

2. 실험 제목 : 화학전지와 열역학
3. 실험 목적 : 산화-환원 반응을 이용한 다니엘 전지를 만들어 보고 이를 통해 실생활에 쓰이는 전지에 대해 이해하자.
4. 실험 이론
(1) 산화-환원 반응
: 원자의 산화수가 달라지는 반응. 물질 간의 전자이동으로 산화와 환원 반응은 동시에 일어남. 전자를 잃은 쪽은 산화수가 증가하고 산화되며, 전자를 얻은 쪽은 산화수가 줄어들고 환원된다. 이 때 잃은 전자수와 얻은 전자 수는 항상 같다.
(2) 화학전지
: 산화-환원 반응이 일어날 때 발생하는 에너지를 전기에너지로 바꾸는 장치이다.
① 갈바니 전지(볼타 전지)
자발적인 산화-환원 반응을 이용하여 전기를 발생시키는 실험장치를 갈바니 전지(Galvanic cell) 또는 볼타 전지(voltanic cell)라 부른다. 외부에서 전류를 흘려 주어도 재생되지 않는 1차 전지에 해당한다.
② 다니엘 전지
볼타 전지에서 수소 기체가 발생하여 전압이 떨어지는 분극 현상을 방지하기 위해 고안되었다. 다니엘 전지는 두 개의 반쪽 전지로 이루어져 있으며, 황산아연 수용액에 아연 전극을, 황산구리(II) 수용액에 구리 전극을 넣고 염다리로 연결한 전지이다. 다니엘 전지에서, 전극에서 일어나는 산화와 환원 반응인 반쪽 전지반응은 이와 같다.
(－)극 (Zn판, 산화 전극) : Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-
(＋)극 (Cu판, 환원 전극) : Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)

전체 반응 : Cu2+(aq) + Zn(s) → Zn2+(aq) + Cu(s)
이온화 경향이 큰 Zn이 Zn2+으로 산화되면서 나온 전자는 도선을 통하여 Cu판으로 이동하므로 전류가 흐른다. Cu판에서는 Cu2+이 전자를 받아 석출된다. Zn판은 산화되어 Zn2+으로 녹아 들어가므로 점점 가벼워지고, Cu판은 용액 속의 Cu2+이 환원되어 Cu로 석출되므로 점점 무거워진다.

참고자료

· 화학교재연구회, 재미있는 일반화학실험, 사이플러스(2010), p212(산화-환원반응),
· 일반화학2(제 7판) / Bread, Jespersen, Hyslop / WILEY 자유아카데미 / 890p-901p / 화학전지 / 갈바니 전지(볼타 전지), 분극 현상, 화학전지의 원리
· https://en.wikipedia.org/wiki/Salt_bridge
· https://en.wikipedia.org/wiki/Ion#Ionization_potential
· https://en.wikipedia.org/wiki/Electrode_potential
· 화학교재연구회, 재미있는 일반화학실험, 사이플러스(2010), p213(표준전지전위)
· https://en.wikipedia.org/wiki/Reduction_potential
· 김승재⋅서성규, 기기분석, 동화기술(2002), pp45 (네른스트 식)
· https://en.wikipedia.org/wiki/Potassium_chloride
· https://en.wikipedia.org/wiki/Zinc_sulfate
· https://en.wikipedia.org/wiki/Copper(II)_sulfate
· https://en.wikipedia.org/wiki/Iron(II)_sulfate
· 일반화학2(제 7판) / Bread, Jespersen, Hyslop / WILEY 자유아카데미 / 890p-901p / 전기화학 / 갈바니 전지(볼타 전지), , 표준 환원 전위