전해질 [電解質 electrolyte]
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작성자 관리자 작성일05-04-03 07:29 조회3,948회 댓글0건관련링크
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전해질 [電解質 electrolyte]
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요약
물에 녹아서 그 용액이 전기 전도성을 가지게 되는 물질. 물 등의 극성용매(極性溶媒)에 녹였을 때 이온화되어 그 용액이 높은 전기전도성을 가지게 되는 물질을 전해질 또는 전해물이라 한다.
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내용
물에 녹아서 그 용액이 전기 전도성을 가지게 되는 물질. 물 등의 극성용매(極性溶媒)에 녹였을 때 이온화되어 그 용액이 높은 전기전도성을 가지게 되는 물질을 전해질 또는 전해물이라 한다. 전해질용액에 전극을 넣고 적당한 전압하에서 전류를 통하면, 전해질의 성분이온이 전하를 잃고 전극에 석출(析出)되는 현상을 전기분해 또는 전해라고 하는데, 전해질이란 명칭은 이 현상에서 유래하고 있다.
1 이온화설
전해질용액에 이온이 있다는 것은 영국의 M. 패러데이와 독일의 E. 콜라우슈 등이 일찍부터 지적하였다. 산과 염기의 수용액에 대한 중화열이나 전기전도도의 측정치를 설명하기 위해 스웨덴의 S.A. 아데니우스는, 이들 수용액 속에서 아직 해리(解離)되지 않은 용질분자와 이온화로 생긴 이온과의 사이에 전해평형이 성립된다고 생각하였다. 이에 의해 ＜전해질용액은 전기장을 걸지 않더라도 항상 일정한 이온화도로 자유이온이 이온화하고 있다＞는 이온화설이 1887년에 알려졌다. 이것을 아데니우스의 설 또는 이온설이라 한다. 이 견해에 따르면 전기분해의 현상도, 또 전해질용액에서의 삼투압·끓는점오름·어는점내림 등이 몰(mol)농도에서 기대하는 값보다 크게 나타나는 것도 설명된다. 이온화설의 결함은, 이온은 서로 관계없이 용액속에 있다는 것과, 이온 간의 정전기상호작용을 무시한 점이다. 다시 이 이론은 독일의 F.W. 오스트발트와 W.H. 네른스트 등에 의하여 정량적인 형으로 전개되었다.
2 이온화가 일어나는 원인
염화나트륨(NaCl)과 같은 전해질염류는 고체 및 용융상태에서도 그 구성원자가 이온으로 존재한다. 이 종류의 전해질이 극성용매 속에서 이온으로 해리되어 있는 것은 주로 이온 간의 정전기인력이 용매의 높은 유전율에 의해서 약화된데 기인하고 있다. 이에 대해서 염화수소(HCl)와 같은 분자는 보통조건하에서는 공유결합상태로 있어서 이온결합성은 적으나, 극성용매(極性溶媒)에는 녹아서 이온을 만든다.
HCl＋HOHO＋Cl
이 경우의 이온화는 생성된 이온의 용매화(용해가 물인 경우는 水和라 한다)에 의한 안정화에너지가 큰 것에 기인되고 있다. 이런 종류의 전해질을 특히 제 2 종의 전해질이라고도 한다. 일반적으로 큰 용매화(溶媒和)에너지를 주며, 또 큰 유전율을 가지는 따위 용매에서는 전해질의 이온화는 용이하다. 극성용매의 대표는 물인데, 그밖에 액체암모니아·과산화수소·플루오르화수소 등이 있다.
3 강전해질과 약전해질
전해질은 그 구성이온의 종류와 성질에 따라 여러가지로 분류한다. 값의 양이온 개와 값의 음이온 개로 된 중성분자가 다음과 같이 이온화한다고 가정한다.
전체로서 전하는 중화되었으므로 이며, 양·음이온의 존재비율은 이온값에 반비례한다. 이와 같은 전해질을 의 전해질이라 한다. 예를 들어 황산나트륨(NaSO)은 1-1값, 황산칼슘(CaSO)은 1-2값의 전해질 등으로 부른다. 또 이온화된 양·음이온의 수를 고려하여, 예를 들어 NaCl은 이온화되어 양·음이온을 각각 1개 내므로 1가 2 원전해질(一價二元電解質), NaSO는 2가 3 원전해질 등으로 부르기도 한다. 일반적으로 전해질은 용액 속에서 완전하게는 전해되지 않으므로 이온화의 정도를 이온화도 α를 써서 표시하고 α가 큰 것을 강전해질, 작은 것을 약전해질로 분류하는 일이 있다. 전해질염류는 일반적으로 강전해질이며, 산과 염기는 강산·강염기에서 약산·약염기에 걸쳐 여러 가지 이온화도를 표시한다.
4 이온화도
전해질총수에 대한 이온화한 이온수와의 비율을 이온화도 α라 한다. α는 0에서 1까지의 숫자이며 강전해질은 1에 가깝고, 약전해질은 0에 가깝다. 또 α는 농도가 낮아질수록, 온도가 높아질수록 값은 커진다. 약전해질이라도 농도가 적당히 낮아지면 α는 1에 가까워진다. 실험적으로 α는 판트 호프계수 i의 측정이나 전기전도도의 측정에서 구해진다. 예를 들어, 증기압력내림·끓는점오름·삼투압 등의 측정에서 를 구하고, 다음 식에 의하여 α를 구한다.
α=(－1)/(－1)
여기서, 은 각기 양·음의 이온값이다. 나중 것은 비전도도(比傳導度) 에서 구한 당량전도도 에 1g 당량의 전해질을 함유한 용액의 체적을 곱한 것)를 여러 가지 농도에서 측정하고 이것을 무한희석시킨 값 와 비교한다. α는 에서 주어진다.
5 이온화
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요약
물에 녹아서 그 용액이 전기 전도성을 가지게 되는 물질. 물 등의 극성용매(極性溶媒)에 녹였을 때 이온화되어 그 용액이 높은 전기전도성을 가지게 되는 물질을 전해질 또는 전해물이라 한다.
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내용
물에 녹아서 그 용액이 전기 전도성을 가지게 되는 물질. 물 등의 극성용매(極性溶媒)에 녹였을 때 이온화되어 그 용액이 높은 전기전도성을 가지게 되는 물질을 전해질 또는 전해물이라 한다. 전해질용액에 전극을 넣고 적당한 전압하에서 전류를 통하면, 전해질의 성분이온이 전하를 잃고 전극에 석출(析出)되는 현상을 전기분해 또는 전해라고 하는데, 전해질이란 명칭은 이 현상에서 유래하고 있다.
1 이온화설
전해질용액에 이온이 있다는 것은 영국의 M. 패러데이와 독일의 E. 콜라우슈 등이 일찍부터 지적하였다. 산과 염기의 수용액에 대한 중화열이나 전기전도도의 측정치를 설명하기 위해 스웨덴의 S.A. 아데니우스는, 이들 수용액 속에서 아직 해리(解離)되지 않은 용질분자와 이온화로 생긴 이온과의 사이에 전해평형이 성립된다고 생각하였다. 이에 의해 ＜전해질용액은 전기장을 걸지 않더라도 항상 일정한 이온화도로 자유이온이 이온화하고 있다＞는 이온화설이 1887년에 알려졌다. 이것을 아데니우스의 설 또는 이온설이라 한다. 이 견해에 따르면 전기분해의 현상도, 또 전해질용액에서의 삼투압·끓는점오름·어는점내림 등이 몰(mol)농도에서 기대하는 값보다 크게 나타나는 것도 설명된다. 이온화설의 결함은, 이온은 서로 관계없이 용액속에 있다는 것과, 이온 간의 정전기상호작용을 무시한 점이다. 다시 이 이론은 독일의 F.W. 오스트발트와 W.H. 네른스트 등에 의하여 정량적인 형으로 전개되었다.
2 이온화가 일어나는 원인
염화나트륨(NaCl)과 같은 전해질염류는 고체 및 용융상태에서도 그 구성원자가 이온으로 존재한다. 이 종류의 전해질이 극성용매 속에서 이온으로 해리되어 있는 것은 주로 이온 간의 정전기인력이 용매의 높은 유전율에 의해서 약화된데 기인하고 있다. 이에 대해서 염화수소(HCl)와 같은 분자는 보통조건하에서는 공유결합상태로 있어서 이온결합성은 적으나, 극성용매(極性溶媒)에는 녹아서 이온을 만든다.
HCl＋HOHO＋Cl
이 경우의 이온화는 생성된 이온의 용매화(용해가 물인 경우는 水和라 한다)에 의한 안정화에너지가 큰 것에 기인되고 있다. 이런 종류의 전해질을 특히 제 2 종의 전해질이라고도 한다. 일반적으로 큰 용매화(溶媒和)에너지를 주며, 또 큰 유전율을 가지는 따위 용매에서는 전해질의 이온화는 용이하다. 극성용매의 대표는 물인데, 그밖에 액체암모니아·과산화수소·플루오르화수소 등이 있다.
3 강전해질과 약전해질
전해질은 그 구성이온의 종류와 성질에 따라 여러가지로 분류한다. 값의 양이온 개와 값의 음이온 개로 된 중성분자가 다음과 같이 이온화한다고 가정한다.
전체로서 전하는 중화되었으므로 이며, 양·음이온의 존재비율은 이온값에 반비례한다. 이와 같은 전해질을 의 전해질이라 한다. 예를 들어 황산나트륨(NaSO)은 1-1값, 황산칼슘(CaSO)은 1-2값의 전해질 등으로 부른다. 또 이온화된 양·음이온의 수를 고려하여, 예를 들어 NaCl은 이온화되어 양·음이온을 각각 1개 내므로 1가 2 원전해질(一價二元電解質), NaSO는 2가 3 원전해질 등으로 부르기도 한다. 일반적으로 전해질은 용액 속에서 완전하게는 전해되지 않으므로 이온화의 정도를 이온화도 α를 써서 표시하고 α가 큰 것을 강전해질, 작은 것을 약전해질로 분류하는 일이 있다. 전해질염류는 일반적으로 강전해질이며, 산과 염기는 강산·강염기에서 약산·약염기에 걸쳐 여러 가지 이온화도를 표시한다.
4 이온화도
전해질총수에 대한 이온화한 이온수와의 비율을 이온화도 α라 한다. α는 0에서 1까지의 숫자이며 강전해질은 1에 가깝고, 약전해질은 0에 가깝다. 또 α는 농도가 낮아질수록, 온도가 높아질수록 값은 커진다. 약전해질이라도 농도가 적당히 낮아지면 α는 1에 가까워진다. 실험적으로 α는 판트 호프계수 i의 측정이나 전기전도도의 측정에서 구해진다. 예를 들어, 증기압력내림·끓는점오름·삼투압 등의 측정에서 를 구하고, 다음 식에 의하여 α를 구한다.
α=(－1)/(－1)
여기서, 은 각기 양·음의 이온값이다. 나중 것은 비전도도(比傳導度) 에서 구한 당량전도도 에 1g 당량의 전해질을 함유한 용액의 체적을 곱한 것)를 여러 가지 농도에서 측정하고 이것을 무한희석시킨 값 와 비교한다. α는 에서 주어진다.
5 이온화
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