1. 전기화학 용어
ㅇ 산화 환원 (Oxidation Reduction)
- 전자를 잃거나 얻음
. 한 화학종에서 다른 화학종으로 전자가 이전하는 현상
ㅇ 전극 (Electrode)
- 전자를 받거나 방출하는 금속성 매개체
. 전해질 용액과 직접 접촉하여, 전자를 주거나 받으며, 전기화학 반응이 일어나는 도체
ㅇ 전극 전위 (Electrode Potential)
- 전해질과 전극 간의, 상대적인 전위의 차이(전위차)
ㅇ 표준 전극 전위 (Standard Electrode Potential)
- 전극 전위의 표준으로 삼는, 특수한 기준 전극 : 표준 수소 전극 등
. 전극 전위를 측정하기 위한 기준 전극
. 화학 반응의 경향성을 평가하는 데 사용
. 표준 상태(25 ℃, 1 M 농도, 1 기압)에서 나타나는 전위 값
ㅇ 전기 이중층 (Electric Double Layer)
- 전극과 전해질 사이에 형성되는 전기적 구조
ㅇ 네른스트 방정식 (Nernst Equation)
- 전극 전위와 이온 농도의 관계를 나타냄
- 온도,농도 등 조건에 따라 전기화학 셀의 전위를 계산하는 방정식
- 전극 전위는 반응물과 생성물의 농도에 따라 달라지며, 이를 통해 전위 예측 가능
ㅇ 전위 계단 방법 (Potential Step Method)
- 전극의 전위를 순간적으로 변화시키고, 이에 따른 전류 응답을 측정하는 실험 기법
. 특히, 비정상 상태 전기화학(Unsteady-State Electrochemistry) 연구에서 중요한 기법
- 원리 및 특징
. 전극 전위의 급격한 변화
.. 일정한 전위를 유지하던 전극에 갑작스럽게 새로운 전위(step) 를 인가
.. 이때, 전극 표면에서 산화 환원 반응이 유도됨
. 전류 응답의 측정
.. 새로운 전위가 적용되면 초기 순간에 큰 전류가 흐르고,
.. 시간이 지남에 따라 확산 지배에 의해 감소함
.. 이에따른, 전류 시간 관계는, Cottrell 방정식을 따름
[# i(t) = \frac{nFAD^{1/2}C}{π^{1/2}t^{1/2}} #]
.. (여기서 , n은 전자의 수, F는 패러데이 상수, A는 전극 면적, D는 확산 계수,
C는 초기 용액 내 농도, t는 시간)
. 확산 지배 반응
.. 시간에 따라 전류가 {#t^{-1/2}#}의 법칙을 따라 감소하므로,
.. 물질의 확산 계수(D) 를 결정하는 데 이를 사용함
- 응용
. 전기화학 반응속도 분석, 확산 계수 측정, 전극반응 메커니즘 연구 등