전기량과 화학 변화 사이의 정량적 관계는 처음으로 Michael Faraday에 의하여 기술되었다. 1832년에 그는 전극에서 유리되는 화학 물질의 무게는 전기를 통하여 통과된 전류의 양에 정비례함을 보였다. 1833년에 그는 주어진 전류량에 의하여 생성된 여러 가지 물질의 무게는 그 물질의 당량에 비례한다고 기술하였다.
Faraday 법칙은 용융 염화나트륨의 전기 분해를 참고하면 쉽게 설명된다. 음극에서의 변화는 환원되는 각 나트륨 이온마다 한 개씩의 전자가 필요하다.
이 전극에서 아보가드로수(1몰)의 전자가 소비되면 22.9898g의 금속 나트륨(1몰)이 생성된다. 이에 해당하는 전기량을 1페러데이(1F)라 부르고, 96,487쿨롱으로 알려져 있다. 만약 2F의 전기량(2몰의 전자)이 사용되면 2몰의 나트륨이 생성되고, 0.5F는 0.5몰의 나트륨을 유리시킬 것이다. 나트륨 이온의 전하는 +1이므로 나트륨의 당량은 원자량과 같다. 1.0F에 해당하는 전자를 음극에 가하는 것과 동시에 같은 수의 전자가 양극으로부터 제거된다.
양극으로부터 1몰의 전자가 제거될 때에 35.43g의 염소 이온(1몰)이 방전되고 0.5몰의 염소기체(1그램당량)가 생성된다. 만약 2F의 전기량이 전지를 통하여 흐르면 2몰의 염소 이온이 방전된다. 1패러데이는 1그램당량의 원소나 화합물을 유리시킨다. 그러나 당량을 사용하지 않고 전극 반응을 몰과 페러데이로 설명하는 것도 가능하다. 수산화 이온의 양극 산화 반응은 다음과 같다.
이 반응식에서 보면 네 개의 수산화 이온으로부터 한 분자의 산소, 두 분자의 물, 4개의 전자가 생성된다. 이 사실은 전지를 통하여 4F의 전기량을 통과시킬 때 4몰의 수산화 이온으로부터 1몰의 산소와 2몰의 물이 생성된다는 것을 알 수 있다.
[일반화학]전기화학 레포트
1. 전해질 전도 전하가 이온에 의하여 운반되는 전해질 전도(electrolytic conduction)는 전해질의 이온이 자유로이 움직일 수 없으면 일어나지 않는다. 따라서 전해질 전도는 주로 용융된 염과 전해질
www.happycampus.com
댓글