전기 화학 전지를 전해 전지에 연결
전기 에너지를 넣을 때 자발적이지 않은 산화 환원 반응이 일어나면 전기 분해가 발생합니다. 전기 화학 셀은 두 개의 산화 환원 반응을 사용하여 전자의 이동을 촉진하는 기능을합니다. 따라서 알카라인 배터리의 경우 아연 양극은 전자를 산화 및 방출하여 회로를 통해 흘러 망간에 도달합니다 ($\ce{MnO2}$) 음극, 감소되어 더 많은 전자가 전하 축적없이 회로를 통해 흐를 수 있습니다. 여기서는 두 반응이 모두 자발적이고 양극에 전자가 축적되어 회로가 불완전 할 때 추가 아연 산화를 방지한다고 가정합니다.$$\ce{Zn(s) + 2OH- (aq) \rightarrow ZnO(s) + H2O(l) +2e-} [E^\theta= 1.28V]$$ $$\ce{2MnO2(s) + H2O(l) + 2e- \rightarrow Mn2O3(s) +2OH- (aq)}\ [E^\theta= 0.15V]$$
알카라인 배터리가 전해 전지에 연결되어 있다면 서로 결합하여 작동하는 두 개의 전기 화학 전지와 같지 않을까요? 아연 양극은 전해 전지의 음극에 연결되고 그 후 발생하는 산화 환원 반응은 (아마도) 자발적 일 것입니다. 그럼 전해조에 넣은 "전기 에너지"가 대신 화학 에너지가 될까요?
또한, $\ce{MnO2}$ 음극은 상대적으로 작은 $E^\theta$값, 전해 양극의 산화를 유발하는 것이 어렵지 않습니까? 전해 전지에 연결하면 전기 화학 전지의 음극과 양극이 완전히 독립적으로 작동합니까? 이 경우 배터리의 전압을 고려하지 않고 대신 양극과 음극의 전극 전위를 고려해야하지만 일반적으로 그렇지 않습니다. 이것에 대해 내가 무엇을 오해하고 있습니까?
편집 : 저는 전기 화학 전지 자체에서 일어나는 반응이 아니라 전기 화학 전지가 전해 전지에 연결될 때의 메커니즘에 대해 묻고 있습니다. 그래서 제안 된 질문은 법안에 맞지 않습니다.
편집 2 : 내 의심을 더 잘 보여주기 위해 사진을 추가했습니다. 여기에 표시된 것처럼 갈바닉 전지가 전해 전지에 연결되면 갈바닉 양극과 전해 음극이 연결되어 겉보기에는 별도의 셀처럼 작동합니다. 다른 두 전극에 대해서도 같은 말을 할 수 있습니다. 이 경우 갈바닉 양극과 음극이 서로 독립적으로 작동하지 않으므로 개별 반쪽 전지의 전극 전위를 고려해야합니까? 실제로 연결되어 있다면 어떻게해야합니까?
답변
몇 가지를 섞는 것 같습니다. 에 관한 한 가지 중요한 설명
또한 MnO2 음극의 E가 상대적으로 작다는 것을 알 수 있습니다.$^o$값, 전해 양극의 산화를 유발하는 것이 어렵지 않습니까? 전해 전지에 연결하면 전기 화학 전지의 음극과 양극이 완전히 독립적으로 작동합니까?
나열된 전극 전위는 매우 특정한 조건에서 상대적으로 희석 된 용액에서만 유효합니다. 반쪽 전지를 건전지 나 알칼리 전지에 바르지 마십시오. 요컨대,이 숫자는 알카라인 배터리 나 탄소-아연 건전지에는 의미가 없습니다. 이러한 상업용 세포 구성은 과학보다 예술에 가까운 마법의 혼합물 일뿐입니다. 배터리 기술은 그렇게 사소하지 않습니다. 300 년의 연구에도 불구하고 왜 배터리 종류가 많지 않은지 생각해보세요.
알카라인 배터리와 같은 갈바닉 전지를 간단한 워터 펌프로 생각하면 많은 혼란이 사라질 것입니다. 그것의 유일한 임무는 전자를 "순환"시키는 것입니다. 갈바니 전지를 전해 전지에 연결하면 양극과 음극이 더 이상 독립적 인 것으로 간주 할 수 없습니다. 갈바니 전지가 하나의 전자를 펌핑하면 전자는 전해 전지의 음극, 양극 및 외부 회로를 이동해야합니다. 그 과정에서 전해조의 무언가가 화학적으로 분해되어야합니다!
전해 전지의 경우 갈바닉 전지는 전원 일뿐입니다.
갈바닉 전지의 경우 전해 전지는 전력이 공급되는 전자 회로 일뿐입니다.
갈바닉 전지 양극 / 음극은 전해 전지 음극 / 양극과 함께 각각 별도의 전지를 형성하지 않습니다. 그 이유는 그들 사이에 이온 흐름이 없기 때문입니다. 더 간단한 경우와 유사하게 2 개의 반쪽 세포는 그들 사이에 이온 연결이 없으면 세포를 형성하지 않습니다.
그 이유는 정전기 중성 요구 사항과 불균형 전하 사이의 엄청난 힘에 근거하여 간단합니다. 이온 운동에 의해 균형을 이루지 않고 와이어를 통해 20 초 동안 전류 1A를 밀어 냈다고 상상해보십시오. 비슷한 불균형 전하는 대기에서 수 킬로미터 길이의 번개를 유발합니다.