전해조

Electrolytic cell
19세기 산수소 제조용 전해조

전해전지는 외부 전기 에너지원(두 전극 사이에 인가되는 전압)을 이용하여 화학반응을 일으키는 전기화학전지입니다.이는 전기 에너지원이자 배터리의 기초가 되는 갈바닉 셀과는 대조적입니다.갈바닉 셀에서 일어나는 순 반응은 자발적 반응이다. 즉, 깁스 자유 에너지는 음으로 유지되는 반면, 전해 셀에서 일어나는 순 반응은 이 자발적 반응의 반대이다. 즉, 깁스 자유 에너지는 [1][2]양이다.

원칙

전해셀은 외부전압에 의해 전류가 셀을 통과하여 비순간 화학반응이 진행된다.갈바닉 셀에서는, 자발적인 화학 반응의 진행에 의해서 전류가 흐르게 된다.평형전기화학셀은 전해전지와 갈바닉셀 사이에 존재한다.전류를 외부 회로를 통해 밀어내는 자발적 반응의 경향은 전류가 흐르지 않도록 역기전력에 의해 정확하게 균형을 잡습니다.이 역기전력이 증가하면 셀이 전해전지가 되고 감소하면 셀이 갈바닉셀이 [3]된다.

전해전지는 전해질과 2개의 전극(음극 및 양극)의 3가지 성분을 가진다.전해질은 일반적으로 이온이 용해되는 물이나 다른 용제의 용액입니다.염화나트륨과 같은 용융염도 전해질 역할을 할 수 있다.전극에 인가된 외부 전압에 의해 구동될 때 전해질 내의 이온은 반대 전하의 전극으로 끌어당겨 전하 전달(파라다이나 레독스라고도 함) 반응이 일어날 수 있습니다.정확한 극성과 충분한 크기의 외부 전위(즉, 전압)가 있어야 전해전지가 용액에서 정상적으로 안정되거나 비활성인 화합물을 분해할 수 있다.제공된 전기 에너지는 화학 반응을 일으킬 수 있습니다. 그렇지 않으면 자연적으로 발생하지 않을 것입니다.

Michael Faraday는 셀의 캐티온(은 이온+
 Ag와 같은 양이온)이 셀 내에서 흐르는 전극으로 셀의 음극은 그 전극에서 나오는 전자(음전하)와 반응함으로써 감소한다고 정의했다.마찬가지로 그는 양극을 음이온(염화물 이온−
 Cl 등 음이온)이 세포 내에서 흐르는 전극으로 정의해 전극에 전자를 퇴적시켜 산화시켰다.전기 회로를 형성하는 갈바닉 셀(또는 배터리)의 전극에 연결된 외부 와이어에 대해 음극은 양극이고 양극은 음극입니다.따라서 갈바닉 셀의 경우 외부 회로를 통해 음극에서 양극으로 양의 전류가 흐릅니다.

적용들

인디애나폴리스 어린이 박물관의 키드 선장의 대포에 사용된 전해 감소 과정을 묘사한 동영상

전해 세포는 종종 화학 화합물을 분해하는 데 사용됩니다. 전기 분해라고 불리는 과정 - 그리스어 용융은 분해하는 것을 의미합니다.전기 분해의 중요한 예로는 물을 수소와 산소로, 보크사이트를 알루미늄과 다른 화학 물질로 분해하는 것이 있습니다.전기 도금(예를 들어 구리, 은, 니켈 또는 크롬)은 전해전지를 사용하여 이루어집니다.전기분해는 직류(DC)를 사용하는 기술이다.

상업적으로 전해전지는 여러 비철금속의 전기정련 및 전기로잉에 사용된다.거의 모든 고순도 알루미늄, 구리, 아연 및 납은 산업적으로 전해 전지에서 생산됩니다.

이미 기술한 바와 같이, 물, 특히 이온이 첨가되었을 때(염수 또는 산성수)는 전해될 수 있다(전기분해된다).외부 전압원에 의해 구동되면 H이온이+
 음극으로 흘러 전자와 결합하여 환원 반응으로 수소가스를 생성한다.마찬가지로−
 산화반응에서 OH이온이 양극으로 흘러 전자와 H이온을+
 방출하여 산소가스를 생성한다.

용융 염화나트륨은 염분에 전류가 흐르면 양극이 염화 이온(Cl−
)을 염소 가스로 산화시켜 전자를 양극으로 방출한다.마찬가지로 음극은 나트륨 이온(Na)을+
 감소시킵니다. 나트륨 이온은 음극에서 전자를 받아 음극에 나트륨 금속으로 축적됩니다.

물에 녹은 NaCl도 전해질 수 있다.양극은 염화 이온(Cl−
)을 산화시켜 Cl2 가스를 생성한다.그러나 음극에서는 나트륨 이온이 나트륨 금속으로 환원되는 대신 물 분자가 수산화 이온(OH−
)과 수소가스(H2)로 환원된다.전기 분해의 전체적인 결과는 염소 가스, 수소 및 수산화나트륨(NaOH) 수용액의 생산입니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Harris, Daniel C. (2010년)정량적 화학 분석.(제8판).뉴욕: W. H. Freeman and Company. 페이지 GL7. ISBN 978-1429263092
  2. ^ 스쿠그, 더글러스 A;웨스트, 도널드 M., 홀러, F. 제임스, 크라우치, 스탠리 R. (2014년)분석 화학의 기초. (9일자)Belmont: Brooks/Cole, Cengage Learning. 페이지 446-449. ISBN978-0-495-55828-6
  3. ^ Mortimer, Robert (2008년.물리화학 (제3판)엘세비어 학술 출판사, 페이지 354ISBN 978-0-12-370617-1