안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
물에 전류를 흘리면 전기에너지가 물 분자의 화학 결합을 끊고, 두 전극에서 전자를 주고받는 산화, 환원 반응이 일어나면서 수소와 산소 기체로 분해됩니다. 순수한 물은 전류가 거의 흐르지 않기 때문에, 실제 실험에서는 소량의 전해질을 녹여 전하가 원활히 이동하도록 돕습니다.
먼저 전지가 전자를 밀어 넣어주는 (-)극에서는 환원 반응이 일어납니다. 물 분자가 (-)극에서 공급된 전자를 얻어 환원되면서 수소 기체와 수산화 이온으로 쪼개집니다. 이때 생성된 수소 기체는 방울을 이루며 전극 위로 보글보글 떠오릅니다.
반대로 전지가 전자를 강하게 끌어당기는 (+)극에서는 산화 반응이 진행됩니다. 물 분자가 (+)극에 전자를 빼앗겨 산화되면서 산소 기체와 수소 이온으로 분해됩니다.
결과적으로 두 전극에서 만들어진 수산화 이온과 수소 이온은 물속에서 다시 만나 원래의 물로 되돌아가고, 최종적으로는 물 분자 2개가 분해되어 수소 기체 2분자와 산소 기체 1분자가 남게 됩니다. 이 때문에 (-)극에서는 (+)극보다 항상 2배 많은 부피의 기체가 발생하며, 이를 통해 물이 수소와 산소로 이루어진 화합물임을 확인할 수 있습니다.