한 수저는 금으로 도금, 다른 수저는 구리로 도금

한 수저는 금으로 도금, 다른 수저는 구리로 도금

 

 

한 수저는 금으로 도금하고,

다른 수저는 구리로 도금하고자 한다.

만약 발전기에서 나오는 일정한 전류를

두 수저를 도금하는데 사용하였다면,

어느 수저에 먼저 1 g이 도금되고 그 이유는 무엇인가?

(단, 금의 원자량은 197, 구리의 원자량은 63.5이며,

반쪽 환원 반응식은 다음과 같다.)

 

Au^3+(aq) + 3e^- → Au(s) ... E° = 1.50 V

Cu^2+(aq) + 2e^- → Cu(s) ... E° = 0.34 V

 

① 금 수저-금의 원자량이 더 크기 때문이다.

② 금 수저-금이 더 많은 전자로 환원되기 때문이다.

③ 구리 수저-구리가 기전력으로 더 낮기 때문이다.

④ 구리 수저-구리가 더 적은 전자로 환원되기 때문이다.

 

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▶ 참고: 전해전지. 전기분해의 화학량론

[ https://ywpop.tistory.com/4461 ]

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일정한 전류 = 1 A 라 가정하면,

Q = I × t (= A•sec = C) 이므로,

 

t = Q / I

= (96500 C / 1 mol e^-) (3 mol e^- / 1 mol Au) (1 mol Au / 197 g Au) / (1 A)

= (96500 A•sec / 1 mol e^-) (3 mol e^- / 1 mol Au) (1 mol Au / 197 g Au) / (1 A)

= (96500) (3) (1 / 197) / (1)

= 1469.5 sec / 1 g Au

---> 금 수저 도금 시간

 

 

 

t = Q / I

= (96500 A•sec / 1 mol e^-) (2 mol e^- / 1 mol Cu) (1 mol Cu / 63.5 g Cu) / (1 A)

= (96500) (2) (1 / 63.5) / (1)

= 3039.4 sec / 1 g Cu

---> 구리 수저 도금 시간

 

 

 

도금 시간을 계산하는 식을 보면,

차이나는 것은

① 이동하는 전자의 몰수와

② 금속의 원자량(몰질량)이다.

 

따라서 도금 시간은

이들 2개의 값에 의해 결정되는데,

① 이동하는 전자의 몰수가 적을수록,

② 금속의 원자량이 클수록,

빨리 도금된다.

 

 

 

답: ① 금 수저-금의 원자량이 더 크기 때문이다.

 

 

 

 

[참고] ② 금 수저-금이 더 많은 전자로 환원되기 때문이다.

---> 더 많은 전자는 도금 시간을 증가시킨다.

 

 

 

 

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