표준 환원 전위의 모든 것

21세기는 친환경의 시대입니다. 화석 연료의 시대가 저물고, 이제는 전기차로의 전환이 무척이나 빨리 이루어지고 있다고 생각하는데요. 최근 들어서, 기름값이 오르면서 전기 자동차가 더 각광받고 있는 것 같습니다. 시중에 나오는 전기차는 보조금을 받지 않으면, 출고가가 무척이나 비싼데요. 전기 자동차 원가의 대부분을 차지하고 있는 것은 배터리 가격이라고 합니다.

출처 : Pxhere

화학 전지는 이러한 배터리를 의미하는데요. 오늘은 이러한 화학 전지에 대해 알아보는 시간을 가져보고자 합니다. 사실 정확한 전기차 배터리의 메커니즘을 알아내는 것은 무척이나 복잡합니다. 다만, 이러한 포스팅을 통해서 어떻게 전기차가 작동하고 있는지 알아보고자 합니다. 

 

배경지식

전지 전위

화학 전지에 대해 알아보기 전에 우선적으로 전지 전위에 대해 알아보고자 합니다. 전지 전위란 화학 전지에서 두 전극 사이의 전위차이며, 전압으로 우리는 측정하는 것입니다. 반쪽 전지의 종류와 전해질 수용액 농도 및 온도에 따라 달라지기에 일정한 기준이 필요한데요. 이러한 일정한 기준으로 측정한 값을 바로 표준 수소 전극이라고 합니다.

 

 

표준 수소 전극

25도에서 H+의 농도가 1M인 수용액에 백금 전극을 꽂고, 그 주변에 1기압의 수소 기체를 채워 놓은 구조에서 표주 수소 전극의 전위는 0V로 두고 표준 전극 전위의 기준으로 둔 것입니다. 수소 이온이 1몰 농도, 25도에서 전자 2개를 얻어서 환원 될 때, 그 때 전위차에 해당하는 값을 우리는 0V라고 기준점을 정의했습니다.

출처 : Wiki

 

표준 전극 전위(표준 환원 전위)

표준 수소 전극을 기준점으로, 25도 1기압에서 전해질의 농도가 1M인 어떤 반쪽 전지를 (+) 극으로 하고, 표준 수소 전극을 (-)으로 연결하여 만든 전지에서 얻어디는 전지의 전위차를 표준 환원 전위라고 합니다. 즉, 환원을 기준으로 수소와의 전위차를 측정한 것을 표준 환원 전위라고 파악할 수 있는데요. 표준 환원 전위가 양의 값(+)를 가지고 있다는 것은 수소보다 환원이 잘되는 것을 의미합니다.

 

환원이 잘된다는 것은..

전자를 얻으려는 경향이 강하다.

용액 속에서 석출되려는 경향이 강하다.

산화수가 감소하려는 경향이 강하다.

산소를 잃으려는 경향이 강하다.

 

그렇다면, 표준 환원 전위가 (-) 값을 가지고 있는 것은 무엇을 의미할까요? 표준 환원 전위가 (-)라는 것은 (+)극에 환원되라고 나두었더니 환원되지 않고 오히려 산화되었다는 것을 의미하는데요. 즉, 수소보다 환원되려는 경향이 작다는 것을 의미합니다. 환원되는 경향이 작다는 것은 산화되려는 경향이 강하다는 것인데요.

 

 

산화가 잘된다는 것은..

전자를 잃으려는 경향이 강하다.

용액 속에서 이온으로 존재하려고 한다.

산화수가 증가하려고 한다.

산소를 얻고자 한다.

 

산화와 환원의 개념은 앞선 포스팅에서 정리해놓았는데요. 헷갈리는 분들은 확인하고 오시면 될 것 같습니다. 오늘은 표준 환원 전위에 대해서 알아보았는데요. 조금 헷갈릴 수도 있지만, 한 쪽만 잘 정리해놓으면 헷갈리지 않을거에요. 이 포스팅이 도움이 되었기를 바라며, 이상으로 마치겠습니다. 감사합니다.