전기 분해 란?

화학에서 전기 분해 현상입니다 전류는 이온 화합물의 수용액을 통해 흐릅니다, 시작 이온을 지시하다 (하전 입자) 화합물 a 두 개의 전극, 긍정 (양극, 음전하 음이온을 끌어 당깁니다) 및 음 (음극, 양전하 양이온을 끌어 당깁니다). 이 현상은 반대 전하가 서로를 끌어 당긴다는 것을 나타내는 정전기 법칙의 지배를받습니다.

전해질

1883 년 마이클 패러데이 특정 물질의 수용액은 전류를 전도하지만 다른 물질의 용액은 전도하지 않는다는 것을 발견했습니다.

수용액이 전류를 전도하는지 여부를 테스트하기 위해 Faraday는 다음으로 구성된 간단한 장치를 설계했습니다. 110V 직류 회로, 램프, Y 연결된 두 개의 금속 또는 흑연 전극 현재 소스에.

전극이 물에 잠기면 흐르는 전류의 양이 너무 적어 램프가 켜지지 않습니다. 설탕 용액에 담근 경우에도 마찬가지입니다.

반대로, 그들이 용액에 담그면 염화나트륨 NaCl 또는 염산 HCl, 램프가 밝게 빛납니다. 용해는 우수한 지휘자입니다. 반면 Acetic Acid CH를 사용하면₃농축 된 COOH, 용액은 전류를 나쁘게 전도하지만 Acid가 Water H로 희석되면₂또는 전기 전도도가 증가합니다.

다른 용액을 통해 전류가 흐르는 동안 전극에서 다른 제품이 얻어집니다.

전기 분해에 대한 그의 연구 과정에서 패러데이는 다음과 같은 법칙을 추론했습니다.

제 1 법칙 : 전극에서 화학적 변형을 갖는 물질의 양은 용액을 통과하는 전기의 양에 비례합니다.

제 2 법칙 : 같은 양의 전기가 다른 용액을 통과하면 물질의 무게가 분해되거나 다른 전극에 증착되는 것은 상기의 등가 무게에 비례합니다 물질.

예를 인용하려면 :

5 개의 다른 전해 전지가 있다고 가정합니다. 첫 번째 염산 HCl, 두 번째 구리 황산염 CuSO₄, 세 번째 안티몬 염화물 SbCl₃, 네 번째 염화 주석 SnCl₂ 그리고 다섯 번째는 주석 염화물 SnCl₄.

1,008g의 수소가 방출 될 때까지 동일한 전류가 일련의 전해 전지를 통과합니다 (a 염산 용액의 수소 당량), 동시에 방출되는 다른 제품의 무게 (그램) 그들은:

그만큼 당량 가치가있다 원소의 원자량을 원소의 발렌시아로 나눈 값.

품목의 등가 무게를 해제하려면 96500 쿨롱. 이 전기량을 1 패러데이.

패러데이 유닛

암페어는 질산은 (AgNO) 용액에서 0.001118g의은 (Ag)을 침전시키는 균일 한 흐름으로 정의됩니다.₃). 은의 원자량은 107.88g / mol이므로 비율 107.88 / 0.001118 제공합니다 암페어-초 또는 쿨롱 수 필요한 전기 은의 화학적 등가물을 증착하기 위해. 이 양은 96494 쿨롱 (96500 값은 간단한 계산을위한 대략적인 값임)이며 1 패러데이 전기라고합니다.

전극

패러데이가 양극에서 양극으로, 음극에서 음극으로. 그는 또한 음이온과 양이온이라는 용어를 만들어 전기 분해 동안 양극과 음극에서 각각 나타나는 물질에 적용했습니다.

현재 전극에 대한 또 다른 정의는 다음과 같습니다.

양극: 전자의 손실이나 산화가있는 전극.

음극: 전자 이득 또는 감소가있는 전극.

전해질 및 비 전해질

용액을 통한 전류의 전도는 Svante Arrhenius가 그의 이론을 알려준 1887 년까지 만족스럽게 설명되지 않았습니다. Arrhenius 이론을 이해하고 이해하기 전에 먼저 Arrhenius가 그것을 공식화 할 때 과학에 알려진 몇 가지 사실을 설정했습니다.

그만큼 무 전해액 솔루션 Raoult의 법칙을 적용하여 계산할 수있는 속성이 있습니다. 이러한 용액의 증기압과 관찰 된 끓는점 및 어는점은 계산 된 값과 거의 동일합니다.

그만큼 라울의 법칙 용액의 각 용질의 증기압은 순수한 상태의 증기압을 곱한 자체 몰 분율에 따라 달라집니다.

Raoult의 법칙은 물의 전해질 용액에 적용될 때 실패합니다. 증기압과 끓는점 및 어는점의 변화는 항상 앞서 언급 한 법칙에 의해 예측 된 것보다 크고, 더 나아가 희석 할 때 증가합니다.

이러한 편차는 빙점에서 계산 된 변동 간의 빙점에서 관찰 된 변동의 비율 인 i 값으로 표시됩니다.

i의 값은 라울 트의 법칙에서 벗어난 척도이며 편차가 없을 때 1과 같습니다.

전해질의 전기 전도도

Arrhenius는 전해질 농도에 따라 전도도가 어떻게 변하는 지 알아보기 위해 전해질 수용액의 전도도를 조사했습니다.

몰 전도도 (용해 전해질 1 몰에 해당하는 전도도)를 측정했습니다. 즉, 특정 전도도는 1 몰을 의미하며 희석에 따라 증가 함을 발견했습니다.

Arrhenius는 그의 결과를 Raoult의 법칙에서 벗어난 측정 값과 비교하여 이들과 몰 전도도 사이의 밀접한 관계를 발견했습니다. 그의 이론에서 전해질의 거동은 다음과 같이 설명됩니다.

“전해질 분자는 이온이라고하는 전하를 띤 입자로 해리됩니다. 용해가 불완전하고 분자와 이온 사이에 평형이 있습니다. 이온은 용액 내에서 이동할 때 전류를 전도합니다.

라울 트의 법칙에서 벗어난 것은 분자의 부분적 해리로 인한 입자 수의 증가 때문입니다.

전기 분해의 예

전해질처럼 작동하는 일부 솔루션, 즉 전기 분해 기능이있는 솔루션은 다음과 같습니다.

염화나트륨 NaCl

염산 HCl

황산나트륨 Na₂SW₄

황산 H₂SW₄

수산화 나트륨 NaOH

수산화 암모늄 NH₄오

탄산나트륨 Na₂CO₃

중탄산 나트륨 NaHCO₃

질산 HNO₃

질산은 AgNO₃

황산 아연 ZnSO₄