일반화학 정리 - 5 중요

금속 수소화물에서 수소의 산화수는 -1이다.

산소와 플루오린이 결합했을 때 플루오린의 산화수는 -1이다.



금속의 반응성 순서 

Li > 크 K 카 나 마 알 아 철 니 주 납 수 구 수은 은 백금 금



반응성이 크다는 것은 산화가 잘 된다는 뜻이다. 따라서 전자를 잘 잃는다. 환원력이 크다, 양이온이 잘 된다, 이온화 경향이 크다.



전지의 구성:  - 극에서는 전자를 잃고 산화되기 쉬운 금속, + 극에서는 반응성이 작고 환원반응이 일어나는 극이다.

전자는 -극에서 +극으로 흐른다.



볼타전지: Cu판, Zn판, 황산 수용액으로 구성

-> Zn이 산화력이 크므로 -극, Cu는 반응성이 작아 +극이 된다. Zn이 Zn2+로 산화되면서 아연이 석출 되어 -극의 질량이 감소하고, +극에서는 황산의 수소를 얻어 수소기체가 발생하며 질량은 그대로 보존된다. 따라서 수용액의 pH는 증가한다.

-> 수소기체로 인해 환원반응이 방해되어 기전력이 떨어지는 현상이 발생하는데 이를 분극현상이라고 한다.

-> 따라서 산소가 많이 들어있는 산화제를 이용하여 H2를 H2O로 만들어 주어야 한다.



다니엘전지 : 염다리 설치, 황산 수용액이 아닌 황산아연, 황산구리 수용액 사용 (수소발생 X, 질량증가, 분극 X)

-> 아연전극에서는 산화되어 질량이 감소하고 수용액의 아연이온이 증가한다. 구리전극에서는 수용액의 CU2+이온이 전자를 받아서 전극에서 Cu가 석출 되어 질량이 증가한다. 또한 수용액의 Cu이온은 감소한다.

-> 이로 인해 +극과 -극의 균형이 맞지 않게 되는데 대안으로 염다리를 설치한다. (우뭇가사리, 한천, KNO3)



납축전지: 납을 이용한 전지, 납축전지는 충전이 가능한 2차 전지이다.

-> -극은 Pb, +극은 PbO2를 이용한 극으로 PbO2 자체가 간극제이다. 황산수용액에서 Pb는 PbSO4로 산화되고 PbO2는 PbSO4와 H2O로 환원된다. 전체 반응은 전하를 잃는 방전과정이며, 양극에서 모두 PbSO4가 생성되어 질량이 모두 증가한다. 따라서 산성도는 감소하고, 전해질 밀도도 감소한다.



수소-산소 연료전지 : 연료가 무한정

-> 수소와 산소를 각각 이용하며, -극에서는 수소기체가 산화되어 물이 되고, +극에서는 산소기체가 환원되어 OH로 된다. 

연료는 무한정, OH의 개수는 변화 없고,  H2O가 형성되기 때문에 전해질 전체 농도는 감소한다. 양 극의 질량변화가 없으며 환경오염이 없다.



전기분해는 전지와는 반대로 -극에서는 환원이 일어나며 +극에서는 산화가 일어난다.

-> 환원전극인 - 극에서는 수소와 반응성을 비교하여 작은 것이 석출된다. 수소보다 반응성이 크면, 수소가 석출 되고, 수소보다 반응성이 작으면 금속이 석출 된다.

-> 산화전극인 +극에서는 OH와 반응성을 비교 OH보다 큰 Cl의 경우 Cl 기체가 발생하며, OH와, OH보다 작은 질산이나 황산은 산소기체가 석출 한다. 산화가 쉬운 순서: Cl > OH > NO3 > SO4

-> 표준환원전위는 수소를 기준으로 수소보다 반응성이 큰 것은 -값을 가지며, 반응성이 작은 것은 +값을 가진다.



NaCl의 전기분해 : NaCl은 수용액이 아닌 용융액으로 H2O가 없다.

2 NaCl -> 2Na(-극, 환원전극) + Cl2(+극, 산화전극)



G= -nFEo를 의미하며 , Eo이 0보다 작을 경우 G가 +가 되어 비자발적, 전지반응이 진행되지 않으며, Eo이 0일 경우 방전, Eo이 0보다 클 경우에는 G <0이 되므로 전류가 정상적으로 흐른다.



산, 염기 중화반응과 앙금생성반응은 산화환원 반응이 아니다.



V=IR  , Q = It (초단위, F)

-> 1.5A로 30분 전기분해 시 Q = 1.5 * 30 * 3600 F = 2700F



표준기전력은 환원전극의 표준환원전위 - 산화전극의 표준환원전위로 큰 것에서 작은 것을 빼면 된다.



물의 전기분해는 -극에서 수소, +극에서 산소를 주입하며, 수소는 산화되어 물이 되고, 산소는 환원되어 OH가 된다.



촉매는 반응의 활성화 에너지를 낮추고 반응경로를 변화시킨다. 하지만 평형상수를 변화시키지는 않는다.



CH3 COOH 수용액에 CH3 COO- 이온을 첨가하는 경우 첨가한 이온에 의해 CH3COO- 농도가 증가하고 역반응 증가로 인해 CH3 COOH의 농도도 증가한다.