갈바니 전지, 다니엘 전지 - galbani jeonji, daniel jeonji

@article{ART001236941},
author={ 이상권 and 김연미 and 이종백 },
title={갈바니 전지와 전해전지 관련 개념에 대한 예비화학교사들의 개념유형 분석},
journal={교과교육학연구},
issn={1975-3217},
year={2007},
volume={11},
number={1},
pages={295-320},
doi={10.24231/rici.2007.11.1.295},
url={//dx.doi.org/10.24231/rici.2007.11.1.295}

TY - JOUR
AU - 이상권
AU - 김연미
AU - 이종백
TI - 갈바니 전지와 전해전지 관련 개념에 대한 예비화학교사들의 개념유형 분석
T2 - 교과교육학연구
PY - 2007
VL - 11
IS - 1
PB - 이화여자대학교 교과교육연구소
SP - 295-320
SN - 1975-3217
AB - 이 연구의 목적은 사범대학 화학교육과 4학년에 재학하고 있는 예비교사를 대상으로 갈바니 전지와 전해전지에 대한 개념을 이해하는 데 어려움을 알아보고자 하였다. 예비교사들에게 나타나는 오개념을 유형별로 분류하고, 그 원인을 분석하였다. 연구 결과 대부분의 예비교사들은 갈바니 전지와 전해전지에서 전극의 부호 및 용어 사용에 있어서 (+)극, (-)극 그리고 산화전극, 환원전극을 바르게 선택하였으나, 그렇게 선택하게 된 이유에 대해서는 올바른 과학 개념이 부족한 것으로 나타났다. 그리고 기전력 측정의 정량적인 면에서는 대부분의 예비교사들이 정확하게 알고 있었으나 전기화학 원리에 대한 정성적인 면에서는 전문적인 지식이 부족하다는 것을 알 수 있었다. 또한 다니엘 전지의 염다리 역할에 대해서는 염다리를 통한 이온의 이동에 의해 용액의 전기적 중성이 유지된다는 사실은 대부분 정확하게 알고 있었으나 그 외에 이온의 이동에 의해 회로가 완성된다는 포괄적인 개념은 가지고 있지 못하였다. 그리고 대부분의 예비교사들은 수용액의 전기분해에서는 표준 전극전위값을 적절하게 활용하지 못하였으며 이온만이 전기분해 반응에 관여한다고 생각하여 물의 반응은 고려하지 못하였다.
KW - 갈바니 전지, 전해전지, 오개념, 예비교사, 전기화학
DO - 10.24231/rici.2007.11.1.295
UR - //dx.doi.org/10.24231/rici.2007.11.1.295
ER -

이상권 , 김연미 and 이종백 (2007). 갈바니 전지와 전해전지 관련 개념에 대한 예비화학교사들의 개념유형 분석. 교과교육학연구, 11( 1), 295- 320.

이상권 , 김연미 and 이종백 . 2007, “갈바니 전지와 전해전지 관련 개념에 대한 예비화학교사들의 개념유형 분석”, 교과교육학연구, vol. 11, no. 1, pp. 295-320. Available from: doi:10.24231/rici.2007.11.1.295

이상권 김연미 et al. 이종백 “갈바니 전지와 전해전지 관련 개념에 대한 예비화학교사들의 개념유형 분석” 교과교육학연구 11.1 pp. 295-320 (2007): 295.

이상권 , 김연미 , 이종백 . 갈바니 전지와 전해전지 관련 개념에 대한 예비화학교사들의 개념유형 분석 교과교육학연구 [Internet]. 2007; 11( 1), : 295-320. Available from: doi:10.24231/rici.2007.11.1.295

이상권 , 김연미 and 이종백 . “갈바니 전지와 전해전지 관련 개념에 대한 예비화학교사들의 개념유형 분석” 교과교육학연구 11, no.1 (2007): 295-320. doi: 10.24231/rici.2007.11.1.295

전기화학의 시작입니다. 교재에 따라 볼타 전지 혹은 갈바니 전지라고 불립니다. 저는 볼타 전지라고 부르겠습니다. 글자수가 더 짧으니까요 ㅎㅎ 

이는 상대적인 산화&환원 세기를 이용하여 기전력을 얻고자 하는 방식에서 구현된 전지입니다. 기전력이 뭔가요?

연세대 편준생이라면 당연히! 물리도 하셨겠죠?  전위차라고 봐야겠죠? 전위차의 정의가 정확히 뭐죠? 

전기적 포텐셜 에너지의 차이를 의미합니다. 즉, 위치에너지를 이용하여 전압을 얻어낸 것입니다. 

가장 대표적인 구리-아연 볼타 전지입니다. 설명 해드리겠습니다. 아연전극을 보세요. 전자가 구리전극쪽으로 이동하는게 보이시죠? 즉, 아연은 현재 산화되고 있다는 의미입니다. 그렇기 때문에 Zn은 (Zn^2+ + 2e^-)로 변하게 되죠.

그러면 구리는 환원되는 애겠죠? 

자, 여기서 이제 용어 하나 들어갑니다. 미지의 두 전극이 주어졌을 때, 상대적인 환원세기에 의해 전자를 잃는 전극을

'산화 전극' 이라고 부릅니다.   그리고 전자를 얻는 전극을 '환원 전극' 이라고 부릅니다.  산화되는 전극은 초기의 상태보다 질량손실이 발생하게 되고 용액의 색은 옅어지게 됩니다. 그리고 환원되는 전극은 초기의 상태보다 질량이 조금 늘어나게 되고 용액의 색은 짙어지게 됩니다. 그렇게 평형을 이루게 되면 두 용액의 색은 비슷해집니다. 

그렇다면 전극의 환원세기를 비교할 수 있는 표가 당연히 존재할 것입니다. 우리는 그 표를 '표준환원전위표' 라고 부릅니다. 

여러 화학반응식이 보이고 왼쪽에 일련의 숫자들이 보입니다. 제일 위쪽에 있는 애가 가장 강한 환원세기를 가지는 녀석입니다. 즉, 가장 강한 산화제입니다.  그리고 제일 아래에 있는 애가 가장 강한 산화세기를 가지는 녀석입니다. 따라서, 가장 강한 환원제가 되겠습니다.  우리가 위에서 봤던 구리-아연 전지를 비교해봅시다. 

구리의 경우는 0.34V의 기전력을 가집니다. 그리고 아연의 경우는 -0.76V의 기전력을 가집니다. 따라서 이 둘의 크기를 비교하면 구리가 환원되는 녀석이고 아연이 산화되는 녀석입니다. 즉, 제가 말씀드렸던 것이 맞는 방향의 반응임을 증명하게 됩니다. 

그러면 표준 환원 전위를 구하는 공식을 한번 봅시다. 

환원전극의 기전력 - 산화전극의 기전력의 값이 표준 환원 기전력값이 됩니다. (전위 = 기전력)