[일반화학실험] 화학 전지 실험 보고서[다니엘 전지를 기본으로 전지의 기전력, 전기 전도도, 표준 전극 전위, 용해도곱상수라는 개념, 또한 Nernst식을 도입하여 전자에 대해 구

[일반화학실험] 화학 전지 실험 보고서[다니엘 전지를 기본으로 전지의 기전력, 전기 전도도, 표준 전극 전위, 용해도곱상수라는 개념, 또한 Nernst식을 도입하여 전자에 대해 구

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설명 : 전자는 질량은 양성자의 1840분의 1 밖에 안되면서도 전하의 크기는 양성자와 같다.어디 있다고 말하기도 어렵게 원자 부피의 전부를 전자 구름으로 채우고 있으면서 저보다 수천 배나 무거운 원자핵의 위치를 지정한다.전자가 가볍고 유동적인 것은 또한 전신 전화기, 라디오, TV, 반도체, 집적회로, 컴퓨터 등 각종 전자 기기의 존재 이유가 된다. 이렇게 인간의 삶은 편하고 풍요롭게 해주는 많은 전자 관련 장치 중에서 화학 전지는 역사적으로나 현실적으로나 아주 중요한 의미를 지닌다

실험A.다니엘 전지는 아연과 아연 용액, 구리와 구리 용액의 두 반쪽 전지가 염다리와 외부 회로로 연결되어 있다. 이 때, 외부 회로에서 측정되는 전위를 이 전지의 기전력(E cell) 이라고 하는데, 이는 산화 전극의 전위와 환원 전극의 전위의 합이된다.  E cell = 환원 전위 + 산화 전위 = E cathode - E anode 책에서 나오는 표준 환원 전위의 값은 말 그대로, 표준 상태에서 측정된 값들이다. 여기서, 말하는 표준상태란, 모든 용질과 기체의 활동도(Activity)가 1일 때이지만, 여기서는 각 용액의 농도가 1M, 각 기체의 압력이 1atm, 온도는 보통 25 c일 때를 말한다. 앞에서 나온, 전지의 기전력에 관한 식과 표준 환원전위의 값으로부터, 많은 전지의 기전력을 계산할 수 있지만(Eocell=Eocathode-Eoanode), 이들이 표준 상태가 아닐 때에는 Nernst식이 필요하다. 이번 실험에서는 농도에 따라 전지의 기전력이 어떻게 변하는 관찰할 것이기 때문에, 이를 중심으로 Nernst식을 살펴 보도록 한다. 자유에너지 변화에 관계되는 식은 다음과 같이 주어진다. △G = △Go + RT ln Q  여기서, o는 표준 상태를 말하고, Q는 반응비(reaction quotient)를 나타낸다. 반응비는 반응 혼합물의 농도나 기체압력이 주어진 어떤 순간에서의 값들로 정의된다. 그리고, 그 형태는 평형 상수꼴과 같다.그리고, △G(= △H-T△S)는 자발 반응에 대하여 유용한 최대일을 나타내고,(반응이 유용한 최대일을 얻을 때, 엔트로피는 생성되지 않는다.) wmax = △G 볼타 전지에서의 일은 전기적인 일이며, 전기적인 일은 [electrical work = charge X potential difference ]에서, wmax = -nFEcell 여기서, (-)는 볼타전지가 주위에 일을 하기 때문에, 에너지를 잃는다는 의미이고, n은 반응에 참여하는 전자의 몰수, F는 패러데이 상수로 1몰의 전자는 9.65X104C에 대응한다는 것을 나타낸다. 마지막으로, Ecell 전지의 기전력이다.

출처 : 해피레포트 자료실