전기 화학 전위의 기원
이 섹션에서는 전기화학적 전위가 발생하여 부식이 진행되는 과정에 대해 간략하게 설명합니다.
대부분의 독자는 전기화학 전위, 귀금속과 비귀금속에 대해 대략적인 개념을 가지고 있을 것입니다. 그러나 전극에서 일어나는 과정이나 금속 부식을 더 잘 이해하려면 이러한 지식을 간략히 요약하는 것이 좋습니다.
철과 구리 등 서로 다른 재료로 만든 두 개의 빈 금속판을 동일한 전도성 용액에 담그고 두 금속판 사이의 전위차 또는 전압을 측정할 수 있는 장치로 연결하면 두 금속 사이의 특징적인 전압 차이가 표시됩니다. 두 금속은 서로 다른 전위를 가지고 있습니다. 왜 그럴까요?
동적 평형
금속이 용액과 접촉하면 금속에서 일부 금속 이온이 방출됩니다. 양이온인 양이온이 금속 고상을 떠날 때 금속은 전자를 남깁니다. 전자는 금속을 음전하를 띠게 됩니다. 이는 금속 이온이 금속 시트에 다시 끌린다는 것을 의미합니다. 그 결과 금속 이온이 금속에서 다시 금속으로 이동하는 플럭스가 발생합니다. 동적 평형에 도달하면 금속의 전하량은 각 금속마다 특징적으로 달라집니다.
아시다시피 금속판의 전위는 전위차계에 의해 적극적으로 영향을 받을 수 있습니다. 전위를 더 음의 전위(음극)로 변경하면 금속 이온이 전극 쪽으로 당겨집니다. 전위를 더 양의 전위(양극)로 변경하면 금속은 더 많은 이온을 방출하고 용해됩니다.
양극과 음극, 양극 전위와 음극 전위는 전기화학 초보자에게 직관적인 용어가 아닙니다. 양극은 산화가 일어나는 곳이고 음극은 환원이 일어나는 곳입니다. 양극 전위는 산화 특성이 더 강한 전위이고 음극 전위는 환원 특성이 더 강한 전위입니다. 기억하기 좋은 방법은 다음과 같습니다: 산화와 양극은 모음으로 시작합니다. 음극과 양극은 자음으로 시작합니다.
표준 잠재력
전위의 변화가 반응 방향의 변화, 즉 환원에서 산화로 또는 그 반대의 경우로 이어지면 시스템은 공식 전위에 도달한 것입니다. 공식 전위가 표준 조건(모든 구성 요소의 활성이 1, 298,15 K, 1 bar)에서 측정된 경우 이를 표준 전위라고 합니다. 표준 전위와 넌스트 방정식 (방정식 3.4 및 3.6 참조)을 사용하면 결과 전위를 계산할 수 있습니다.
E0은 산화 환원 커플 Red와 Ox의 표준 전위입니다. R은 기체 상수이고 T는 온도입니다. 산화 및 환원된 형태의 aOx 및 aRed 종의 활성도입니다. F는 패러데이 상수이고 z는 분자/원자당 전달되는 전자의 수입니다.
두 개의 활성 계수 fOx와 fRed는 결과 전위 E0'에 포함되며, 이를 공식 전위라고 합니다. 여기에는 온도 및 활성 계수와 같이 환경에 따라 달라지는 매개변수가 포함되어 있으므로 E0' 는 나열할 수 없으며 필요한 경우 각 실험마다 결정해야 합니다. 분석 화학의 대부분의 실험은 실온(295 K)에서 수행됩니다. 따라서 또 다른 단순화가 가능합니다. 또한 편의상 ln은 로그에 전송됩니다.
