건전지에 전류가 흐르는 이유가 무엇인가요?
알아보다보니 전기를 통하게 하면 이온이 이동하면서 전류가 발생한다고 하는데 건전지를 사용할때 전기를 통하게 하는것이 무엇일까요? ㅜ 항상 건전지에는 전류가 흐르고 있고 물건과 결합했을때 이동하는건가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.
우리가 일반적으로 말하는 건전지는 망간건전지이다. 망간건전지의 겉모양은원통 모양 또는 사각기둥 모양이며, 바깥쪽은 아연으로 된 (－)극 원통으로 용기를 겸하고 있다. 중앙에 탄소막대 (＋)극이 있으며,(＋)극 위를 싸고 있는 금속은 아연이 아닌 부식이 잘 되지 않는 특수금속으로 만들어진다. 또한 탄소막대 주위에는 이산화망간과 흑연을 섞어 반죽한 것을 고압에서 압착시킨 것으로 채워져 있으며 그 바깥쪽은 전해질(염화암모늄)을 충분히 흡수시킨 종이로 싸여있고 위쪽에는 공기실과 피치 등으로 구성되어있다. 정리하면, 건전지는 아연통(－)극과 탄소막대(＋)극 사이에 전해질로 염화암모늄 용액이 채우고 있는 구조물이다.
건전지에서 (＋)극은 이온화 경향 성이 작아 전자를 얻는(환원 반응) 탄소를 사용하고 (-)극은 이온화 경향성이 커서 전자를 잃는(산화 반응) 아연을 사용한다. 이 건전지의 두 극을 외부에서 도선으로 연결하면 아연(Zn)은 아연이온(Zn2＋)이 되어 전해질 속에 녹고 아연통에는 전자를 남겨 아연통은 (－)극이 된다. 이 때 전해질 속의 염화암모늄은 전리해서 암모늄 이온(NH4+)과 염화이온(Cl-)이 된다.
전해질 속의 암모늄 이온은 녹아 나온 아연이온에 의해 밀려나 탄소막대 쪽으로 모이게 되고, 탄소막대에서 전자를 얻어 암모니아(NH3)와 수소(H2)로 분해된다.
따라서 탄소막대는 전자가 부족하므로 (＋)극이 된다. 이렇게 하여 건전지의 외부에서 두 극을 도선으로 연결하면 전위가 높은 (＋)극에서 전위가 낮은 (－)극으로 전류가 흐르게 되는 것이다. 이 때, 일반적인 산화·환원 반응과 달리 산화되는 물질과 환원되는 물질 사이에 직접 전자를 주고받으면 전류의 흐름이 형성되지 않기 때문에 도선을 통하여서만 반응이 일어나도록 하기 위해 (＋)극과 (－)극이 직접 접촉하지 않도록 구조가 되어 있으며 화학 반응시 완전 제거하지 못하는 가스를 저장할 공기실과 발생하는 물로 인해 전해질이 흘러내리지 않도록 피치로 막고 있다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
건저지는 내부에 화학 반응이 일어나도록 설계되어 있지만 외부 회로가 연결되기 전에는 전류가 흐르지 않습니다 건전지를 전자기기와 연결하면 +극과 -극 사이에 전자가 이동할 수 있는 경로가 생기고 이때 내무 이온이 이동하며 전자가 외부 회로를 따라 흐르게 되어 전류가 발생하는 겁니다