화학Ⅱ›반응 속도와 전기화학

전기화학

Electrochemistry

직관 도입 — 전자의 이동이 전기를 만든다
💡 비유: 물레방아
①높은 곳의 물이 낮은 곳으로 흐르며 물레방아를 돌린다
②전기화학에서는 '전자'가 흐르며 일(전류)을 한다
③전자를 잃기 쉬운 금속(Zn)에서 얻기 쉬운 금속(Cu)으로 전자 이동
④이 전자의 흐름이 '전류' — 배터리의 원리
⑤배터리(건전지) = 갈바니 전지, 도금 = 전기분해
갈바니 전지 (화학 전지)
1.1
🔍 전지의 작동 원리를 추적하라!
①Zn 전극에서: Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ (산화, 전자 방출)
②전자가 외부 도선을 통해 Cu 전극으로 이동
③Cu 전극에서: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu (환원, 전자 수용)
④염다리: 이온 이동으로 전기적 중성 유지 (없으면 전류 멈춤)
⑤전자는 산화극(−)에서 환원극(+)으로 흐른다
표준 전극 전위
기전력 계산
E°cell = E°환원극 − E°산화극
환원 전위가 높은 쪽이 환원극(+)

주요 표준 환원 전위

📊표준 환원 전위 (25°C)
반쪽 반응E° (V)
F₂ + 2e⁻ → 2F⁻+2.87
Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu+0.34
2H⁺ + 2e⁻ → H₂ (SHE)0.00
Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn-0.76
Li⁺ + e⁻ → Li-3.04
💡 전위표 읽는 법
①E° 큰 쪽 = 환원되기 쉬움 (전자를 잘 받음)
②E° 작은 쪽 = 산화되기 쉬움 (전자를 잘 줌)
③Zn-Cu 전지: E° = 0.34 − (−0.76) = 1.10V
④SHE(표준 수소 전극)이 기준점 (E° = 0.00V)
전기 분해
패러데이 법칙
m = MItnF
m: 석출 질량, M: 몰질량, I: 전류, t: 시간, n: 전자수, F: 96500 C/mol

갈바니 전지 vs 전기 분해

📊두 장치의 비교
항목갈바니 전지전기 분해
에너지 변환화학→전기전기→화학
자발성자발적 (E°>0)비자발 (외부 전원 필요)
산화극(−) 음극(+) 양극
환원극(+) 양극(−) 음극
응용건전지, 연료전지도금, 전기 정련
총정리
핵심 공식
E°cell = E°환원극 − E°산화극
E°cell > 0: 자발적 반응 (갈바니 전지)
🎯 시험 포인트
①E°cell = E°환원극 − E°산화극 — 환원전위 큰 쪽이 (+)극
②갈바니 전지: 자발 반응, 산화극(−), 환원극(+)
③전기 분해: 비자발 반응, 산화극(+), 환원극(−) ← 부호 주의!
④패러데이 법칙: m = MIt/nF (석출 질량 계산)
⑤산화 = 전자 잃음(OIL), 환원 = 전자 얻음(RIG)