전기 화학은 전기 에너지를 화학 에너지로 전환하는 것을 다루는 화학 분야이며 그 반대도 마찬가지입니다. 화학 반응은 특정 화학 물질의 수용액 또는 용융 염을 통해 전류가 수행 될 때 발생합니다. 또한, 화학 반응은 건조 세포, 버튼 세포 및 납산 배터리의 전기 에너지를 담당합니다. 이 레슨에서는 이러한 과정의 특성에 대해 배울 것입니다.
전기 화학 세포 :
자발적인 화학 공정은 자체적으로 발생할 수있는 과정이며, 그러한 반응에서 시스템의 Gibbs 에너지가 떨어집니다. 이 에너지는 전기 에너지로 변환됩니다. 역 반응은 외부 에너지를 전기 에너지로 생산하여 비전자 사이클을 생성 할 수있는 곳에 적합합니다.
전기 화학 세포는 이러한 상호 연결을 수행하기 위해 사용됩니다. 전기 화학적 세포는 화학 반응을 통해 전기 에너지를 생성하는 장치입니다. 전기 화학 세포로 전달되는 전기 에너지는 화학 반응을 부드럽게하는 데 사용됩니다. 전기 화학 셀의 장치는 화학 에너지를 전기 에너지로 전환하거나 그 반대를 전환하는 능력이 있습니다.
유형 :
전기 화학 세포는 두 가지 범주로 더 나뉩니다.
- 갈바닉 세포 :- 화학 에너지를 전기 에너지로 변환합니다.
- 전해 세포 :- 전기 에너지를 화학 에너지로 변형시킵니다.
갈바닉 세포 :
세포 에너지는 자발적인 화학 공정 또는 반응에서 나온 후 전류로 변환됩니다. 예를 들어, Daniell 세포는 산화 환원 반응이 발생하기 위해 아연과 구리가 이용되는 갈바닉 세포입니다.
Zn (s) + cu²⁺ → (aq) zn²⁺ (aq) + cu (s)
산화 반 :Zn (S) → Zn²⁺ (aq) + 2e⁻
절반 감소 :Cu² half (aq) + 2E⁻ → Cu (S)
Zn은 환원제이고 Cu²⁺는 산화제이며, 절반 세포는 또한 전극으로 식별된다. 산화 절반은 양극이라고하며, 절반은 음극이라고합니다. 전자는 외부 회로에서 양극에서 음극으로 이동합니다. 양극은 음성 극성을 가짐으로 알려져 있으며 음극은 양극성을 갖는 것으로 알려져 있습니다. Daniell Cell에서 Zn은 양극과 CU가 캐소드로 진행됩니다.
전해 세포 :
이 과정에서, 전극은 양이온 및 음이온을 함유하는 전해 용액에 담그다. 전류를 제공 할 때 이온은 반대 극성의 전극으로 향하고 동시 환원 및 산화가 발생합니다.
전극 전위 :
전극 전위는 전자를 잃거나 획득하기 위해 자체 이온과 접촉 할 때 원소의 경향이 있습니다. 전극 전위는 산화 또는 감소 전위로 명명되어 산화 또는 환원이 발생했는지 여부에 의존합니다.
m (s) ⇌ m) (aq) + ne⁻
m ⁿ⁺ (aq) + ne⁻ m (s)
산화 전위 :
산화 전위는 전자를 잃는 성향입니다. 반 세포의 산화 전위는 용액 내 이온의 농도에 반비례합니다.
감소 가능성 :
감소 가능성은 전자를 얻는 성향입니다. IUPAC 협약에 따르면, 감소 전위만이 구체적으로 언급되지 않는 한 전극 전위라고 할 수 있습니다.
표준 전극 전위 (Eº) :
표준 전극 전위는 표준 조건에서 표준 수소 전극과 비교 한 전극의 전극 전위입니다.
취한 표준 조건은 다음과 같습니다.
(i) 용액 중 각 이온의 1m 농도.
(ii) 298 K의 온도
(iii) 각 가스에 대한 1 막대 압력.
세포의 세포 전위 또는 EMF :
세포의 EMF 또는 전자 력은 2 개의 반 셀의 전극 전위 사이의 대비이며, 더 높은 전위에서 더 높은 전위에서 전극으로 전류의 스트림을 유발합니다. 또한 자유 에너지 변화의 비율입니다.
ecell =ecathode + eanode
이 방정식의 경우 우리는 양극의 산화 전위와 음극의 감소 전위를 사용합니다.
양극이 왼쪽에 있고 오른쪽에 캐소드를 넣으므로
=er + el
결론 :
이 장에서는 전기 화학의 모든 기본 주제를 다루었습니다. 우리는 다양한 분야에서 사용되는 광범위한 유형의 전기 화학 세포의 거동을 검토했습니다. 갈바닉 세포는 자발적인 산화 감소 반응에 의존하여 전류를 생산하고 에너지를 제공합니다. 농도 세포는 2 개의 화학적으로 별개의 전극 사이의 환원 전위의 차이보다는 이온 농도 구배에 의해 전류가 결정되는 유형의 유형이다. 전해 세포는 외부 전압 공급원에 의존하여 전기 분해, 비 완전 산화 - 환원 반응 인 전력 공급원에 의존한다. 마지막으로, 우리는 다양한 세포 유형의 열역학을 보았습니다. 전해 세포는 음성 전자 력 (EMF) 및 양성 자유 에너지 변화를 갖는 반면, 갈바닉 및 농도 세포는 양의 EMF 및 음성 자유 에너지 변화를 갖는다.
