레몬 전지(전해질) 실험에서 계속 전기가 만들어지게 두면 전해질이 사라지나요?

Question

레몬 전지가 전해질이 있어서 전기가 흐른다는 것은 질문을 통해 알게 되었는데요.

레몬에 금속을 연결해서 전기가 흐르게 계속 두면, 건전지처럼 방전(?) 되서 나중에는 미량의 전기도 안 흐르게 되겠죠?

그러면 전해질이 없어지게 된건가요? 그 레몬은 신맛이 사라져 있을까요?

Answer 1

맞습니다. 레몬 전지를 구성하는 금속과 전해질 사이에서 전기화학 반응이 일어나면서 전기가 생성되는데, 이 반응은 한정된 양의 전해질에 의존합니다. 따라서 전해질이 소모되면 전지의 출력 전압이 감소하게 되고, 결국에는 전류가 흐르지 않게 됩니다.

만약 레몬 전지를 계속해서 방전시켜서 전해질이 모두 소모되면, 전지가 더 이상 전기를 생성하지 못하게 됩니다. 이 때 레몬에 연결된 금속은 전기적으로 중립적인 상태가 되며, 전기적인 활성도를 가지지 않는 것입니다.

그리고, 레몬 전지를 사용하면서 전해질이 소모되어도 레몬의 신맛은 사라지지 않습니다. 전해질은 레몬의 산성성분인 구연산과 같은 화학 물질을 이용하므로, 레몬의 맛과는 별개의 것입니다. 다만, 전해질이 모두 소모된 후에는 전지의 출력이 줄어들기 때문에, 레몬 전지를 이용해서 높은 출력을 필요로 하는 기기를 작동시키기는 어렵습니다.

Answer 2

안녕하세요. 이준엽 과학전문가입니다.

맞습니다. 레몬 전지는 금속과 전해질인 레몬 주스 사이에서 화학 반응이 일어나 전기를 생성합니다. 이때 금속과 전해질 사이에서 일어나는 화학 반응은 소량의 전해질을 소비하게 되므로, 전해질이 다 소진되면 전기생성이 멈추게 됩니다.

따라서, 레몬 전지는 임시적인 전원으로 사용될 수 있지만, 일정 시간이 지나면 방전되어 전기생성 능력을 잃게 됩니다.

레몬 전지에 사용되는 레몬 주스는 레몬의 신맛을 내는 주성분인 구연산과 구아이안 따위가 있습니다. 하지만 레몬 전지를 사용하는 동안 레몬 주스가 소비되어 레몬의 신맛은 점차 사라지게 됩니다. 따라서 레몬 전지는 전기생성 능력을 유지하는 동안 레몬의 신맛을 느낄 수 있지만, 방전 후에는 레몬의 신맛을 느끼기는 어렵습니다.

Answer 3

안녕하세요. 과학전문가입니다.

네, 레몬 전지는 전해질이 종속적인 전지로써 전해질 속의 이온들이 금속 전극과 반응하여 전기를 생성합니다. 따라서 레몬 전지에서는 전해질이 없어지거나 소진되면 전기 생산량이 줄어들게 되며 이는 건전지 방전과 비슷한 원리입니다.

Answer 4

안녕하세요. 이만우 과학전문가입니다.

레몬이라는 과일은 산성을 띄고 있어서 아연판을 산화시켜서 전자를 구리판으로 이동시키게 되구요

이때 전해질 역할을 하는 레몬(정확히는 레몬즙)은 산화된 아연이 포화되게 됩니다.

전해액내에서는 수소이온과 전자가 만나서 수소가스가 발생하게 됩니다.

이런 반응을 지속하게 되면 전해액 역할을 하는 레몬즙은 점점 그 맛과 산도가 낮아져서 본래의 레몬의 성질을 잃게 되죠

물론,,,실험후 맛을 보면 레몬맛은 날 겁니다. ㅎㅎ

수고하세요~~^^

Answer 5

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

레몬 전지에서 일어나는 산화-환원 반응이 거의 끝나면 전류는 흐리지 않을거에요

또한, 실험이 끝난 레몬 전해질 속에는 금속 이온이 들어 있기 때문에 섭취 하시면 안됩니다.

Answer 6

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.레몬 전지의 산성물질은 레몬 주스의 주성분인 구연산(Citric acid)입니다. 레몬 전지에서 구연산은 전해질로서 작용하여 금속과 상호작용하여 전기를 생산합니다.

레몬 주스의 신맛은 구연산뿐만 아니라 레몬에 함유된 다른 물질들, 예를 들면 레몬의 향기를 내는 레몬레몬네(Limonene) 등도 기여합니다. 따라서 레몬 전지에서 구연산이 모두 소진되더라도, 레몬 주스의 다른 물질들은 여전히 존재하므로 레몬 전지의 구연산이 모두 소진된 상태에서도 레몬 주스는 여전히 신맛이 있을 것입니다.

Answer 7

안녕하세요. 주영민 과학전문가입니다.

구리와 아연을 꽂으면 과일 안에 있는 약한 산이 두 금속판과 화학 작용을 일으키죠. 아연판은 레몬 속의 산성 성분과 만나면 산화반응을 해요. 이 과정에서 가지고 있던 전자를 잃고요. 이 전자들이 상대적으로 전자를 잘 받아들이는 구리판으로 들어가며 전류가 흐르는 거죠. 이때 과일 속에 함유된 약한 산기가 전자를 운반하죠. 일반 건전지의 원리와 비슷해요. 전자를 잘 내놓는 성질이 있는 금속과 상대적으로 잘 받아들이는 금속을 한 쌍으로 (-)극과 (+)극을 구성한 뒤 전기가 잘 통하는 물질로 연결하는 거예요.

결국 이러한 반응이 계속되면 더이상 구리/아연과 전해질이 반응할게 없어져서 전자의 이동은 멈춥니다

그러면 전기가 흐르지 않게 됩니다.

신맛이 사라지긴 하겠지만, 구리/아연 양에 따라 다릅니다.

반응종결이유가 전해질 부족일지 구리/아연의 부족일지 모르기 때문입니다