일반화학실험-전기분해와 도금

소개글

일반화학실험-전기분해와 도금에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 목 적

2. 원 리

3. 실험방법

4. 실험기구 및 시약

-결과레포트-
(1) 동전의 무게 변화
(2) 시간에 따른 전류의 변화
(3) 흘려준 전기량 값
(4)두 전극에서 일어나는 반응
(5) 위에서 계산한 전기량으로 석출되어야 할 구리의 무게를 계산하고 실제 석출된 양과 비교

*참고문헌

본문내용

(양극) 표면에서는 음이온이 방전하여 각종 물질을 생성하기도 하고, 양극인 금속 자체가 녹아서 그 금속의 양이온을 생성한다(예를 들면, 묽은 황산 속에 금속 아연판을 넣어 양극으로 하면 아연이 녹아서 나온다).
일반적으로 금속은 양이온으로, 음이온은 원자 또는 분자로 변화하므로 산화반응이다. 따라서 양극에서는 산화반응이 이루어진다. 이에 대하여 전위가 낮은 쪽 전극(음극) 표면에서는 양이온의 방전이 일어나거나, 금속이 석출한다. 이렇게 해서 음극 표면에서는 양이온으로부터 원자 또는 분자가 되거나 금속으로 석출하는 환원반응이 일어난다. 전기분해 때의 전기량과 생성되는 물질 양과의 관계에 대해서는 페러데이의법칙이 성립한다. 페러데이의 제1법칙은 전기분해에 의하여 소모되거나 생성되는 양은 통해 준 전하량(Q)에 비례한다.
전기량(Q) = 전류의 세기(I) × 시간(t)
1C은 1A의 전류를 1초 동안 통했을 때의 전기량이다. 제2법칙은 일정량의 전하량이 흐를 때 생성되는 물질의 양은 그 물질의 원자의 당량(= 원자량/이온의 전하 수)에 비례한다.
우리는 이번 실험에서 이를 통해 이론적인 석출된 구리의 양과 고가의 전자저울을 통해 측정한 값을 비교하였다. 놀랍게도 우리가 시행한 실험에서 오차는 0%를 나타내었다. 혹시 우리가 실험을 잘못한 것이 아닌가 해서 약간씩 수치를 보정해서 재계산해 보았으나 역시 큰 차이를 나타내지는 않았다. 이는 아마도 석출한 구리의 양이 극소량이어서 그런 것 같고, 페러데이 상수가 96485쿨롱인데 그 큰 수 때문에 그런 값이 나온 것 같다.
이번 실험을 통해 지난 실험과 마찬가지로 전기에너지를 이용한 화학반응에 대한 이해를 할 수 있는 좋은 기회가 되었다. 전기분해와 도금은 우리 일상생활에서도 그 원리를 많이 이용해 사용하므로 그 일례에 대해 조사해보았다.
전기분해는 넓은 분야에서 응용하고 있는데, 전기분해분석 전기야금 전기분해연마 전기도금 ,식염수 전기분해에 의한 염소·수산화나트륨 제조 등에 이용한다. 또한 우리가 이번 실험을 통해 배운 전기분해와 도금을 통해 실제로 노란색인 10원짜리 동전을 100원짜리 동전처럼 변하게 할 수 있을 것이다. 아연가루와 수산화나트륨을 이용하여 수산화나트륨 수용액에 아연가루를 넣고 끓인다. 끓기 시작했을때 10원짜리 동전을 집어넣으면 은색으로 바뀐다.
2NaOH(aq) + Zn(s) → NaZnO + H(g)
이 때 산화되는 아연 대신에 환원되는 H+로 인해 수수 기체가 발생한다. 이렇게 구리동전 표면에 아연이 코팅되어 구리가 은색으로 변하게 된다.
우리가 실험 결과 구리(동전) 표면의 도금된 부분이 고르고 매끄럽지 않은 것을 발견하였다. 실제 도금시에 구리이온과 착물을 형성하는 리간드를 넣어서, Cu 이온 농도를 낮추어주면 부드럽고 균일한 도금을 할 수 있다.
*참고문헌
일반화학 5판, Zumdahl, 2002, 자유아카데미
화학실험, 화학교재편찬연구회 1999, 녹문당
일반화학실험, 김은경,김병철 1999, 북스힐
최신 일반화학실험, 이동섭 , 1999 동화기술

키워드

전기분해,   도금,   화학실험,   전기분해전지