[자연과학] 화학실험 - 화학전지[원소들간의 산화 환원 정도 차이를 이용하여 화학 전지의 원리에 대하여]

1. Abstract

이번 실험은 각 원소들간의 산화 환원 정도 차이를 이용하여 화학 전지의 원리에 대하여 알아보고자 하는 실험이다. 실험 A에서는 아연과 구리를 양 전극으로 한 다니엘 전지를 만든 후 이 전지를 통해, 농도에 따른 전지의 기전력 변화를 측정해 보고, 실험 B에서는 여러 가지 시료들을 가지고 각각이 전기를 통하는지 관찰해 봄으로써 공유결합, 이온결합, 전해질 관한 실험을 해본다. 마지막으로, 실험 C에서는 다니엘 전지를 이용하여, 물에 잘 녹지 않는 염(AgCl) 의 용해도 곱 상수 (Ksp, Solubility Product) 를 구해보도록 한다.

2. Introduction

(1) 실험 원리

① 화학 전지

화학 전지 (Chemical Cell) 란 산화환원 반응이 서로 일어날 수 있는 두 개의 물질 (일반적으로 금속만을 생각하지만 반드시 금속일 필요는 없다.) 을 하나 또는 서로 연결된 두 개의 계에 각각 두고 두 물질 사이를 연결한 것을 말한다. 이러한 화학 전지는 두 가지 이상의 물질이 서로 산화환원 반응을 일으키는 동안에 발생 하는 화학적 포텐셜을 기전력이라는 에너지의 형태로 바꾸어 사용하는 것이다. 이 때 산화 반응이 일어나는 극을 양극 (anode) 라고 하고 환원 반응이 일어나는 극 을 음극 (cathode) 라고 한다.

② 기전력과 표준 환원 전위

화학 전지의 기전력을 나타내는 방법으로 흔히 쓰이는 것이 표준 환원 전위(표준 전극 전위)이다. 이것은 표준 상태에서 수소 환원 작용을 0 이라는 기준 전위로 잡 아서 나타낼 수 있는 다른 환원 반응들의 전위이다. 여기서 표준 상태란, 모든 용질
과 기체의 활동도 (Activity) 가 1 일 때이지만, 여…

③ 네른스트 식 (Nernst equation)

④ 용해도 곱 상수 (Ksp , Solubility product)