전위측정과 수소이온 활성도 계산/가역반응과 비가역반응에 대한 전극전위 측정

전위측정과 수소이온 활성도 계산

1. 실험목적

표준 수소전극과 칼로멜 전극을 이용하여 농도가 다른 염산용액에서 칼로멜 전극전위를 측정하고 수소전위를 계산한다. 수소전위를 이용하여 pH와 수소이온 활성도 및 활성도 계수를 계산하는 방법을 숙지하고 pH 미터로 측정한 값과 비교 검토한다.

2. 실험도구

전위차 측정기, 수소전극 2개, 칼로멜전극 1개, 페하미터, 염화은 전극 1개, 비커 5개, 염산.

3. 실험방법

3.1 수소전극의 표준화.

2개의 수소전극을 1.19N 염산용액에 침적한 후 전위차 측정기로 전위차를 측정하였을 때 4mV 이하가 되어야 한다.

3.2 칼로멜전극의 표준화.

1.19N 염산용액에 수소전극과 칼로멜 전극을 침적하여 전위를 측정하였을 때 관찰된 전위가 237~240mV이어야 한다.

3.3 염화은 전극제조와 수소이온 활성도 계산.

은 선을 1M 염산에서 음극으로 백금 선을 사용하여 10분간 양극처리하면 은/염화은 전극이 만들어 진다. 이 염화은 전극을 이용하여 농도 1.19M, 1M, 0.1M, 0.01M 및 0.001M 염산에서 수소전극과의 전위차를 측정한다.

4. 실험결과

4.1 수소전극의 표준화.

2개의 수소전극사이의 전위차가 4mV 이상이 되면 수소전극을 백금화 처리하여야 한다. 백금화 처리순서는 아래와 같다.

(1) 백금의 세척 : 분젠 불꽃에 가열하여 농질산에 침적한다.

(2) 백금화 전해 : 100ml 증류수에 염화백금 2g과 lead acetate 0.2g를 용해한 전해액에서 전극을 30초 간격으로 바꾸어가며 10분간 전해하면 백금화처리가 된다.

(3) 세척 : 묽은 황산용액에서 전극을 바꾸어가며 2분간 전해하고 증류수로 씻은 후에 증류수에 침적한 상태로 보관한다.

4.2 칼로멜 전극의 표준화.

수소전극과 칼로멜전극 사이의 전위차가 237~242mV 범위에 있지 아니하면 칼로멜전극의 염화칼륨이 포화농도가 되도록 하여 다시 측정한다.

4.3 염산의 칼로멜 전극전위 .

각 농도의 염산에 대한 칼로멜 전극으로 측정한 전위를 기록하고 이 전위로부터 수소전극전위와 pH, 활성도 및 활성도 계수를 계산하고 페하미터 측정치와 비교 검토한다.

4.4 염산의 염화은 전극전위.

각 농도의 염산에 대한 염화은으로 측정한 전위를 기록하고 이 전위로부터 수소전극전위와 pH, 활성도 및 활성도 계수를 계산하고 페하미터 측정기와 비교 검토한다.

 

가역반응과 비가역반응에 대한 전극전위 측정

1. 실험목적

가역반응과 비가역반응에 대한 전극전위를 측정하고 분석함으로써 전위개념과 부식반응이 비가역반응임을 숙지시킨다.

2. 실험도구

전위차 측정기, 칼로멜전극, 동과 철 전극 시료, 전기화학 셀, 가스버블러, 황산, 황산동, 황화철, 질소, 산소.

3. 실험방법

3.1 황산동 용액의 동 전극전위 측정.

5% 황산과 5% 황산에 황산동 1M, 0.1M 및 0.01M를 용해한 황산동 용액에서 동 전극의 전위를 측정한다.

(1) 질소주입 전위.

(2) 산소주입 전위.

3.2 황화철 용액의 철 전극전위 측정.

5% 황산과 5% 황산에 황산동 1M, 0.1M 및 0.01M를 용해한 황화철 용액에서 철 전극의 전위를 측정한다.

(1) 질소주입 전위.

(2) 산소주입 전위.

4. 실험결과

4.1 황산동 용액의 동 전극전위 측정.

(1) 질소주입 전위.

동의 용해에 관한 가역반응과 Nernst 방정식을 쓰고 황산동의 함유량에 비례하여 전극전위가 변화되는 이유를 설명하고 Nernst 방정식을 이용하여 각 용액의 동 이온 활성도를 계산한다.

(2) 산소주입 전위.

동이 용해하는 양극반응과 산소환원 음극반응을 쓰고 산소주입 전위가 질소주입 전위와 차이가 나는 이유를 혼합전위이론으로 설명한다.

4.2 황화철 용액의 철 전극전위 측정.

(1) 질소주입 전위.

철이 용해하는 양극반응과 수소가 발생하는 음극반응식을 쓰고 측정된 전극전위를 혼합전위이론으로 설명한다.

(2) 산소주입 전위.

수소발생과 산소환원 반응이 모두 음극반응으로 작용한다. 질소주입 전위와 차이가 있음을 혼합전위이론으로 그림을 그려 설명한다.

5. 실험 주의사항.

5.1 공기 밀폐.

5.2 전극전위의 안정화 : 전극을 장착하여 5분이 지난 후에 전위를 측정한다.

5.3 전위측정을 3회 이상 시행한다.