[분석화학실험] theory and application of cyclic voltametry

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1. 제목 : theory and application of cyclic voltametry

 

2. 목적 : 전기화학 분석의 기본이 되는 순환전압전류법의 원리를 이해하고 응용한다. 농도에 따른 순환 전압전류법의 전류 변화를 관찰하고 이를 바탕으로 검정곡선을 작성해본다. 전기화학 활성종의 전극 흡착 여부를 주사 속도에 따른 전류변화를 관찰하여 결정한다.

 

3. 이론

 1) 순환전압전류밥 (chclic voltammetry, CV) : 전극 전위를 순환 주사하여 나타내는 전류의 흐름을 측정하는 방법. 비가역적 반응에서는 환원과 산화에 해당하는 피크가 일그러지고 피크 간 간격이 더 넓어진다. 

 

 2) 전기화학 반응 속도에 영향을 주는 요서

• 물질 이동
• 전자 이동
• 전자 이동 전후의 화학반응
• 다른 표면 반응(전극 표면에서 화학종의 흡착, 탈착, 결정화 반응 등.)

 

4. 시약 및 기구 생략

 

5. 실험 방법 생략

 

6. 결과 생략

 

7. 토의

 1) ELECTOLYSIS 진행 시 실제 POTENTIAL보다 더 많은 전압을 걸어주어야 하는 이유

• 과전위(overpotential) : 전극에서 진행되는 반응에 대한 활성화 에너지를 극복하는데 필요한 전압. 과전위가 클수록 반응이 더 빨리 일어난다. 
• 저항전위(ohmic potential) : 전류 i가 흐를 때 전기화학 전지 속 용액의 전기저항 r을 극복하는데 필요한 전압.
• 농도차 편극(concentration polarization): 전극 표면에서 반응물, 생성물의 농도가 벌크 용액 농도와 같지 않을 때 발생한다. > 과전위, 저항전위, 농도차 편극은 전기 분해를 더욱 어렵게 만들기에 반응을 진행시키기 위해 더욱 큰 전압이 필요하다. 

 2) 전극에 분석 물질이 도달하는 방법 3가지

• 확산 (diffusion) : 농도차에 의해 물질이 이동하는 것
• 대류 (convention) : 자석 젓게 등을 이용한 물리적인 힘으로 물질이 이동하는 것.
• 이동 (migration) : 전기장이 형성되어 인력에 의해 물질이 이동하는 것

3) 각 전극에 대해 서술하시오

• working electrode(=indicator electrode, 작업전극) : 분석물질에 감응하는 전극. 즉, 분석물질으 활동도에 감응한다.
• reference electrode(기준전극) : 고정된 전위를 유지하는 전극.
• counter electrode (Auxilixar electrode) : 보조전극. 작업 전극의 전류 흐름을 지원한다. 

보조 전극이 있으면 기준 전극의 전위는 저항 전위, 농도차 편극, 과전위 등의 영향을 받지 않는다.