다니엘 전지

소개글

다니엘 전지에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 실험제목

Ⅱ. 목 적

Ⅲ. 준 비 물

Ⅳ. 이론적 배경
1. 0.5M CuSO4 제조
2. 각몰 농도의 ZnSO4 제조
3. Nernst Equation

Ⅴ. 방 법

Ⅵ. 결 과
1. 전체 반응식
2. 이론값, 실험값 구하기
3. 상대오차
4. 그 래 프
5. 염다리(salt bridge)의 종류와 역할
6. EMF Series와 Galvanic Series 설명과 차이점

Ⅶ. 고 찰

Ⅷ. 참고자료

본문내용

(석출량/원자량)
= 1 96500
{ 107.86g } over { 107.86g/mol }
= 96500 C
효율이 50%이므로 필요한 전하량은 193000C
6-2. EMF series와 Galvanic Series 설명과 차이점?
(1) EMF series (전기화학계열)
전기화학계열은 각종 금속들이 환원될려고 하는 경향들을 수소가 환원되려고 하는 경향을 기준으로한 크기를 나타낸 것이다. 수소가 환원되려고 하는 경향보다 더 큰 경향을 가진 금속들은 (+)전위를 가지고, 수소가 환원도려고 하는 경향보다 더 적은 경향을 가진 금속들은 (-)전위를 갖는다. 이러한 환원되려는 경향의 세기의 순서대로 나열한 것이 전기화학계열이다. 환원되려는 경향이 가장 적은 것을 가장 위쪽에 두고 환원되려는 경향이 가장 큰 것을 가장 아래쪽에 둔 것이다. (위에 있다고 전위가 큰 것은 아니다. 사실상 전위가 낮다.) 표에서 나타난 것처럼 (-)전위가 큰 것일수록 이온화 경향이 큰 것이므로 쉽게 용해가 된다. (-)전위가 큰 것들은 자신은 산화되면서 수소이온 용액(예를 들면 산, 물, 수증기)으로부터 수소를 환원시켜 수소를 발생시킨다. 이런 금속들을 비(Base)금속이라고 하고 (+)전위가 큰 것들은 매우 안정하여 용해가 어렵기 때문에 귀(Noble)금속이라고 한다. (-)전위가 말하는 또 하나의 의미는 반응속도가 빠르기 때문에 금속이 (-)로 하전됨을 의미한다.
원소
부분반응
E0, Volt
Li
Li+ + e- Li
- 3.045
K
K+ + e- K
- 2.295
Ba
Ba2+ + 2e- Ba
- 2.90
Ca
Ca2+ + 2e- Ca
- 2.87
Na
Na+ + e- Na
- 2.713
Mg
Mg+ + e- Mg
- 2.375
Al
Al3+ + 3e- Al
- 1.66
Ti
Ti2+ + 2e- Ti
- 1.63
Zn
Zn2+ + 2e- Zn
- 0.763
Cr
Cr3+ + 3e- Cr
- 0.74
Fe
Fe2+ + 2e- Fe
- 0.44
Cd
Cd2+ + 2e- Cd
- 0.403
Hg
Hg(CN)42+ + 2e- Hg + 4CN
- 0.37
V
V3+ + 3e- V
- 0.255
Ni
Ni2+ + 2e- Ni
- 0.25
Sn
Sn2+ + 2e- Sn
- 0.136
Pb
Pb2+ + 2e- Pb
- 0.126
Fe
Fe3+ + 3e- Fe
- 0.016
H
2H+ + 2e- H2
0.000
Cu
Cu2+ + 2e- Cu
+ 0.340
Ag
Ag+ + e- Ag
+ 0.799
Hg
Hg2+ + 2e- Hg
+ 0.851
Pt
Pt2+ + 2e- Pt
+ 1.2
Au
Au3+ + 3e- Au
+ 1.5
《표 1》 25 일때 수용액내에서의 표준전극(환원)전위
(2) 갈바닉 계열(galvanic series)
《표 2》 금속과 합금의 갈바닉 계열
전극의 전위는 표준 상태에서는 일정한 표준 전극 전위를 나타내지만 실제적으로 환경에 따라 부식 전위가 다르게 나타난다. 부식 전위는 환경, 온도, 유속 등에 따라 다르게 변하게 된다. 해수 중에서 부식 전위의 크리순으로 나타낸 표를 갈바닉 계열(galvanic series)이라고 한다. 표에 갈바닉 계열을 나타내었다.
(4) EMF series과 갈바닉 계열(galvanic series)차이점
EMF series은 표준상태에서 금속 원소들의 전위를 나타내지만 갈바닉 계열은 표준 상태가 아닌 해수 중에서의 합금의 전위를 나타낸다. 갈바닉 계열에 실제적인 전위값이 나타나 있지 않은 이유는 바닷물의 조성, 용존 산소의 농도, 온도, 유속에 따라 그 값들이 변하기 때문이다. 갈바닉 계열을 이용하면 실제로 사용하는 두 합금이 접촉될 때 어느 쪽에서 부식이 될지를 쉽게 판단할 수 있다. 또한 갈바닉 계열에서 볼 때 서로 멀리 떨어져 있는 합금들이 접촉될수록 부식 전류는 크게 나타날 것이다. 또한 갈바닉 계열에서는 어떤 합금이 부동태가 일어나지 않은 상태의 전위와 부동태화가 일어난 후의 전위를 함께 보여주고 있다.
Ⅶ. 고 찰
다니엘 전지를 만들어보고 ZnSO4 몰량 변화에 따른 기전력 차이를 알아 보는 실험이었다. Nernst 식에 의해서 알 수 있듯이 표준상태이고 용액농도가 각각 1mol일때 기전력 1.1V이다. 이론값 및 실험값을 통해서 다음과 같은 결과를 알 수가 있다. ZnSO4 몰수가 증가 할수록 기전력 값이 작아지는 반비례함을 알 수 있었다. 이 결과값을 통하여 더 높은 기전력을 얻기 위해서는 ZnSO4 몰수를 작게 하고 낮은 기전력을 얻기 위해서는 ZnSO4 몰수를 높게 해야 함을 알 수 있다.
ZnSO4 0.5M의 결과 값도 예상할 수 있다. Nernst 식에서 알 수 있듯이 반응물과 생성물의 몰수가 같으면 기전력이 1.1V임을 알 수가 있다.
상대오차 및 그래프를 통해서 오차를 확인 할 수 있었다. 각 조별로 0.61% ~ 2.22%의 오차가 발생했다. 상대오차에 5% 이내에 들어왔으므로 비교적 정확한 실험이 되었던 거 같다. 오차의 원인을 밝히자면 다음과 같다. 오차는 아주 작은데서 발생하였다. 첫째 Cu Plate와 Al Plate를 지지하는 스탠드 없이 비커에 넣어 두었기 때문에 담겨져 있는 면적부분만 반응에 참여하기 때문에 제각기 다른 면적이 비커에 담겨져 있었다. 이 때문에 오차가 발생하였으며, 둘째 Cu Plate와 Al Plate표면의 연마시에 제대로 연마하지 못하여 Plate표면의 불순물이나 산화막이 완전히 제거되지 않아서 발생하였다. 셋째, 아연을 무게를 측정 시에 적은 오차를 발생 시킨 점을 들 수가 있다.
4조에서 특이한 점을 발견할 수가 있었다. 염다리는 중앙부위에서 평행을 유지해야 하지만 4조의 염다리가 평형을 깨지고 한쪽으로 넘어 가버린 것이다. 이와 같은 사실을 요인은 조작상 문제라고 볼 수가 있으며 이 때문에 다른 조에 확연한 차이의 결과가 나온 것도 확인할 수가 있었다.
Ⅷ. 참고자료
1. 알기쉬운 부식 및 방식공학, 한정섭저, 피어슨 에듀케이션 코리아
2. Corrosion Source - http://www.corrosionsource.com/handbook/galv_series.htm

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다니엘 전지,   화학전지,   Nernst Equation,   염다리(salt bridge)의 종류와 역할,   EMF series와 Galvanic Series,   다니엘