갈바니 전지는 언제 방전이 일어나나요?

Question

안녕하세요. 한쪽에서는 전자를 잃는 산화 반응이 다른 한쪽에서는 전자를 얻는 환원 반응이 진행되도록 장치를 꾸며서 갈바닉 전지를 구성했을 때 이 전지는 언제 방전이 일어나게 되나요?

Answer 1

질문해주신 것과 같이 갈바니 전지가 방전한다는 것은, 전지를 구성하는 두 전극 사이에 전자가 실제로 흐르면서 외부 회로로 전류가 나가는 과정을 의미합니다. 우선 갈바니 전지는 서로 다른 금전극과 전해질을 조합했을 때 전위차가 발생하고, 이 전위차에 의해 자발적인 산화-환원 반응이 동시에 일어나도록 설계된 장치인데요, 방전이 시작되는 순간은 외부 회로가 닫혀 두 전극이 전선으로 연결될 때입니다. 이때 금속 전극 중에서 상대적으로 환원력이 큰 금속이 산화되며 전자를 잃고, 그 전자가 전선을 따라 다른 전극으로 이동하여 그곳에서 환원 반응을 일으키게 됩니다.

예를 들어, 아연–구리 전지(Zn–Cu 전지)에서는 아연이 아연 이온(Zn²⁺)으로 산화되면서 전자를 방출하고, 그 전자가 구리 전극으로 이동해 용액 속의 Cu²⁺ 이온이 환원되어 구리 금속으로 석출되며, 이런 반응이 연속적으로 진행될 때 전자가 계속 흘러 전류가 유지되며, 우리는 이를 전지가 방전되고 있다고 표현합니다. 즉 갈바니 전지가 방전되는 조건은 외부 회로가 연결되어 있어 전자가 이동할 수 있는 통로가 있어야 하며, 두 전극 사이에 충분한 전위차가 존재해서 산화-환원 반응이 자발적으로 일어날 수 있어야 합니다. 감사합니다.