이온과 전기 분해

Ions and Electrolysis

이온은 원자가 전자를 잃거나 얻어 전하를 띤 입자예요. 전자를 잃으면 양이온(+), 얻으면 음이온(−)이 돼요. 전해질 용액에 전류를 흘리면 양이온은 음극으로, 음이온은 양극으로 이동하며 각 전극에서 반응이 일어나요. 물에 녹아 이온으로 나뉘는 물질이 전해질이고, 설탕물처럼 이온이 생기지 않으면 전류가 잘 흐르지 않아요. 이 페이지에서는 전압을 바꿔 가며 이온이 전극으로 이동하는 전기 분해를 눈으로 확인해 봐요.

이온이란?

⚡ 직관: 전자를 잃거나 얻은 원자

①원자가 전자를 잃으면 → 양이온 (+) : Na → Na⁺

②원자가 전자를 얻으면 → 음이온 (−) : Cl → Cl⁻

③이온은 전하를 띠고 있어서 전기적 힘에 반응한다

전기 분해 실험

전압6 V

🔬 전기 분해 원리

①전해질 용액에 전류를 흘리면

②양이온(+)은 음극(−)으로 이동

③음이온(−)은 양극(+)으로 이동

④각 전극에서 산화·환원 반응 발생

⑤전압이 높을수록 반응이 빨라진다

전해질과 비전해질

💧 전기를 통하는 물질

①전해질: 물에 녹아 이온으로 분리 → 전류 흐름 (소금물, 염산)

②비전해질: 물에 녹아도 이온 생성 안 함 → 전류 안 흐름 (설탕물, 알코올)

③순수한 물은 전류가 거의 흐르지 않는다

총정리

이온 형성

양이온: 전자 잃음(+) / 음이온: 전자 얻음(−)

Na → Na⁺ + e⁻, Cl + e⁻ → Cl⁻

전기 분해

양이온 → 음극, 음이온 → 양극

전해질 용액에 전류를 흘려 물질을 분해

🎯 시험 포인트

①양이온(+)은 음극(−)으로 이동

②음이온(−)은 양극(+)으로 이동

③전해질 = 이온으로 분리되는 물질

④음극: 환원 반응 (전자 받음), 양극: 산화 반응 (전자 잃음)

⑤물의 전기 분해: 음극에 수소, 양극에 산소 (부피비 2:1)

예제와 단원평가

예제 1

나트륨 원자(Na)와 염소 원자(Cl)가 각각 이온이 될 때 전자를 잃는지 얻는지, 그리고 무슨 이온이 되는지 식으로 나타내라.

나트륨은 전자 1개를 잃어 양이온이 된다: Na → Na⁺ + e⁻.

염소는 전자 1개를 얻어 음이온이 된다: Cl + e⁻ → Cl⁻.

▸ Na → Na⁺ + e⁻ (양이온) / Cl + e⁻ → Cl⁻ (음이온)

전자를 잃으면 양이온(+), 전자를 얻으면 음이온(−)이 된다.

예제 2

물을 전기 분해하면 각 전극에서 어떤 기체가 발생하며, 두 기체의 부피 비는 얼마인가?

음극(−)에서는 수소(H₂) 기체가, 양극(+)에서는 산소(O₂) 기체가 발생한다.

물 분자(H₂O)의 수소와 산소 비에 따라 수소 : 산소의 부피 비는 2 : 1이다.

▸ 음극 = 수소, 양극 = 산소 / 부피 비 수소 : 산소 = 2 : 1

전기 분해에서 양이온은 음극으로, 음이온은 양극으로 이동해 반응한다.

단원평가 유형

이온과 전기 분해에 대한 설명으로 옳은 것은?

①원자가 전자를 잃으면 음이온이 된다

②전기 분해에서 양이온은 양극으로 이동한다

③전해질은 물에 녹아 이온으로 나뉘어 전류가 흐른다

④설탕물은 전류가 잘 흐르는 전해질이다

⑤물을 전기 분해하면 수소 : 산소 부피 비가 1 : 2이다

▸ ③ 전해질은 물에 녹아 이온으로 나뉘어 전류가 흐른다

전자를 잃으면 양이온이 되고(①X), 전기 분해에서 양이온은 음극으로 이동한다(②X).

설탕물은 이온이 생기지 않는 비전해질이며(④X), 물 전기 분해에서 수소 : 산소 = 2 : 1이다(⑤X). 전해질은 물에 녹아 이온으로 나뉘어 전류가 흐른다(③O).