1 패러데이(페러데이)의 전기량과 물의 전기분해

1 패러데이(페러데이)의 전기량과 물의 전기분해

 

 

[예제 1]

1 패러데이(Faraday)의 전기량으로 물을 전기분해 하였을 때

0℃, 1기압에서 생성되는 수소 기체의 부피는 얼마인가?

 

1패러데이(Faraday)의 전기량으로 물을 전기분해하였을 때

생성되는 수소기체는 0℃, 1기압에서 얼마의 부피를 갖는가?

 

 

▶ 1 패러데이(F)의 정의

① 전기분해하여 물질 1그램당량을 얻는데 필요한 전하량(전기량)

( 또는 전기분해하여 물질 1당량(eq)을 얻는데 필요한 전하량 )

② 전자 1 mol의 전하량

③ 1 F = 96485 C/mol e^-

= 전자의 전하량(1.6022×10^(-19) C/e^-) × 아보가드로수(6.022×10^23 /mol)

 

 

 

▶ 참고: 몰부피 [ https://ywpop.tistory.com/8321 ]

> 0℃, 1기압에서 기체 1 mol의 부피 = 22.4 L

 

 

 

 

2H2O → 2H2 + O2 반응에서,

> 산화: 2H2O → O2 + 4H^+ + 4e^-

> 환원: 2H2O + 4H^+ + 4e^- → 2H2 + 2H2O

( 환원: 4H^+ + 4e^- → 2H2 )

즉 2 mol의 H2 기체가 생성될 때 이동한 전자는 4 mol이고,

( 참고: 물의 전기분해 https://ywpop.tistory.com/5654 )

 

 

“1 패러데이의 전하량 = 전자 1 mol의 전하량” 이므로,

전자 1 mol이 이동할 때 생성되는 수소 기체의 부피는

 

 

[2 mol H2 × (22.4 L / 1 mol H2)] / 4 mol e^-

= (2 × 22.4) / 4 = 11.2 L/mol e^-

 

 

 

답: 11.2 L

 

 

 

 

[예제 2]

1패러데이(Faraday)의 전기량으로 물을 전기분해 하였을 때

생성되는 기체 중 산소 기체는 0℃, 1기압에서 몇 L 인가?

 

 

> 산화: 2H2O → O2 + 4H^+ + 4e^-

1 mol의 O2 기체가 생성될 때 이동한 전자는 4 mol이므로,

 

[1 mol O2 × (22.4 L / 1 mol O2)] / 4 mol e^-

= (1 × 22.4) / 4 = 5.6 L/mol e^-

 

 

답: 5.6 L

 

 

 

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/20339 ] 물 1몰을 전기 분해할 때 필요한 전하량은 몇 F인가?

 

 

 

[키워드] 패러데이의 정의 기준문서, 패러데이의 법칙 기준문서, 패러데이 기준문서, 패러데이 법칙 기준문서, Faraday 기준문서, 패럿 기준문서, 패러데이 사전, 패럿 사전

 

 

 

 

패러데이의 법칙. Faraday's law

 

▶ 전극을 통과한 전하량(전류×시간)과 전기분해 생성물의 양

사이의 정량적인 관계를 나타내는 법칙

 

 

> 제1법칙: 전극에서 석출되는 물질의 질량은

전극을 통과한 전자의 몰수에 비례한다.

즉, 전류가 더 많이 흐를수록, 시간이 더 많이 지날수록

석출되는 물질의 질량은 증가한다.

 

 

> 제2법칙: 같은 전기량에 의해 석출되는 물질의 질량은

물질의 종류에 관계없이 각 물질의 화학 당량에 비례한다.

즉, 1그램당량의 물질량을 전기분해하여 석출하는 데 필요한 전기량은

물질의 종류에 관계없이 96485.3383 C으로 항상 일정하다.