[공학,기술]실험보고서 - 전기 분해 실험

실험보고서 - 전기 분해 실험

1. 실험목적

전기 분해는 물질에 전기 에너지를 가하여 산화,환원 반응이 일어나도록 하는 것으로 이번 실험은 황산구리 수용액에 전류를 가해 환원되어 석출되는 구리의 양과 전하의 양을 알 수 있다.

2. 실험원리

(1) 전기 분해

자발적으로 산화환원반응이 일어나지 않는 경우 전기에너지를 이용하여 비자발적인 반응을 일으키는 것을 전기분해라고 한다. 전기분해 시에 (-)극에서는 (+)이온이 환원되고, (+)극에서는 (-)이온이 산화된다. 공업적으로는 금속의 도금, 알루미늄의 제련, 구리의 정제, 다운스(Downs) 공정(용융 암염의 전기분해) 등에 널리 이용되고 있다.

(2) 산화와 환원

산화 - 전자를 잃는 것
환원 - 전자를 얻는 것

(3) 황산구리 수용액 속의 이온의 이동

황산구리 :
황산구리의 이온화 : ,
물 :
물의 이온화 : ,
(-) 와 중에서 이온화 경향이 구리가 작기 때문에 구리가 반응한다.
(-) + 〓`
(+) 와 중에서 이온화 경향이 작은 가 반응.
(+) 〓`

(4) 이온화 경향 [ionization tendency]

금속이 액체, 특히 물과 접촉하였을 때 양이온이 되고자 하는 경향.
`주요한 원소에 대한 이온화 경향`
산화 환원
K ` Ca ` Na ` Mg ` Zn ` Fe ` Co ` Pb ` (H) ` Cu ` Hg ` Ag ` Au.
예를 들어 철못을 황산구리용액에 담그면 구리가 부착하는데, 이것은 이온화 경향…

(5) 생성된 구리의 질량계산법

1) 암페어는 매초 흐른 1쿨롱의 전하이므로 환원전극으로부터 용액을 통하여 흐른 전하의 총 쿨롱수는 전류에 초수를 곱해야 한다.

2) 1 mol의 전자는 1페러데이, 즉 96,485 쿨롱의 전하를 운반하기 때문에 전하를 운반하는 데 필요한 전자의 몰수를 계산할 수 있다.

3) 각 이온이 구리 원자로 되는 데에는 두 개의 전자가 필요하다. 따라서 전자 1몰 당 금속구리 이 생성된다.

3.실험준비물

(1) 준비한 비커에 증류수 100ml와 황산구리 가루를 넣어 을 만든다.

(2) 구리판의 무게를 측정한다.

(3) (-)극에는 구리판, (+)극에는 구리전극을 전원장치와 연결한 후 황산구리 수용액에 넣는다.

(4) 전원장치를 가동시킨 후 1분마다 전압과 전류를 측정하며 관찰.

4.5

전류(A)