갈바니 전지 (Galvanic Cell)☆

갈바니 전지는 볼타 전지라고도 하며 초기 전지 모델이다. 

 

 

1. 볼타 전지

 

볼타 전지의 모식도

• 묽은 황산이 담긴 하나의 비커에  Zn 판과 Cu 판을 담궈 이를 도선으로 연결해 만든 전지 
• 각 전극에서의 반응
  • 전지의 표시: Zn(s) ㅣ H₂SO₄(aq) ㅣ Cu (s)  E˚ = 1.1 V 
  • 양극 Anode: Zn (s) ⇌ Zn²⁺(aq) + 2e^-
  • 음극 Cathode: 2H⁺(aq) + 2e^- ⇌ H₂(g) 
  • 개념정리 (암기) ★

전극의 종류 (Anode and Cathode)	갈바니 전지
양극	산화반응이 일어나는곳 - (negativie) 극 전자를 생성 염다리의 음이온이 이동하는 극
음극	환원반응이 일어나는 곳  + (positive) 극 전자를 받음 염다리의 양이온이 이동하는 극

• Zn의 질량감소  ★
• 분극현상: 볼타전지는 H2 기체에 의한 분극현상에 의해 효율이 떨어졌는데, 분극 현상이란 H2기체가 Cu 판 주위에 막을 형성하여 전류의 흐름을 막는 현상이다. 
  • 이를 극복하기위한 감극제 (산화제) 가 사용되었다. (ex. MnO2, H2O2)

 

 

2. 다니엘 전지 

 

• 다니엘 전지는 각판을 다른 비커에 두고 각각 ZnSO4 와 CuSO4 수용액을 채워넣어 도선으로 연결후 "염다리(salt bridge)" 를 연결했다.  
• 이 염다리는 이온통로 역활을 하는데 반응이 진행되는 동안 각 격실의 용액의 전기적 중성 (알짜 전하 0) 을 유지시켜준다. 
  • 음이온은 양극으로 이동하고 양이온은 음극으로 이동하는 식으로 전기적 중성을 유지하며 안정적인 전지를 구성할수 있었다. 
• 각 전극에서의 반응 
  • Zn(s) ㅣ Zn²⁺(aq) II Cu²⁺(aq) ㅣ Cu (s)  E˚ = 1.1 V
  • 양극 Anode: Zn (s) ⇌ Zn²⁺(aq) + 2e^-
  • 음극 Cathode: Cu²⁺(aq) + 2e^- ⇌ Cu(s)
  • Zn 질량 감소, Cu 질량증가 ★

 

 

다니엘 전지의 모식도

 

 

개념정리할때 양극과 음극의 차이 각 전지의 판의 질량 감소 및 증가를 확실히 구분하면 좋을거 같다. 

 

 

*추가 내용

• 전자 (eletron)은 항상 양극에서 음극으로 향한다.
• 갈바니 전지는 자발적인 반응이며 기전력은 양수이다. 
• 전지 반응은 평형상태에 도달할때까지 진행된다