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일반화학/[20장] 전기화학

볼타 전지의 표준 기전력, 전지 전위 ★

by 영원파란 2015. 12. 19.

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볼타 전지의 표준 기전력, 전지 전위

 

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▶ 참고: 제20장 전기화학. 목차

[ https://ywpop.tistory.com/11389 ]

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기전력(electromotive force, EMF)의 정의

> EMF는 회로에 전류를 생성하는 힘 또는 전기 압력.

EMF is a force or an electric pressure which generates current in a circuit.

 

> EMF는 회로에 전류를 흐르게 하는 힘 또는 전기적 압력.

EMF is the electric pressure that makes a current flow in a circuit.

 

> EMF는 화학 전지에서 두 전극 사이의 최대 전위차.

EMF is the maximum potential difference between two electrodes

of a galvanic or voltaic cell.

 

> EMF의 기호: E 또는 필기체 대문자 ε

( 참고 https://en.wikipedia.org/wiki/Electromotive_force )

 

 

 

 

2개의 반쪽 전극으로 전지를 구성하면,

표준 환원 전위 값이 큰 쪽이 환원되고

( 표준 환원 전위 값 = 환원되려는 경향성의 크기 ),

작은 쪽이 산화된다.

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7027 )

 

 

 

 

전지 규약에 따라, 전지의 표준 기전력(E°_cell)

환원전극의 표준환원전위에서 산화전극의 표준환원전위를

뺀 값으로 결정한다.

 

E°_cell = E°_red(환원전극) – E°_red(산화전극)

= (환원된 물질의 표준환원전위) – (산화된 물질의 표준환원전위)

( 참고 https://ywpop.tistory.com/4558 )

 

 

 

 

 

 

[예제]

구리와 아연을 사용하여 전지를 구성하면,

어느 것이 환원될까? 그리고 이 전지의 기전력은?

 

 

[풀이]

구리의 표준환원전위 값(+0.34 V)은 아연(–0.76 V) 보다 크다.

따라서 환원되는 쪽은 “구리”이다.

그리고 전지의 기전력은

 

 

 

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[예제]

Cd(s) + 2Ag^+(aq) → Cd^2+(aq) + 2Ag(s) 반응의 표준전위는?

표준환원전위, E°는 다음과 같다.

> Ag^+ + e^- → Ag ... E° = +0.799 V

> Cd^2+ + 2e^- → Cd ... E° = –0.402 V

 

 

[풀이]

환원된 물질 = Ag^+, 산화된 물질 = Cd 이므로,

E°_cell = E°_red(환원전극) – E°_red(산화전극)

= (+0.799) – (–0.402) = +1.201 V

 

( 참고 https://ywpop.tistory.com/23515 )

 

 

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[중요] 기전력은 세기(intensive) 성질이다.

▶ 세기 성질: 물질의 양에 무관한 성질 (예. 온도, 끓는점, 밀도)

 

 

> 전극의 질량(또는 크기)이나 전해질 용액의 부피(≠농도)에 따라

E°cell 값은 변하지 않는다.

 

 

> 전극이 10 cm이든, 30 cm이든,

전해질 용액이 50 mL이든, 1.5 L이든,

E°cell 값은 변하지 않는다.

단, 전해질 용액의 농도에는 영향을 받는다.

 

 

> 표준 환원 전위 도표에 나오는 반응식의 계수와

실제 반쪽 전지 반응식의 계수가 달라도

전극 전위는 동일하다.

왜냐하면, 전극 전위는 양에 무관한 세기 성질이기 때문이다.

( 참고 https://ywpop.tistory.com/8309 )

 

 

 

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/7027 ] [도표] 표준환원전위

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/8254 ] 전기화학 전지 용어

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/6229 ] Al(s) + NO3^-(aq) + 4H^+ → Al^3+(aq) + NO(g) + 2H2O(l)

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/6228 ] I2(s) + 2Br^-(aq) → 2I^-(aq) + Br2(l)

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/10066 ] 기전력과 자유에너지 사이의 관계

 

 

 

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