알쓸신화6 - 전기분해와 도금

1) 실험 제목 : 전기분해와 도금

2) 목적 : 전기 에너지를 사용해서 일어나는 화학반응에 대하여 알아본다.

3) 이론

전기화학 : 전기와 화학반응 간의 관계를 연구하는 학문, 산화-환원 반응에서 도선을 통하여 전자의 전달

산화 : 전자를 잃는 것 또는 산화수 증가하는 것

환원 : 전자를 얻는 것 또는 산화수 감소하는 것

산화제 : 다른 물질을 산화시키는 물질, 다른 물질로부터 전자를 얻으므로 자신은 환원

환원제 : 다른 물질을 환원시키는 물질, 자신이 전자를 잃으므로 자신은 산화

반쪽반응 : 산화와 환원을 따로따로 나타낸 식

전지 : 화학에너지 → 전기에너지, 산화-환원 반응을 분리된 장소에서 일어나게 하여 전자가 도선을 통하여 흐르게 함

전극 : 외부 회로를 연결하는 두 고체 금속

산화전극 : 산화 반응이 일어나는 전극

환원전극 : 환원 반응이 일어나는 전극

염다리 : 다른 이온 또는 다른 물질과 반응하지 않는 NaNO3(aq) 같은 전해질 용액을 채운 U자 모양 유리관으로 만든다. 전극에서 산화와 환원 반응이 일어나면 염다리에서 이온이 이동하여 전기적 중성을 유지시킨다.

전기분해 : 전해질의 수용액이나 용융액에 전극을 담그고 직류 전류를 통하면 두 전극에서 화학 변화를 일으키는 것을 전기분해라고 한다. (예: 전기도금, 염소 가스, 알루미늄을 생산하는 공정)

4) 시약 및 기구

⸱ 기구

- 250mL 비커

- 교반기

- 핀셋

- 고무마개

- 사포

- 구리 판

- 구리 선(나선 모양)

- Multimeter

- Power supply

⸱ 시약

- 황산 구리-황산 용액(CuSO4 + H2SO4 / 분자량 : 159.609g/mol / 녹는점 : 110도 / 밀도 : 3.6g/cm³)

5) 실험방법

① 250mL비커에 황산 구리-황산 용액(20% CuSO4 및 10% H2SO4용액) 약 200mL를 채움

② 후드 안에서 구리판 표면의 이물질 제거를 위해 사포로 표면을 깨끗이 하고 증류수로 세척 후 오븐에서 건조한 다음 무게 측정

③ 구리선(+)과 구리판(-)을 용액에 5cm이상 잠기도록 넣음

④ 직류(D.C)전원의 (-)극은 구리판에 연결, (+)극은 구리선에 연결

⑤ 전압계를 병렬로 연결, 전류계는 직렬로 연결

⑥ 스위치를 켜서 전류를 흘려주면서 정확하게 30분 동안 반응을 진행시키면서 1분 간격으로 전류 측정

⑦ 구리판을 꺼내서 증류수로 세척하고 오븐에 건조 후 무게 측정