물전기분해 실험에서 기체 생성비율에 오차가 있는 이유

Question

물전기분해 실험을 했는데 정확이 2:1이 안나오는 이유가 뭔가요, 다른기체도 나왔을 거라서 그렇다는데 맞나요?

그리고 2:1 비율이 정확하게 나오려면 수산화나트륨 말고 황산나트륨을 써야 한다는데 그 이유가 뭔가요?

Answer 1

안녕하세요. 김형준 과학전문가입니다.

물 전기분해 실험을 수행할 때 정확한 2:1 비율이 나오지 않는 이유와 황산나트륨을 사용하면 왜 더 정확한 비율이 나오는지에 대해 설명드리겠습니다.

1. 정확한 2:1 비율이 나오지 않는 이유:

- 물 분해 실험에서 물 분자 (H2O)는 수소 (H2)와 산소 (O2)로 분해됩니다. 이때 2:1 비율은 이론적인 비율이며, 완벽한 상황에서만 해당 비율이 나오게 됩니다. 하지만 현실적으로는 다양한 요인으로 인해 이론적인 비율을 달성하기 어렵습니다.

- 실험 조건, 전극의 상태, 전류, 물의 순도 등이 실험 결과에 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 수소와 산소 분자의 이동과 충돌이 일어나는 과정에서 손실이 발생할 수 있습니다.

2. 황산나트륨 사용 이유:

- 일반적으로 수산화나트륨 (NaOH)를 전해질에 사용하는 경우, 물 분해 시 수소와 산소 비율이 2:1 대신 1.96:1 정도가 될 수 있습니다. 이것은 수산화나트륨이 수소와 산소의 반응에서 일부 에너지를 소비하는 경향이 있기 때문입니다.

- 반면에 황산나트륨 (Na2SO4)을 사용하면 이러한 에너지 소비가 발생하지 않으며, 더 정확한 2:1 비율에 가까운 결과를 얻을 수 있습니다.

따라서 실험에서 2:1 비율을 더 정확하게 얻기 위해서는 황산나트륨을 사용하는 것이 좋습니다. 그러나 실험 조건 및 장비의 정확성도 중요한 역할을 합니다. 실험을 보다 정확하게 수행하려면 장비와 실험 조건을 최적화하고, 물의 순도 및 사용된 화학물질의 순도를 고려해야 합니다.

Answer 2

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.

물전기분해 실험에서 2:1 비율이 정확하게 나오지 않는 이유에 대해 설명드리겠습니다. 물전기분해 과정에서는 물 분자가 전기 에너지를 받아서 수소와 산소로 분해되는데 이때 수소와 산소의 비율은 2:1이 됩니다. 하지만 이 과정에서 다른 기체도 생성되기 때문에 정확한 비율을 얻기는 어렵습니다. 이러한 이유로 물전기분해 실험에서는 수산화나트륨 대신 황산나트륨을 사용하는 것이 좋습니다. 황산나트륨은 더 정확한 비율을 유지할 수 있기 때문입니다.

그리고 물전기분해 실험에서 기체 생성 비율에 오차가 있는 이유는 물전기분해 과정에서 발생하는 화학 반응의 복잡성 때문입니다. 물전기분해 과정에서는 수소와 산소뿐만 아니라 다른 기체도 생성되는데 이 기체들은 물과 반응하여 다른 화학 물질을 생성할 수 있습니다. 이러한 복잡한 화학 반응 때문에 정확한 비율을 유지하는 것은 어렵습니다. 따라서 물전기분해 실험에서는 오차를 최소화하기 위해 정확한 비율을 유지할 수 있는 황산나트륨을 사용하는 것이 좋습니다. 감사합니다.

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