"산화"라는 용어는 전기 화학 반응에서 원자, 이온 또는 분자의 표면으로부터 전자의 손실을 말하며, 이는 다음과 같이 정의된다. 산화의 반대 반대는 감소되며, 이는 손실 된 전자의 회수로 정의된다. 이러한 반응에서, 산화 숫자는 상황에 따라 변경됩니다. 균형 잡힌 반 반응은 이것의 그림으로 작용할 수 있습니다. 이 반응은 자발적이므로 자발적인 반응과 달리 반응이 일어날 수 있도록 전기가 필요하다는 것을 의미합니다.
이 섹션에서는 클로라이드 나트륨의 용융 염인 NaCl에 대한 실험의 예를 찾을 수 있습니다. 소금은 녹을 때 이온에 분리되어 Na+ (양이온) 및 Cl- (음이온)를 생성합니다.
결과적으로 발생하는 반응은 다음과 같습니다. NA + + E--> NA
양극은 음극에 전자를 제공하는 다른 전극입니다. 이 경우 산화에 대한 의심의 여지가 없으며 반 방정식은 다음과 같습니다. 반응 2Cl-> Cl2 + 2e -
실험에 수용액이 사용될 때, 다른 프로세스가 발생한다는 것이 분명해집니다. 이것에 대한 가장 간단한 산화 환원 반응은 다음과 같습니다.
캐소드에서 반응은 2H2O + 2E-> H2 + 2OH- (물이 감소된다.)
이다.양극에서, 2H2O-> 4H + + O2 + 4E-가 생성됩니다 (물은 산화됩니다.)
전기 화학적 세포
전기 화학적 세포는 내부에서 발생하는 화학 반응으로부터 전기 에너지를 생성하거나 공급되는 전기 에너지를 사용하여 내부에서 발생하는 화학 반응을 용이하게 할 수있는 장치입니다. 본질적으로, 이들 장치는 화학 에너지를 전기 에너지 또는 다른 방식으로 변환 할 수있는 능력을 갖는다. 예를 들어, 텔레비전 리모컨 및 시계와 같은 수많은 전기 장비에 전력을 공급하는 데 사용되는 정상 1.5 볼트 셀은 전기 화학 셀의 인기있는 예입니다.
갈바닉 세포와 볼타 세포는 내에서 발생하는 화학적 사건의 결과로 전류를 생성 할 수있는 세포를 설명하는 데 사용되는 두 가지 용어이다. 반면에 전해 세포는 전류를 통해 전류가 전달 될 때 화학 반응이 그 안에서 발생하도록 유도하는 세포입니다.
.전기 화학 세포의 유형
볼타 세포
볼타 세포는 2 개의 반 세포에서 자발적 산화 환원 반응에 의해 방출되는 에너지로부터 전류를 생성하는 장치이다. 전기 화학적 세포는 각각 양극 및 음극으로 지칭되는 2 개의 전도성 전극으로 구성된다. 산화가 발생하는 전극은 양극입니다. 감소는 음극 전극에서 발생합니다. 전극은 금속, 반도체, 흑연 및 전도성 중합체를 포함하여 적절하게 전도성이있는 임의의 재료로 구성 될 수 있습니다. 이 전극 사이의 공간에있는 전해질이며, 자유롭게 흐를 수있는 이온이 포함되어 있습니다.
볼타 셀의 생산 동안, 2 개의 별개의 금속 전극이 사용되며, 각각은 전해질 용액에 침지된다. 애노드는 산화 될 것이며, 음극은 감소 될 것이다. 산화 과정에서, 양극 금속은 0 (고체 형태)의 산화 상태에서 양성 산화 상태로 전이 될 것이며, 결국 이온이 될 것이다. 용액의 금속 이온이 캐소드와 접촉하면 음극에서 하나 이상의 전자가 수용되고 이온의 산화 상태가 0으로 감소됩니다. 이것은 음극에 침착하는 고체 금속의 형성을 초래한다. 양극의 금속을 남기고 음극 표면의 이온에 연결을 통해 흐르는 전자의 통과를 허용하기 위해 두 전극 사이에 전기가 확립되어야한다. 전기 연결 모터를 돌리거나 램프를 조명하는 등 작동에 사용할 수있는 전류를 생성하기 위해이 전자 흐름을 사용하는 것이 가능합니다.
전해 세포
전기 분해는 전해 세포에서 발생하는 화학 반응을 유도하는 방법입니다. 전기 에너지는이를 수행하는 데 사용됩니다. 전류를 사용하여 용융되거나 완전히 용해 된 이온 물질을 통과하는 경우, 전극에서 화학 반응이 발생하고 재료가 분리됩니다. 전기 분해는 재료를 서로 분리하는 데 사용되는 기술입니다.
전기 분해는 경우에 따라 비-자발적 갈바니 세포의 작동으로 생각 될 수있다. 원소가 전자를 쉽게 포기하는 방법 (산화)과 원소가 전자를 수용하는 것이 얼마나 활력 적으로 유익한 지 (감소)에 따라 반응은 자발적이거나 자발적 일 수 있습니다. 자발적인 반응에 대한 에너지 장벽을 극복하는 데 필요한 에너지를 외부 적으로 공급함으로써, 원하는 반응은 특정 조건 하에서 진행될 수 있도록“허용”되어 성공 가능성이 높아집니다.
.다음은 전기 분해에 필요한 주요 구성 요소입니다.
다음은 전기 분해에 필요한 주요 구성 요소입니다.
전해질은 전류를 운반 할 수있는 유리 이온을 함유하는 재료입니다. 이온이 모바일이 아닌 경우 고체 소금에 들어가면 전기 분해가 불가능합니다.
직류 (DC) 공급 :직류를 공급하여 전해질에 이온을 생산하거나 배출하는 데 필요한 에너지를 제공합니다. 전자는 외부 회로에서 전류의 전송을 담당합니다.
전극은 두 부분으로 구성됩니다. 에너지와 전해질을 공급하는 전기 회로 사이의 물리적 계면 역할을하는 전기 도체; 및 전해질.
볼타 세포 반응
볼타 세포는 산화 환원 반응으로 알려진 동시 산화 및 환원 반응의 전제에서 작동한다. 이 산화 환원 반응은 상호 배타적 인 두 개의 반 반응으로 구성됩니다. 전형적인 볼타 세포 산화 환원 쌍은 구리와 아연이며, 반 세포 반응에서 다음과 같이 나타납니다 :
아연 전극 (양극) :Zn (S) → Zn2 + (aq) + 2 e -
구리를 전극 (캐소드)으로 사용하면 방정식은 Cu2 + (aq) + 2 e -→ Cu (s)
입니다.별도의 비커는 개별 세포를 구성하는 데 사용됩니다. 금속 전극은 전류 경로를 제공하기 위해 전해질 용액에 침지된다. 소금 브리지는 각각의 반 셀을 다른 반 세포에 연결하여 회로가 완료되면 두 세포 사이의 이온 종의 자유 수송을 허용하고, 전류 흐름과 세포는 전기 에너지를“생성”합니다.
.구리는 빠르게 산화 된 아연; 양극은 아연이고 음극은 구리입니다. 용액의 음이온은 상응하는 금속의 황산염입니다. 전기 전도 장치가 전극을 연결하는 데 사용될 때, 전기 화학 반응은 다음과 같이 발생합니다 :Zn + Cu2 + Zn2 + + Cu
아연 전극의 산화에 의해 생성 된 각각의 전자와 함께, 2 개의 전자는 와이어를 통해 구리 캐소드 (Zn2+++ 2e-), (Cu2 ++ 2e-)로 옮겨진다. Cu는 전자가 용액에 Cu2+에 위치 할 때 형성되어 구리를 구리 금속으로 감소시킨다. 반응 동안 아연 전극을 사용해야하며 금속의 크기가 수축되는 반면, 구리 전극의 크기는 생성되는 Cu의 증착으로 인해 크기가 팽창합니다. 전하가 셀을 계속 통과하기 위해 소금 다리를 갖는 것이 중요합니다. 소금 다리는 하나가 없으면 양극에서 생성 된 전자가 음극에 축적되어 반응이 중단되기 때문에 필요합니다.
.태양 광 세포에 대한 일반적인 적용은 전력 공급원입니다. 그들은 본질적으로 직류를 생성하도록 설계되었습니다. 배터리는 직렬로 연결된 볼타 셀 모음으로 구성됩니다. 배터리와 관련하여 양극 (납으로 만들어진)과 음극 (이산화 납으로 만들어진)이 가장 중요한 구성 요소입니다.
결론
전기 화학 반응에서, 전자는 고체 전극과 전해질과 같은 재료 사이에서 전기 도체를 통해 전달된다. 이 흐름은 전류가 전극을 가로 질러 전달되도록하여 반응이 상황에 따라 열을 방출하거나 흡수 할 수있게합니다. 각 전극에서 발생하는 반응을 지배하는 규칙이 있으며이 규칙은 여기에서 찾을 수 있습니다. 음극에서 활성 금속 양이온이 사용될 때마다 캐소드에서 물이 감소됩니다. 음이온이 다 원자 이온 일 때, 물은 양극에서 산화되어 물의 감소를 초래합니다. 황산염과 질산염은 음이온의 두 가지 예입니다.
