수능 화학I 6등급 일반화학I, II 둘 다 삼수강해서 D 학점으로 간신히 졸업한 화포자였습니다. 가스공사 입사시험 때문에 이 채널 영상들 일주일간 빡공했습니다 무리한 일정으로 힘들었지만 처음으로 화학의 재미를 느꼈던 것 같아요ㅎㅎ 덕분에 경쟁률 높은 시험 뿌수고 (면접은 경쟁률이 낮아서 시험만 통과하면 거의 합격...!) 연수 듣고 있습니당 영상도 완전 좋은데 질문에 답변도 잘해주셔서 너무 감사했습니다... (몇몇 질문은 시험 전날 드렸던 거라 답변을 못봤었네요 천천히 볼게요!) 정말 좋은 채널인데 아무쪼록 우리 학생들이 많이 보고 우리나라 기초화학 수준이 높아지면 좋겠네용...! 막장 인생 사람 노릇할 수 있게 해주셔서 다시 한 번 감사드립니당 (_ _)
우와...가스공사라니...진심으로 축하드립니다!! 제 영상의 도움이 절대적이진 않겠지만 그래도 작게나마 도움이 되셨다는게 영광이고 감사하네요. 사실 저에겐 영상을 제작한다는게 손도 많이가고 스트레스도 많이 받는 작업인데, 투입된 정성이나 시간에 비해 받는 보상(좋아요나 댓글 등)은 거의 없는 편이라 지금 작업하는 내용을 마지막으로 추가적인 영상 제작은 그만둘까 고민하고 있었거든요. 다시금 동기를 부여해주셔서 감사합니다. 새해 복 많이 받으시고 행복하세요!
질문의 의미가 혹시 "볼타전지에서 나오는 기체는 역반응을 억제하는 장점으로 알고있는데, 왜 수소기체는 단점이라고 하는가?"가 맞을까요? 이게 맞다면 아래 답글을 확인해주시고, 아니라면 한번 더 질문주시면 감사드리겠습니다! 댓글에서 언급해주신 볼타전지 구성시 발생되는 기체가 바로 수소기체입니다. 수소기체의 발생이 역반응을 억제할 수 있다는 것도 맞는 이야기이지만, 그 발생해버린 수소기체 방울이 전극판에 머물면서 반응을 방해하는 분극현상을 일으키는 주범이 되기도 하는겁니다.
볼타전지의 경우 볼타라는 과학자가 산성 용액에 서로 다른 금속을 넣으면 전류가 발생하는것을 발견한데서 비롯된 것입니다. 그리고 본인이 정의한 볼타계열에서 경향성 차이가 가장 컸던 아연과 구리로 실험했을 때 가장 전압이 강하게 발생했기 때문에 이 조합을 볼타전지로써 발표한 것이구요. 따라서 각 금속판을 왜 사용했는가를 설명드리자면... 볼타가 실험했던 금속 조합들 중 가장 반응성 차이가 컸고, 그로인해 전압이 가장 컸기 때문에...라고 말씀드릴 수 있는데, 이건 그다지 중요하지 않고 어떻게 전류가 발생하게 되는가 원리를 보는게 더 중요합니다 ㅎㅎ 적절한 다른 금속으로 대체해도 반응이 진행되거든요. 굳이 사용하는 이유를 말씀려보자면 구리판의 역할을 설명드려야 할 것 같은데... 아연판에서의 산화 반응과는 달리 전자를 받아줄 수 있는 반대 경향의 금속을 사용해야 했기 때문이라고 말씀드려야 할 것 같습니다. 물론 그 과정에서 수소가 대신 전자를 받아들이긴 했지만, 중요한건 아연과 비교했을 때 반응성이 더 작은 금속을 사용해야 했기 때문이라고 할 수 있겠네요.
질문 주신 내용이 딱 4:31초에서처럼 염다리가 없고 구리와 아연이 연결된 상황이 아니라 염다리까지 연결된 상황을 여쭤보신다고 가정하고 답변하겠습니다. 일단 이 반응에서 아연과 아연이온, 그리고 구리와 구리이온이 서로 반응하는 것이 포인트가 아니라 아연과 구리를 연결해놨기에 서로 산화되려는 성질이 다르고, 바로 이 때문에 반응이 일어난다는 점이 중요합니다. 같은 아연과 아연이온인데 산화가 어떻게 일어나는가가 중요한게 아니라 아연이 구리보다 더 산화되는 것을 선호하기 때문에 구리대신 산화되려 한다는 점이 중요하다는 거죠. 즉, 수용액에는 다른 "적절한" 전해질을 넣어주어도 반응은 진행됩니다.(물론 그에 대한 전압의 차이는 있겠지만요.) 그와 연결되는 답변으로 황산 구리 수용액에 넣은 구리판의 경우도 구리와 구리이온이 반응 하는 것이 아니고, 구리가 아연과 연결되어 있기에 성질을 비교하면 아연이 구리보다 더 산화가 잘 일어나는 성질이므로 산화가 일어나게 되고, 그러면 구리쪽에서는 아연쪽에서 산화되고 넘어온 전자를 받을 수 밖에 없으니 환원 반응이 진행된다고 설명드릴 수 있겠네요.
비커를 통합하면 볼타 전지에서와 같이 쉽게 회로가 완성됐을 텐데 굳이 비커를 둘로 나누고 다시 염다리로 이은 이유는, 구리 양이온이 아연과 곧장 반응하는 걸 막기 위함 맞나용? 만약 그렇다면 볼타 전지에선 왜 그런 작업이 필요 없었나요? 구리는 금속인 데 반해 수소는 비금속이라 전자가 수소로 바로 가지 않아서인 건가요?
우선 첫 번째로 말씀주신 구리 양이온과 아연이 곧장 반응하는 것을 막기 위함이라는 이야기는 맞습니다. 추가적으로 설명을 드려보자면 볼타전지에서 우리가 보통 아연판에서 아연이 이온화되고, 전자가 구리판으로 이동하여 구리판에서 수소가 발생한다라고 배우기는 하지만, 사실은 두 개의 판 모두에서 수소기체가 발생합니다. 관련 실험영상(EBS) : ua-cam.com/video/6Ka38rSTeBE/v-deo.html 심지어는 아연판에서 더 많은 수소기체가 발생하는 것을 알 수 있죠. 화학전지에서 말하는 기본적인 원리들은 사실 "기전력이 생기는 원리만을" 분석해서 설명한 것이지, 화학전지를 구성했을 때 생기는 모든 반응을 설명하지는 않습니다. 즉, 질문해주신 내용 중 볼타전지에서 수소 이온이 아연과 곧장 반응하는 내용을 막아주는 작업이 필요없었던 것이 아니라, 실제로는 그냥 반응을 하고 있는 것이죠. 그럼 다시 거꾸로 생각해보면 다니엘 전지에서 비커를 나누지 않고 회로를 구성했다면, 일단 전해질로 황산구리가 들어가니 구리 양이온이 존재할 것이고, 이것이 아연과 직접적으로 반응하는 것을 막을 수 없었을 겁니다. 볼타전지에서 기전력이 생기는 메커니즘은 아연판과 수소 양이온의 반응성 차이 때문이었듯이, 새롭게 구성한 전지에서 기전력이 생기는 메커니즘은 아연판과 구리 양이온의 반응성 차이여야 하는데, 구리로 아연판을 덮어버리면 그 기전력 자체가 생기기 어렵겠죠. 때문에 아연판과 구리 양이온 그 둘을 분리해야 할 필요성이 생기는 겁니다.
2:00 의 자막이 이해가 되지 않는데, 아연보다 구리가 전기 음성도가 높다지만 그로 인해 전자 이동이 있으려면 아주 가까이 있어야 하지 않나요...? 지금까지 본 영상들에선 공유 결합이나 이온 결합을 할 정도로 가까이 있을 때나 전기 음성도 차이가 전자에 영향을 미쳤던 것 같아서... 혹시 (전기 음성도를 고려 않고) 아연판에 전자가 계속 쌓이면 기전력이 생기니 전자가 구리 쪽으로 이동하는 건 아닌가용?
4:34 의 다니엘 전지에서도 마찬가지예요 달아주신 말풍선을 보면 아연 양이온은 양이온 상태를 만족하고, 구리 양이온은 전자를 받아 중성이 되고 싶어하는데 이건 아연 원자와 구리 양이온이 만났을 때 얘기 아닌가요? (그래서 지난 영상의 구리 석출 실험에서도 아연 '전극에' 구리가 들러붙었잖아용?) 저 상황에선 고립은 아니라도 오른쪽에 멀찍이 떨어져 있는데 (아연보단 덜하더라도) 양이온이 되고 싶어하는 금속으로 분류되는 구리가 자신의 양이온 상태를 만족 못한단 게 이해가 안 됩니당! 본질적으로 같은 질문인 것 같아서 여기 답니닷
@@기술직8271 우선 첫번째 질문에서 아연과 구리가 멀리 떨어져 있다고 볼 수 있지만, 사실 전자의 세계에선 매우 짧은 거리입니다. 물론 바짝 붙어있다면 더 반응을 빠르게 할테지만, 도선은 고체로 이루어져 있고 수용액보다 전자를 옮겨줄 수 있는 입자들의 밀도가 크기 때문에 전자의 이동이 아주 빠르게 일어나기에 아연과 구리는 거의 붙어있는 것과 같죠. 즉, 전자의 이동에서 도선은 거의 없는 것과 같다고 보시면 됩니다. 또한 아연이 전자를 잃고 아연 양이온이 되기 위해서는 일단 수용액의 입장을 들어볼 필요도 있습니다. 수용액 내의 아연 양이온이 증가하기 때문에 전하 불균형이 생기게 되어 반가운 소식은 아니거든요. 때문에 수용액 속의 수소 양이온을 제거하던가, 아니면 주변에서 음이온을 끌어오던가... 여튼 어떤 방법을 사용해서라도 전하 균형을 유지하려고 발버둥치죠. 이때 추가적으로 끌고올 음이온은 없으니 반드시 수소 양이온을 소모시켜서 어떻게든 전하균형을 맞춰야하는데, 그러려면 수소보다 반응성이 더 작은 금속이 필요하고 그 역할을 바로 구리가 해주는 것입니다. 그러려면 구리쪽에 전자가 필요하고(영상에서 전자달라고 손흔드는...), 바로 아연에서 보내준 전자가 바로 그 역할을 하게되는 것이죠. 즉, 아연이 양이온이 되는 것과 아연의 전자를 이용하여 수소 양이온이 동시에 소모되는 반응은 전하불균형을 해소하기 위해 선택이 아닌 필수입니다. 때문에 첫 번째 질문에서 아연판에 전자가 계속 쌓인다는 질문은 전제 아이디어가 틀린거죠.
@@고급진화학 답변 감사합니다...! (설명하려면 어쩔 수 없으니 순차적으로 얘기되는 것일 뿐) 산화, 환원 두 전극들에서 일어나는 두 반응이 서로 인과랄 것 없이 동시다발적으로 일어난다고 생각하니 직관적으로 감이 오네용... 도선은 없는 것으로 생각하는 건, 전기 회로에서 전압 강하가 없는 도선은 아무리 길어도 없는 것이나 다름 없는 것과 비슷하네용 아직 확실히 납득하진 못해서 본질적으로 같은 원리인진 모르겠으나 일단든 넘어가겠습니다ㅎㅎ
안녕하세요 ㅠㅠㅠ 과일 전지 실험을 하다가 궁금한 점이 생겨서 이렇게 질문을 남깁니다 ㅠㅠㅠ여기저기서 알아보고 자문을 구해봐도 답이 안나와서… 이렇게 좋은 영상을 보고 질문 남겨요 ㅠㅠ 과일 전지에 식초, 소금물 등의 전햐질을 뿌렸을 때, 전류가 더 높게 측정되는 결과를 얻을 수 있었습니다. 이에 왜 그런지 찾아보니깐 다들 전해질 때문에 전자가 더 잘 이동할 수 있어서라고 하더군요 근데 설명해주신 원리를 보면 전자는 아연판 - 도선 - 구리판 이렇게만 이동을 하는데 왜 전해질이 영향을 줄 수 있는건가요?,,,, 도저히 모르겠네요 ㅠㅠㅠ
우선 저도 전기 화학을 전문적으로 대학원과정까지 마친 것은 아니기에 학부생 수준의 지식으로 말씀드려볼게요. 일단 전자가 이동하는 경로가 아연판 - 도선 - 구리까지라고 말씀해주셨는데, 해당 전지에서는 수용액까지 포함해서 도선이 연결된 것으로 이해하셔야 합니다. 수용액에서 전하의 이동이 없다면, 회로가 구성되지 않았으므로 전류가 통하지 않아야 정상이에요. 수용액 내부의 상황을 간단하게 설명해보면 구리로 이동한 전자가 수용액내의 수소이온으로 이동, 그리고 그와 동시에 수용액의 전하균형이 깨지게 되면서 또 반대편의 아연 이온 생성으로 인해 새로운 전자가 출발하게 되죠. 즉, 수용액에서 이동하는 전자는 도선을 이동하는 전자가 아니지만, 어찌되었든 전자의 이동이 생기려면 수용액 내부에서도 전자를 주고받는 일이 발생해야 한다는 겁니다. 그러니 수용액에서의 전하이동이 활발할 수록 전체 도선에서의 전자이동이 활발해지는 거지요. 그리고 이건 조금 많이 어려운 내용이긴 한데, 어떠한 용액내에 이온들이 얼마나 녹아있는지를 나타낸 것을 "이온세기"라고 표현하는데요, 만약 반응에 직접적으로 참여하지 않는 구경꾼 전해질을 추가로 넣어주게 된다면 해당 수용액의 이온세기가 증가합니다. 이 이온세기의 증가는 "이온 분위기"가 함께 증가하는 결과를 가져오는데, 이온 분위기는 어떠한 이온이 수용액에서 이온으로 존재할 때, 반응에 참여하지 않는 상대 이온이 이를 감싸서 안정화 시켜주는 역할이라고 보시면 됩니다. 그리고 그 안정된 정도만큼 물질의 용해가 더 잘 일어나게 되죠. 즉, 아래처럼 정리가 됩니다. "전해질 추가" -> "이온세기 증가" -> "이온분위기 증가" -> "아연의 용해도 증가(활발)" -> 도선에 전달되는 전자 증가(활발)" -> "측정되는 전류 상승" 도움이 되셨으면 좋겠습니다!
일단 제가 리튬이온전지에 대한 지식이 높은 수준은 아니라 자신은 없지만 ㅠㅠㅠㅠ 답변드려볼게요! 문의해주신 화학반응식이 LiC6 -> C6 + xLi+ + xe 이게 아니라 혹시 LixC6 -> C6 + xLi+ + xe 요게 맞지 않을까요?? x는 화학반응식 계수라고 보시면 됩니다. 일반적으로는 자연수를 쓰게되지만, 리튬이온전지의 경우 메커니즘이 그라파이트 층에 갇힌 리튬이 빠져나오면서 반응이 진행되는 것으로 알고 있는데, 여기서 리튬이 몇개 나오게 되는지는 정확히 정해져있는 것이 아니니 x개 만큼이 빠져나온 것이라고 표현했다고 보시면 될 것 같아요!!
우리는 물의 전기분해 실험에서처럼 전지를 완성품의 전지로 보는 것이 아니라, 전지를 뜯어서 그 내부의 원리를 보고 있기 때문에 헷갈리실 수 있습니다. 전지에서 전자가 나가는 곳 = (-)극이기 때문에, 우리는 전자를 제공하는 쪽이 (-)극이라고만 판단하고 있죠. 하지만 그것은 전지를 바깥에서 보기만 했을 때의 이야기이고, 사실 물의 전기분해 실험 중 전지에서 나오는 그 전자는, 화학전지 내부의 기준으로는 (-)극의 금속 전극이 잃어버렸던 그 전자라는 의미입니다. 즉, [ 전지 내부에서 금속이 전자를 빼앗김 -> 그 전자가 외부 도선을 타고 흐르면서 전류를 공급(전기분해 등에 사용) -> 이동하는 전자가 전자를 얻는 금속으로 이동함. ] 원래는 이런 일련의 과정을 통해 전자가 이동하는 것이지만, 겉으로만 보면 [ 전지에서 전자가 나옴 -> 외부 도선을 타고 흐르면서 전류를 공급(전기분해 등에 사용) -> 전지로 전자가 다시 들어감 ] 이렇게 관찰되는 것이죠. 이때 전자가 나오는 곳을 (-)극, 들어가는 곳을 (+)극이라고 하기로 했으니, 결과적으론 [ 전지 내부에서 금속이 전자를 빼앗기는 곳 = (-)극 ]이 되는 겁니다.
@@김태영-t5x 물의 전기분해에서 전자가 (-)극에서 (+)극으로 흐르는 것과 딱히 상관없이 이동하는 것처럼 보인다는 것이 무슨 의미인지 잘 이해가 가지 않네요ㅠㅠㅠ 전기분해에서는 [ 전지 - 수용액 -전지 ] 로 이어지는 도선이 형성된 것이라고 보시면 되기 때문에, 전자는 (-)극에서 (+)극으로 이동하는 것이 맞거든요. 각 전극에서 일어나는 반응을 잠깐 보시면 (-)극 에서는 [ 2H2O(l) + 2e -> H2(g) + 2OH-(aq) ]이런식으로 물이 전지에서 나온 두 개의 전자를 받아 환원되고 (+)극에서는 [ H2O(l) -> 1/2O2(g) + 2H+(aq) + 2e- ] 이런식으로 물이 두 개의 전자를 내놓으며 산화되어 두 개의 전자가 다시 전지로 들어가기 때문에 결과적으로 봤을 땐 전지의 (-)극과 연결된 전극에서 전자가 나와 (+)극과 연결된 전극으로 전자가 들어가는 모양새가 되기 때문에, (-)극에서 (+)극으로의 전자 이동이 설명됩니다. 또한 추가 질문해주신 전해질의 역할은 순수한 물은 공유결합 물질로써 전기전도도가 아주 낮거나 거의 없기 때문에, 원활한 전기분해를 위해 전류가 잘 통하도록 넣어주는 겁니다. 즉, 회로를 구성해주는 역할이죠. 해당 역할을 할 수 있는 이유는 말씀해주신 것이 맞구요.
일단 반대편 비커의 황산구리 수용액과 음이온을 맞춰주어서 비슷한 환경을 만들어 주고, 또한 수용액 속에 들어있는 각각 양이온을 금속과 동일한 물질로 만들어 환원전위 차이에 의해 생기는 반응을 방지해서 구리와 아연의 반응성 차이로만 전류가 흐를 수 있도록 설정해줬다고 보면 될 것 같습니다. 또한 말씀주신 질문에 대해서 간단하게만 말씀드려보면 수용액에 전해질이 있어야 이온 형성에 용이한 환경이 조성되기 때문이라고 이해하시면 될 것 같아요! 자세한 이야기를 공부하시려면 전기화학 및 이온분위기, 이온세기 등을 얘기해야할 것 같은데 이렇게 댓글로 말씀드리긴 너무 복잡한 내용들이고 저도 전기화학을 심화전공하지는 못해서..ㅠㅠ 관련 영상을 한번 찾아보시는 것이 좋을듯 합니다!!
답변이 늦어서 죄송합니다ㅠㅠ 원론적인 질문이라 자세한 답변을 드리고 싶었는데 결국 관련 자료는 찾지 못했네요. 간단히만 설명드리자면, 전하 불균형 상태가 에너지적으로 매우 불안정하기 때문에 어떻게 해서든 그것을 해소하려 하기 때문이라고 할 수 있습니다!! 어떠한 계의 물질들은 서로 상반된 힘들이 보통 균형을 이루며 평형상태에 돌입하게 되는데, 전하의 불균형은 (+), (-)전하 사이에 대한 인력과 각각 전하끼리의 반발력의 균형을 무너뜨리니 마음에 들지 않는것이죠 ㅎ
@@niju4724 전하의 불균형을 해소하는 염다리가 없다면, 결론적으론 영상에서처럼 반응이 일어나지 않습니다. 그러면 양 도선간의 전위차가 생기지 않으니 전류가 안흐를거구요. 엔트로피를 언급해주셨는데, 이는 저의 짧은 소견으로 답변드리기가 조금 무섭긴하네요 ㅠㅠ 열화학은 저도 매우 어려워하는 분야라 틀릴수도 있거든요...더 정확한 답변을 원하시면 교수님께 질문 드려보시길 추천드립니다ㅠㅠ 그래도 일단 용기내어 조심스럽게 답변드려 보자면, 관련이 있긴합니다. 하지만 그 안정한 상태로 가고 싶어하는 원리는 엔트로피 하나로 설명하긴 힘듭니다. 물론 단순히 말할 때 자연계에서 엔트로피가 증가하는 방향으로 자발적인 반응이 일어난다고는 하지만, 어떠한 반응이 일어날 때 자발적이냐 비자발적이냐는 엔트로피 뿐만 아니라 온도와 압력 등의 조건에 따른 물질들의 에너지(엔탈피) 안정성을 함께 고려해야만 하거든요. 엔트로피가 아무리 증가하는 반응이라도, 물질이 가지고 있는 에너지가 폭발적으로 증가하여 불안정해지는 방향이라면 그 반응은 일어나기 어렵다는 겁니다. 정반응이 기체 분자수가 증가하는 가역반응이 있다고 쳤을 때, 정반응이 엔트로피가 증가하는 반응이므로 우세할 것으로 보이지만, 계의 압력을 높여준다면 르 샤틀리에 원리에 따라 오히려 분자수가 감소하는 역반응쪽으로 평형이 이동하는 것과 비슷하죠. 따라서 어떠한 반응이 일어나는 방향성을 따지기 위해서는, 1. 무질서도(엔트로피)가 증가하는 방향 2. 에너지(엔탈피)가 감소하는 방향 이 두 관점의 타협이 필요합니다. 따라서 이를 판단하기 위해 해당하는 온도와 압력상태에서 엔트로피와 엔탈피를 고려하여 물질의 종합적인 안정성을 나타낸 "깁스 자유에너지, G, G = H-TS"를 새롭게 정의하게 됩니다. 즉, 안정한 상태로 가고 싶어한다라는 것은 엔트로피와 엔탈피, 온도가 종합적으로 고려된 깁스 자유에너지가 작아지는 쪽으로 반응이 진행된다고 할 수 있습니다.
@@고급진화학 마지막으로 질문 드려도 될까요.... 전위차라는것이 전자의 잠재적 에너지를 의미하며 배터리에서 1.5v 이런식으로 표시되어 전압과 같은 뜻으로 사용된다고 알고 있는데요. 불균형과 전위차의 관계가 무엇인지 어떻게하면 전위차를 인위적으로 발생시킬 수 있는지가 궁금합니다!
영상을 봐도 이해가 잘 안되는데;;; 아연이 전자를 왜 잃어요? 이온화 경향이 큰게 이유라면 이해가 안돼요;; 이온화경향이 크다= 양이온이 잘된다=전자를 잘 잃는다 인데 그럼 결국 아연이 전자를 잃는이유 = 전자를 잘잃어서. 가 되는데 결국 같은말이니 이해가 안되네요 전자를 왜 잃나요?
주어진 영상에서(화학전지에서) 아연이 전자를 잃는 이유는 첫째로 아연과 다른 금속원소가 연결되어 있기 때문입니다. 아연이 순수한 홀원소 물질로 존재한다면 전자를 잃거나 얻는 반응자체가 성립하지 않겠죠. 그리고 두번째는 접촉한 다른 원소보다 아연이 이온화 경향성이 "더" 크기 때문입니다. 주어진 영상에서 언급된 볼타전지에서는 구리보다 아연이 "더" 이온화 경향성이 크기 때문에 아연이 전자를 잃는 것이죠. 이온화 경향성은 단지 해당 원소가 전자를 잘 잃는다라는 절대적인 의미를 가지고 있지 않습니다. 항상 상대적인 것이죠. 어떤 원소와 접촉하거나 반응을 하려고 할 때 아연이 상대 원소보다 이온화 경향성이 크면 전자를 잃게 되는 것이고, 만약 상대 원소보다 이온화 경향성이 더 작으면 같은 아연이라도 전자를 반대로 얻게 되는 겁니다. 즉, 말씀주신 명제를 수정해보자면 아래와 같이 수정해야겠네요. 아연이 전자를 잃는 이유 = 전자를 잘 잃어서(X) 아연이 전자를 잃는 이유 = 아연이 "연결되어 있는 구리보다" 전자를 "더" 잘 잃어서(O) 마지막으로, "그럼 어떤 금속이 다른 금속과 연결되어 있으면 반드시 산화환원 반응이 생기나요?"라는 질문에는 "금속의 종류가 다르다면 그렇다."라고 답변드릴 수 있을 것 같습니다. cf) 혹시나 전자를 왜 잃느냐는 질문이 아예 원론적으로 "이온화 경향성이 왜 생기느냐"는 질문이시라면... 간단하게 말해서 어떠한 홑원소 물질들은(특히 금속) 다른 물질들과 접촉하거나 동일 수용액내에 존재할 경우 반응을 통해 서로 전자를 주고받으며 가장 안정한 형태로 존재하려 합니다. 이때 전자를 잃거나 얻어오려는 성질이 원소의 종류마다 차이가 나게 되고, 이것을 순서대로 나타낸 것이 이온화 경향성입니다. 전자를 잃거나 얻어오려는 성질이 다른 이유는 전자껍질을 가득 채우기 위해 필요한 전자의 수, 전자껍질 수 등등의 여러가지 복합적인 요인으로 차이가 나게 됩니다.
저 추가 질문있습니다! 질문1 철과 산소가 결합한 산화철은 이온결합이잖아요. 그럼 이온상태가 되어있어야 결합 가능한거죠? 그러니까 제말은 철과 산소=Fe와 O2 끼리는 결합이 불가능하고 철이온과 산소이온 = Fe 2+ 와 O2- 이 결합 가능한거죠? 질문2. 만약 그렇다면 산화철이 되려면 철과 산소가 각각 이온화 되는과정이 먼저 선행되어야 하는거 맞나요?
@@2억만벌자 산화철의 경우 "전자를 비교적 잃기 좋아하는 금속 원소"인 "철"과 "전자를 비교적 얻기 좋아하는 비금속 원소"인 "산소"가 만나는 결합이므로, 둘이 만나 결합을 이루는 과정에서 자연스럽게 전자를 주고받아 이온이 된 후 정전기적 인력으로 결합합니다. 즉, 질문1과 질문2 둘 다 맞습니다. 다만 질문2에서 이온화 되는 과정이 선행된다는 의미는 자연계에서 이온이 되어 둥둥 떠다니다가 서로 만나서 결합한다는 의미가 아니라, 둘이 결합하는 과정에서 자연스럽게 진행되는 중간과정이라고 이해하시면 될 것 같습니다!!
![[5분화학]전기분해](http://i.ytimg.com/vi/kxZWYBRQfho/mqdefault.jpg)
![[5분화학]전기분해](/img/tr.png)
![[화학 실험] 이론상 당신은 9분만에 화학전지⚡️ 가 이해됩니다 / 전기화학 - 이론편 📝](http://i.ytimg.com/vi/3W7GaoMj1Cg/mqdefault.jpg)
![배터리는 이렇게 탄생되었다?! 우리가 몰랐던 배터리의 역사 [안될과학 랩미팅]](/img/n.gif)
화학 전지를 무지성으로 암기하려고 하다 한계를 느껴 영상을 찾아보게 되었는데, 정말 많은 도움이 되었습니다!!
수능 화학I 6등급
일반화학I, II 둘 다 삼수강해서 D 학점으로 간신히 졸업한
화포자였습니다.
가스공사 입사시험 때문에 이 채널 영상들 일주일간 빡공했습니다
무리한 일정으로 힘들었지만 처음으로 화학의 재미를 느꼈던 것 같아요ㅎㅎ
덕분에 경쟁률 높은 시험 뿌수고 (면접은 경쟁률이 낮아서 시험만 통과하면 거의 합격...!) 연수 듣고 있습니당
영상도 완전 좋은데 질문에 답변도 잘해주셔서 너무 감사했습니다...
(몇몇 질문은 시험 전날 드렸던 거라 답변을 못봤었네요 천천히 볼게요!)
정말 좋은 채널인데 아무쪼록 우리 학생들이 많이 보고 우리나라 기초화학 수준이 높아지면 좋겠네용...!
막장 인생 사람 노릇할 수 있게 해주셔서 다시 한 번 감사드립니당 (_ _)
우와...가스공사라니...진심으로 축하드립니다!!
제 영상의 도움이 절대적이진 않겠지만 그래도 작게나마 도움이 되셨다는게 영광이고 감사하네요.
사실 저에겐 영상을 제작한다는게 손도 많이가고 스트레스도 많이 받는 작업인데, 투입된 정성이나 시간에 비해 받는 보상(좋아요나 댓글 등)은 거의 없는 편이라 지금 작업하는 내용을 마지막으로 추가적인 영상 제작은 그만둘까 고민하고 있었거든요.
다시금 동기를 부여해주셔서 감사합니다. 새해 복 많이 받으시고 행복하세요!
최고에요 진짜... 구독하고갑니다
볼타전지는 생성된 기체가 날라가서 역반응이 이루어지지않고, 그래서 충전이 안되는 것으로 알고 있습니다. 그런데 볼타전지의 단점 원인이었던 수소 기체는 무엇인가요?
질문의 의미가 혹시 "볼타전지에서 나오는 기체는 역반응을 억제하는 장점으로 알고있는데, 왜 수소기체는 단점이라고 하는가?"가 맞을까요? 이게 맞다면 아래 답글을 확인해주시고, 아니라면 한번 더 질문주시면 감사드리겠습니다!
댓글에서 언급해주신 볼타전지 구성시 발생되는 기체가 바로 수소기체입니다. 수소기체의 발생이 역반응을 억제할 수 있다는 것도 맞는 이야기이지만, 그 발생해버린 수소기체 방울이 전극판에 머물면서 반응을 방해하는 분극현상을 일으키는 주범이 되기도 하는겁니다.
볼타전지에서 아연판을 사용하는 것은 이해가 되었는데 구리판은 사용하는 이유는 무엇인가요?
볼타전지의 경우 볼타라는 과학자가 산성 용액에 서로 다른 금속을 넣으면 전류가 발생하는것을 발견한데서 비롯된 것입니다. 그리고 본인이 정의한 볼타계열에서 경향성 차이가 가장 컸던 아연과 구리로 실험했을 때 가장 전압이 강하게 발생했기 때문에 이 조합을 볼타전지로써 발표한 것이구요. 따라서 각 금속판을 왜 사용했는가를 설명드리자면... 볼타가 실험했던 금속 조합들 중 가장 반응성 차이가 컸고, 그로인해 전압이 가장 컸기 때문에...라고 말씀드릴 수 있는데, 이건 그다지 중요하지 않고 어떻게 전류가 발생하게 되는가 원리를 보는게 더 중요합니다 ㅎㅎ 적절한 다른 금속으로 대체해도 반응이 진행되거든요.
굳이 사용하는 이유를 말씀려보자면 구리판의 역할을 설명드려야 할 것 같은데... 아연판에서의 산화 반응과는 달리 전자를 받아줄 수 있는 반대 경향의 금속을 사용해야 했기 때문이라고 말씀드려야 할 것 같습니다. 물론 그 과정에서 수소가 대신 전자를 받아들이긴 했지만, 중요한건 아연과 비교했을 때 반응성이 더 작은 금속을 사용해야 했기 때문이라고 할 수 있겠네요.
4:31초에서 황산 아연 수용액에 아연판을 넣으면 아연판에서 산화가 일어나나요...?(같은 아연인데도 아연판에서 산화가 일어나는지..)
만약 일어난다면 황산 구리 수용액에 넣은 구리판에서도 산화가 일어나서 구리 이온이 생성되어야 하지 않나요...
질문 주신 내용이 딱 4:31초에서처럼 염다리가 없고 구리와 아연이 연결된 상황이 아니라 염다리까지 연결된 상황을 여쭤보신다고 가정하고 답변하겠습니다.
일단 이 반응에서 아연과 아연이온, 그리고 구리와 구리이온이 서로 반응하는 것이 포인트가 아니라 아연과 구리를 연결해놨기에 서로 산화되려는 성질이 다르고, 바로 이 때문에 반응이 일어난다는 점이 중요합니다. 같은 아연과 아연이온인데 산화가 어떻게 일어나는가가 중요한게 아니라 아연이 구리보다 더 산화되는 것을 선호하기 때문에 구리대신 산화되려 한다는 점이 중요하다는 거죠. 즉, 수용액에는 다른 "적절한" 전해질을 넣어주어도 반응은 진행됩니다.(물론 그에 대한 전압의 차이는 있겠지만요.)
그와 연결되는 답변으로 황산 구리 수용액에 넣은 구리판의 경우도 구리와 구리이온이 반응 하는 것이 아니고, 구리가 아연과 연결되어 있기에 성질을 비교하면 아연이 구리보다 더 산화가 잘 일어나는 성질이므로 산화가 일어나게 되고, 그러면 구리쪽에서는 아연쪽에서 산화되고 넘어온 전자를 받을 수 밖에 없으니 환원 반응이 진행된다고 설명드릴 수 있겠네요.
비커를 통합하면 볼타 전지에서와 같이 쉽게 회로가 완성됐을 텐데 굳이 비커를 둘로 나누고 다시 염다리로 이은 이유는, 구리 양이온이 아연과 곧장 반응하는 걸 막기 위함 맞나용?
만약 그렇다면 볼타 전지에선 왜 그런 작업이 필요 없었나요?
구리는 금속인 데 반해 수소는 비금속이라 전자가 수소로 바로 가지 않아서인 건가요?
우선 첫 번째로 말씀주신 구리 양이온과 아연이 곧장 반응하는 것을 막기 위함이라는 이야기는 맞습니다.
추가적으로 설명을 드려보자면 볼타전지에서 우리가 보통 아연판에서 아연이 이온화되고, 전자가 구리판으로 이동하여 구리판에서 수소가 발생한다라고 배우기는 하지만, 사실은 두 개의 판 모두에서 수소기체가 발생합니다.
관련 실험영상(EBS) : ua-cam.com/video/6Ka38rSTeBE/v-deo.html
심지어는 아연판에서 더 많은 수소기체가 발생하는 것을 알 수 있죠. 화학전지에서 말하는 기본적인 원리들은 사실 "기전력이 생기는 원리만을" 분석해서 설명한 것이지, 화학전지를 구성했을 때 생기는 모든 반응을 설명하지는 않습니다. 즉, 질문해주신 내용 중 볼타전지에서 수소 이온이 아연과 곧장 반응하는 내용을 막아주는 작업이 필요없었던 것이 아니라, 실제로는 그냥 반응을 하고 있는 것이죠.
그럼 다시 거꾸로 생각해보면 다니엘 전지에서 비커를 나누지 않고 회로를 구성했다면, 일단 전해질로 황산구리가 들어가니 구리 양이온이 존재할 것이고, 이것이 아연과 직접적으로 반응하는 것을 막을 수 없었을 겁니다. 볼타전지에서 기전력이 생기는 메커니즘은 아연판과 수소 양이온의 반응성 차이 때문이었듯이, 새롭게 구성한 전지에서 기전력이 생기는 메커니즘은 아연판과 구리 양이온의 반응성 차이여야 하는데, 구리로 아연판을 덮어버리면 그 기전력 자체가 생기기 어렵겠죠. 때문에 아연판과 구리 양이온 그 둘을 분리해야 할 필요성이 생기는 겁니다.
2:00 의 자막이 이해가 되지 않는데, 아연보다 구리가 전기 음성도가 높다지만 그로 인해 전자 이동이 있으려면 아주 가까이 있어야 하지 않나요...?
지금까지 본 영상들에선 공유 결합이나 이온 결합을 할 정도로 가까이 있을 때나 전기 음성도 차이가 전자에 영향을 미쳤던 것 같아서...
혹시 (전기 음성도를 고려 않고) 아연판에 전자가 계속 쌓이면 기전력이 생기니 전자가 구리 쪽으로 이동하는 건 아닌가용?
4:34 의 다니엘 전지에서도 마찬가지예요
달아주신 말풍선을 보면 아연 양이온은 양이온 상태를 만족하고, 구리 양이온은 전자를 받아 중성이 되고 싶어하는데
이건 아연 원자와 구리 양이온이 만났을 때 얘기 아닌가요?
(그래서 지난 영상의 구리 석출 실험에서도 아연 '전극에' 구리가 들러붙었잖아용?)
저 상황에선 고립은 아니라도 오른쪽에 멀찍이 떨어져 있는데 (아연보단 덜하더라도) 양이온이 되고 싶어하는 금속으로 분류되는 구리가 자신의 양이온 상태를 만족 못한단 게 이해가 안 됩니당!
본질적으로 같은 질문인 것 같아서 여기 답니닷
@@기술직8271 우선 첫번째 질문에서 아연과 구리가 멀리 떨어져 있다고 볼 수 있지만, 사실 전자의 세계에선 매우 짧은 거리입니다. 물론 바짝 붙어있다면 더 반응을 빠르게 할테지만, 도선은 고체로 이루어져 있고 수용액보다 전자를 옮겨줄 수 있는 입자들의 밀도가 크기 때문에 전자의 이동이 아주 빠르게 일어나기에 아연과 구리는 거의 붙어있는 것과 같죠. 즉, 전자의 이동에서 도선은 거의 없는 것과 같다고 보시면 됩니다.
또한 아연이 전자를 잃고 아연 양이온이 되기 위해서는 일단 수용액의 입장을 들어볼 필요도 있습니다. 수용액 내의 아연 양이온이 증가하기 때문에 전하 불균형이 생기게 되어 반가운 소식은 아니거든요. 때문에 수용액 속의 수소 양이온을 제거하던가, 아니면 주변에서 음이온을 끌어오던가... 여튼 어떤 방법을 사용해서라도 전하 균형을 유지하려고 발버둥치죠. 이때 추가적으로 끌고올 음이온은 없으니 반드시 수소 양이온을 소모시켜서 어떻게든 전하균형을 맞춰야하는데, 그러려면 수소보다 반응성이 더 작은 금속이 필요하고 그 역할을 바로 구리가 해주는 것입니다. 그러려면 구리쪽에 전자가 필요하고(영상에서 전자달라고 손흔드는...), 바로 아연에서 보내준 전자가 바로 그 역할을 하게되는 것이죠. 즉, 아연이 양이온이 되는 것과 아연의 전자를 이용하여 수소 양이온이 동시에 소모되는 반응은 전하불균형을 해소하기 위해 선택이 아닌 필수입니다. 때문에 첫 번째 질문에서 아연판에 전자가 계속 쌓인다는 질문은 전제 아이디어가 틀린거죠.
@@기술직8271 두번째 질문도 역시나 도선은 거의 없다고 생각하시면 이해가 빠르실겁니다!!! 둘이 붙어있다고 생각하시면 편해요 ㅎㅎ
@@고급진화학 답변 감사합니다...!
(설명하려면 어쩔 수 없으니 순차적으로 얘기되는 것일 뿐) 산화, 환원 두 전극들에서 일어나는 두 반응이 서로 인과랄 것 없이 동시다발적으로 일어난다고 생각하니 직관적으로 감이 오네용...
도선은 없는 것으로 생각하는 건, 전기 회로에서 전압 강하가 없는 도선은 아무리 길어도 없는 것이나 다름 없는 것과 비슷하네용
아직 확실히 납득하진 못해서 본질적으로 같은 원리인진 모르겠으나 일단든 넘어가겠습니다ㅎㅎ
학교 과학 시간에 이 영상을 사용하고 싶은데, 혹시 괜찮을까요?
영광입니다 ㅎㅎ 혹시나 잘못된 내용이 있을까 걱정되긴 하지만요ㅠㅠ
수능 국어 때 화학전지 나올까봐 빠르게 보러 갔습니다. 글로 읽을 때와 다르게 눈으로 보니깐 확실히 더 잘 이해가 되네요.
만약 나온다면 꼭 맞추시길! 화이팅입니다!
@@고급진화학 나오진 않았지만 목표한 대로 나왔네요 ㅋㅋㅋ 영상 잘 봤습니다 감사합니다
화면에서 글씨가 이동하는 것도 PPT로 만든건가요??
네 전부 프레젠테이션 기능을 활용한겁니다 ㅎㅎ
안녕하세요 ㅠㅠㅠ 과일 전지 실험을 하다가 궁금한 점이 생겨서 이렇게 질문을 남깁니다 ㅠㅠㅠ여기저기서 알아보고 자문을 구해봐도 답이 안나와서… 이렇게 좋은 영상을 보고 질문 남겨요 ㅠㅠ
과일 전지에 식초, 소금물 등의 전햐질을 뿌렸을 때, 전류가 더 높게 측정되는 결과를 얻을 수 있었습니다.
이에 왜 그런지 찾아보니깐 다들 전해질 때문에 전자가 더 잘 이동할 수 있어서라고 하더군요
근데 설명해주신 원리를 보면 전자는 아연판 - 도선 - 구리판 이렇게만 이동을 하는데
왜 전해질이 영향을 줄 수 있는건가요?,,,, 도저히 모르겠네요 ㅠㅠㅠ
우선 저도 전기 화학을 전문적으로 대학원과정까지 마친 것은 아니기에 학부생 수준의 지식으로 말씀드려볼게요.
일단 전자가 이동하는 경로가 아연판 - 도선 - 구리까지라고 말씀해주셨는데, 해당 전지에서는 수용액까지 포함해서 도선이 연결된 것으로 이해하셔야 합니다. 수용액에서 전하의 이동이 없다면, 회로가 구성되지 않았으므로 전류가 통하지 않아야 정상이에요.
수용액 내부의 상황을 간단하게 설명해보면 구리로 이동한 전자가 수용액내의 수소이온으로 이동, 그리고 그와 동시에 수용액의 전하균형이 깨지게 되면서 또 반대편의 아연 이온 생성으로 인해 새로운 전자가 출발하게 되죠. 즉, 수용액에서 이동하는 전자는 도선을 이동하는 전자가 아니지만, 어찌되었든 전자의 이동이 생기려면 수용액 내부에서도 전자를 주고받는 일이 발생해야 한다는 겁니다. 그러니 수용액에서의 전하이동이 활발할 수록 전체 도선에서의 전자이동이 활발해지는 거지요.
그리고 이건 조금 많이 어려운 내용이긴 한데, 어떠한 용액내에 이온들이 얼마나 녹아있는지를 나타낸 것을 "이온세기"라고 표현하는데요, 만약 반응에 직접적으로 참여하지 않는 구경꾼 전해질을 추가로 넣어주게 된다면 해당 수용액의 이온세기가 증가합니다.
이 이온세기의 증가는 "이온 분위기"가 함께 증가하는 결과를 가져오는데, 이온 분위기는 어떠한 이온이 수용액에서 이온으로 존재할 때, 반응에 참여하지 않는 상대 이온이 이를 감싸서 안정화 시켜주는 역할이라고 보시면 됩니다. 그리고 그 안정된 정도만큼 물질의 용해가 더 잘 일어나게 되죠. 즉, 아래처럼 정리가 됩니다.
"전해질 추가" -> "이온세기 증가" -> "이온분위기 증가" -> "아연의 용해도 증가(활발)" -> 도선에 전달되는 전자 증가(활발)" -> "측정되는 전류 상승"
도움이 되셨으면 좋겠습니다!
@@고급진화학 진짜 너무너무 감사합니다 ㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠ
이건 진짜 좋은 강의다
리튬이온전지 화학식 보다가 이해가 안되는데 물어볼데가 없어요 리튬코발트산화물에서 방전된걸 화학식으로 쓰면 LiC6 -> C6 + xLi+ + xe 라는데 여기서 x가 도대체 뭔가요 ㅠㅠ
일단 제가 리튬이온전지에 대한 지식이 높은 수준은 아니라 자신은 없지만 ㅠㅠㅠㅠ 답변드려볼게요!
문의해주신 화학반응식이 LiC6 -> C6 + xLi+ + xe 이게 아니라 혹시 LixC6 -> C6 + xLi+ + xe 요게 맞지 않을까요??
x는 화학반응식 계수라고 보시면 됩니다. 일반적으로는 자연수를 쓰게되지만, 리튬이온전지의 경우 메커니즘이 그라파이트 층에 갇힌 리튬이 빠져나오면서 반응이 진행되는 것으로 알고 있는데, 여기서 리튬이 몇개 나오게 되는지는 정확히 정해져있는 것이 아니니 x개 만큼이 빠져나온 것이라고 표현했다고 보시면 될 것 같아요!!
@@고급진화학 정말 감사합니다 ㅠㅠ
감사합니다
뭐야 여기 조회수 왜이럼 0 2개는 더 붙을 퀄리티인데
최고의 칭찬 감사합니다ㅠㅠ
@@고급진화학 대학학부생1학년인데 구독했습니다 종종올게요
물의 전기 분해를 배울 때는 전자가 공급되는 곳이 (-)극이었는데 화학 전지에서는 왜 전자를 빼앗기는 곳이 (-)극이 되나요?
제발 도와주세요...ㅜ
우리는 물의 전기분해 실험에서처럼 전지를 완성품의 전지로 보는 것이 아니라, 전지를 뜯어서 그 내부의 원리를 보고 있기 때문에 헷갈리실 수 있습니다. 전지에서 전자가 나가는 곳 = (-)극이기 때문에, 우리는 전자를 제공하는 쪽이 (-)극이라고만 판단하고 있죠.
하지만 그것은 전지를 바깥에서 보기만 했을 때의 이야기이고, 사실 물의 전기분해 실험 중 전지에서 나오는 그 전자는, 화학전지 내부의 기준으로는 (-)극의 금속 전극이 잃어버렸던 그 전자라는 의미입니다.
즉, [ 전지 내부에서 금속이 전자를 빼앗김 -> 그 전자가 외부 도선을 타고 흐르면서 전류를 공급(전기분해 등에 사용) -> 이동하는 전자가 전자를 얻는 금속으로 이동함. ] 원래는 이런 일련의 과정을 통해 전자가 이동하는 것이지만, 겉으로만 보면
[ 전지에서 전자가 나옴 -> 외부 도선을 타고 흐르면서 전류를 공급(전기분해 등에 사용) -> 전지로 전자가 다시 들어감 ] 이렇게 관찰되는 것이죠.
이때 전자가 나오는 곳을 (-)극, 들어가는 곳을 (+)극이라고 하기로 했으니, 결과적으론 [ 전지 내부에서 금속이 전자를 빼앗기는 곳 = (-)극 ]이 되는 겁니다.
아하! 혹시 다른 궁금한 점이 있는데 (-)극에서 (+)극으로 전자가 흐르잖아요 그런데 물의 전기분해를 보면 딱히 그것과 상관없이 전자가 이동하는 것처럼 보이는데 왜 그런지 궁금합니다!
++ 물의 전기분해할 때 전해질은 물분자한테 전자를 공급해주거나 물분자로부터 전자를 얻어서 전지로 전달하는 역할을 하는 건가요? 전해질이 이러한 역할을 할 수 있는 이유는 이온으로 나누어짐으로써 전하를 띠기 때문이 맞나요!? 바쁘실텐데 감사하고 죄송합니다..ㅠ
@@김태영-t5x 물의 전기분해에서 전자가 (-)극에서 (+)극으로 흐르는 것과 딱히 상관없이 이동하는 것처럼 보인다는 것이 무슨 의미인지 잘 이해가 가지 않네요ㅠㅠㅠ 전기분해에서는 [ 전지 - 수용액 -전지 ] 로 이어지는 도선이 형성된 것이라고 보시면 되기 때문에, 전자는 (-)극에서 (+)극으로 이동하는 것이 맞거든요.
각 전극에서 일어나는 반응을 잠깐 보시면
(-)극 에서는 [ 2H2O(l) + 2e -> H2(g) + 2OH-(aq) ]이런식으로 물이 전지에서 나온 두 개의 전자를 받아 환원되고
(+)극에서는 [ H2O(l) -> 1/2O2(g) + 2H+(aq) + 2e- ] 이런식으로 물이 두 개의 전자를 내놓으며 산화되어 두 개의 전자가 다시 전지로 들어가기 때문에
결과적으로 봤을 땐 전지의 (-)극과 연결된 전극에서 전자가 나와 (+)극과 연결된 전극으로 전자가 들어가는 모양새가 되기 때문에, (-)극에서 (+)극으로의 전자 이동이 설명됩니다.
또한 추가 질문해주신 전해질의 역할은 순수한 물은 공유결합 물질로써 전기전도도가 아주 낮거나 거의 없기 때문에, 원활한 전기분해를 위해 전류가 잘 통하도록 넣어주는 겁니다. 즉, 회로를 구성해주는 역할이죠. 해당 역할을 할 수 있는 이유는 말씀해주신 것이 맞구요.
임고 때문에 왔는데 너무 도움 됩니다 ㅜㅜㅜ 감사합니다 ㅠㅠ
저도 임고 준비해봐서 얼마나 힘든지 아는데 ㅠㅠㅠㅠ 화이팅입니다!!!
감사합니다 감사합니다
다니엘 전지 중 아연 쪽 용기에 황산아연 수용액이 세팅되어 있는데 황산아연도 어떤 역할을 하는 것인가요?
일단 반대편 비커의 황산구리 수용액과 음이온을 맞춰주어서 비슷한 환경을 만들어 주고, 또한 수용액 속에 들어있는 각각 양이온을 금속과 동일한 물질로 만들어 환원전위 차이에 의해 생기는 반응을 방지해서 구리와 아연의 반응성 차이로만 전류가 흐를 수 있도록 설정해줬다고 보면 될 것 같습니다. 또한 말씀주신 질문에 대해서 간단하게만 말씀드려보면 수용액에 전해질이 있어야 이온 형성에 용이한 환경이 조성되기 때문이라고 이해하시면 될 것 같아요! 자세한 이야기를 공부하시려면 전기화학 및 이온분위기, 이온세기 등을 얘기해야할 것 같은데 이렇게 댓글로 말씀드리긴 너무 복잡한 내용들이고 저도 전기화학을 심화전공하지는 못해서..ㅠㅠ 관련 영상을 한번 찾아보시는 것이 좋을듯 합니다!!
영상 좋네요
전하 불균형을 해소해야 하는 이유가 뭔가요
답변이 늦어서 죄송합니다ㅠㅠ 원론적인 질문이라 자세한 답변을 드리고 싶었는데 결국 관련 자료는 찾지 못했네요. 간단히만 설명드리자면, 전하 불균형 상태가 에너지적으로 매우 불안정하기 때문에 어떻게 해서든 그것을 해소하려 하기 때문이라고 할 수 있습니다!! 어떠한 계의 물질들은 서로 상반된 힘들이 보통 균형을 이루며 평형상태에 돌입하게 되는데, 전하의 불균형은 (+), (-)전하 사이에 대한 인력과 각각 전하끼리의 반발력의 균형을 무너뜨리니 마음에 들지 않는것이죠 ㅎ
@@고급진화학 감사함니다!!
@@고급진화학 그렇다면 전하의 불균형을 염다리로 해소하지 않을경우에 어떻게 되는건가요? 에너지를 불안정한 상태에서 안정한 상태로 가고 싶어하는 원리가 혹시 엔트로피항 관련이 있나요? 있다면 설명해주신다면 감사하겠습니다.
@@niju4724 전하의 불균형을 해소하는 염다리가 없다면, 결론적으론 영상에서처럼 반응이 일어나지 않습니다. 그러면 양 도선간의 전위차가 생기지 않으니 전류가 안흐를거구요.
엔트로피를 언급해주셨는데, 이는 저의 짧은 소견으로 답변드리기가 조금 무섭긴하네요 ㅠㅠ 열화학은 저도 매우 어려워하는 분야라 틀릴수도 있거든요...더 정확한 답변을 원하시면 교수님께 질문 드려보시길 추천드립니다ㅠㅠ 그래도 일단 용기내어 조심스럽게 답변드려 보자면, 관련이 있긴합니다. 하지만 그 안정한 상태로 가고 싶어하는 원리는 엔트로피 하나로 설명하긴 힘듭니다. 물론 단순히 말할 때 자연계에서 엔트로피가 증가하는 방향으로 자발적인 반응이 일어난다고는 하지만, 어떠한 반응이 일어날 때 자발적이냐 비자발적이냐는 엔트로피 뿐만 아니라 온도와 압력 등의 조건에 따른 물질들의 에너지(엔탈피) 안정성을 함께 고려해야만 하거든요.
엔트로피가 아무리 증가하는 반응이라도, 물질이 가지고 있는 에너지가 폭발적으로 증가하여 불안정해지는 방향이라면 그 반응은 일어나기 어렵다는 겁니다. 정반응이 기체 분자수가 증가하는 가역반응이 있다고 쳤을 때, 정반응이 엔트로피가 증가하는 반응이므로 우세할 것으로 보이지만, 계의 압력을 높여준다면 르 샤틀리에 원리에 따라 오히려 분자수가 감소하는 역반응쪽으로 평형이 이동하는 것과 비슷하죠. 따라서 어떠한 반응이 일어나는 방향성을 따지기 위해서는,
1. 무질서도(엔트로피)가 증가하는 방향
2. 에너지(엔탈피)가 감소하는 방향
이 두 관점의 타협이 필요합니다. 따라서 이를 판단하기 위해 해당하는 온도와 압력상태에서 엔트로피와 엔탈피를 고려하여 물질의 종합적인 안정성을 나타낸 "깁스 자유에너지, G, G = H-TS"를 새롭게 정의하게 됩니다. 즉, 안정한 상태로 가고 싶어한다라는 것은 엔트로피와 엔탈피, 온도가 종합적으로 고려된 깁스 자유에너지가 작아지는 쪽으로 반응이 진행된다고 할 수 있습니다.
@@고급진화학 마지막으로 질문 드려도 될까요.... 전위차라는것이 전자의 잠재적 에너지를 의미하며 배터리에서 1.5v 이런식으로 표시되어 전압과 같은 뜻으로 사용된다고 알고 있는데요. 불균형과 전위차의 관계가 무엇인지 어떻게하면 전위차를 인위적으로 발생시킬 수 있는지가 궁금합니다!
영상을 봐도 이해가 잘 안되는데;;;
아연이 전자를 왜 잃어요?
이온화 경향이 큰게 이유라면 이해가 안돼요;;
이온화경향이 크다= 양이온이 잘된다=전자를 잘 잃는다 인데 그럼 결국
아연이 전자를 잃는이유 = 전자를 잘잃어서.
가 되는데 결국 같은말이니 이해가 안되네요
전자를 왜 잃나요?
주어진 영상에서(화학전지에서) 아연이 전자를 잃는 이유는 첫째로 아연과 다른 금속원소가 연결되어 있기 때문입니다. 아연이 순수한 홀원소 물질로 존재한다면 전자를 잃거나 얻는 반응자체가 성립하지 않겠죠. 그리고 두번째는 접촉한 다른 원소보다 아연이 이온화 경향성이 "더" 크기 때문입니다. 주어진 영상에서 언급된 볼타전지에서는 구리보다 아연이 "더" 이온화 경향성이 크기 때문에 아연이 전자를 잃는 것이죠.
이온화 경향성은 단지 해당 원소가 전자를 잘 잃는다라는 절대적인 의미를 가지고 있지 않습니다. 항상 상대적인 것이죠. 어떤 원소와 접촉하거나 반응을 하려고 할 때 아연이 상대 원소보다 이온화 경향성이 크면 전자를 잃게 되는 것이고, 만약 상대 원소보다 이온화 경향성이 더 작으면 같은 아연이라도 전자를 반대로 얻게 되는 겁니다.
즉, 말씀주신 명제를 수정해보자면 아래와 같이 수정해야겠네요.
아연이 전자를 잃는 이유 = 전자를 잘 잃어서(X)
아연이 전자를 잃는 이유 = 아연이 "연결되어 있는 구리보다" 전자를 "더" 잘 잃어서(O)
마지막으로, "그럼 어떤 금속이 다른 금속과 연결되어 있으면 반드시 산화환원 반응이 생기나요?"라는 질문에는 "금속의 종류가 다르다면 그렇다."라고 답변드릴 수 있을 것 같습니다.
cf) 혹시나 전자를 왜 잃느냐는 질문이 아예 원론적으로 "이온화 경향성이 왜 생기느냐"는 질문이시라면... 간단하게 말해서 어떠한 홑원소 물질들은(특히 금속) 다른 물질들과 접촉하거나 동일 수용액내에 존재할 경우 반응을 통해 서로 전자를 주고받으며 가장 안정한 형태로 존재하려 합니다. 이때 전자를 잃거나 얻어오려는 성질이 원소의 종류마다 차이가 나게 되고, 이것을 순서대로 나타낸 것이 이온화 경향성입니다. 전자를 잃거나 얻어오려는 성질이 다른 이유는 전자껍질을 가득 채우기 위해 필요한 전자의 수, 전자껍질 수 등등의 여러가지 복합적인 요인으로 차이가 나게 됩니다.
@@고급진화학 감사합니다. 도움이 됐네요. 검색중에 "전자는 반응성이 큰쪽에서 작은 쪽으로 이동하는 성질이 있다" 이말 한마디를 보게됐는데 이제서야 퍼즐이 맞춰집니다. 감사합니다
저 추가 질문있습니다!
질문1
철과 산소가 결합한 산화철은 이온결합이잖아요.
그럼 이온상태가 되어있어야 결합 가능한거죠?
그러니까 제말은
철과 산소=Fe와 O2 끼리는 결합이 불가능하고
철이온과 산소이온 = Fe 2+ 와 O2- 이 결합 가능한거죠?
질문2.
만약 그렇다면 산화철이 되려면
철과 산소가 각각 이온화 되는과정이 먼저 선행되어야 하는거 맞나요?
@@2억만벌자 산화철의 경우 "전자를 비교적 잃기 좋아하는 금속 원소"인 "철"과 "전자를 비교적 얻기 좋아하는 비금속 원소"인 "산소"가 만나는 결합이므로, 둘이 만나 결합을 이루는 과정에서 자연스럽게 전자를 주고받아 이온이 된 후 정전기적 인력으로 결합합니다. 즉, 질문1과 질문2 둘 다 맞습니다.
다만 질문2에서 이온화 되는 과정이 선행된다는 의미는 자연계에서 이온이 되어 둥둥 떠다니다가 서로 만나서 결합한다는 의미가 아니라, 둘이 결합하는 과정에서 자연스럽게 진행되는 중간과정이라고 이해하시면 될 것 같습니다!!
@@고급진화학 감사합니다 안녕히주무세요