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admin

2017-01-16 10:54:16

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전기화학[electrochemistry]

이온이나 전자가 관여하여 생기는 화학반응을 체계적으로 다루는 학문체계가 전기화학이다. 역사적으로는 1800년에 전지 및 전기분해가 발견되고, 지금까지 정전기의 시대에서 영속적인 전기의 흐름인 전류가 얻어지는 것이 발견된 전기시대의 여명과 함께 전기화학은 시작된다. 전기화학 분야에는 수용액이나 용융염 속 이온의 전기화학평형이나 평형전위를 논하는 열역학평형론, 이온의 이동론, 또 고상/액상계면의 전기2중층, 흡착, 전기영동, 콜로이드, 이온교환 등 계면현상, 더욱이 전극반응속도론 등이 포함되어 물리화학의 한 분야로서 독자적인 발전을 구축해 오고 있다.

전기화학에서 가장 중요한 법칙은 패러데이의 법칙으로 이 법칙을 식으로 나타내면

W=(M/zF)(Q)

이다. 전기분해에 따라 이온을 환원하여 금속을 석출시킬 때, 석출하는 양 (W)은 통과전기량 (Q)에 비례하고, 또 다른 종류의 이온을 일정한 통과전기량에 의해 석출시킬 때 석출하는 양의 비는 이온고유의 비(M/z, M∶분자량, z∶전하)가 된다. 물론 금속의 석출만이 아닌 그 역반응인 용해나 수소가스 또는 산소가스를 발생시키는 물의 전기분해의 경우에도 이 법칙은 성립한다.

응용분야 중 우리 생활에 밀접한 것으로 전지가 있다. 충전이 불가능하여 버리는 1차전지, 충전함으로써 반복 사용할 수 있는 2차전지, 또 외부에서 연속적으로 연료(수소나 탄화수소 등)와 산화제(산소 등)를 공급하여 발전하는 연료전지 등 다양한 전지가 있다.

물의 전기분해에 의해 수소와 산소가, 식염수전해에 의해 가성소다와 염소가 제조된다. 알루미늄은 빙정석을 이용한 용융염전해에 의해, 구리나 아연은 이들의 이온을 녹인 수용액에서 전해석출법에 의해 금속까지 환원된다. 전기화학은 표면처리에도 중요한 역할을 하고 있어 금, 은 등의 귀금속, 또는 구리, 아연, 니켈 등의 도금, 또는 알루미늄의 표면에 애노드산화피막을 생성시키는 표면처리, 전착도장법에 의한 유기도막형성 등 다양한 응용분야가 널리 확장되고 있다. 또 금속의 부식방식분야에서도 전기화학은 중요한 역할을 하고 있다.