1. 물의 전기분해란?
순수한 물은 전류가 잘 흐르지 않기 때문에, 전해질인 수산화나트륨($NaOH$)을 녹여 전류가 흐를 수 있도록 한 뒤 전기에너지를 가해 물을 수소 기체와 산소 기체로 분해하는 반응입니다.
2. 각 전극에서의 화학 반응
(-)극 (음극, Cathode): 환원 반응
물 분자가 전자를 얻어 수소 기체($H_2$)와 수산화 이온($OH^-$)을 생성합니다.
2H₂O(l) + 2e⁻ ➔ H₂(g) + 2OH⁻(aq)
(+)극 (양극, Anode): 산화 반응
물 분자가 전자를 잃어 산소 기체($O_2$)와 수소 이온($H^+$)을 생성합니다.
2H₂O(l) ➔ O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e⁻
3. 발생 물질의 부피 및 질량비
전체 전하량 보존 법칙에 의해 이동하는 전자의 몰수가 동일하므로:
- 물의 전기분해 (NaOH): 수소와 산소가 2 : 1 부피비로 생성됩니다.
- 염화나트륨(NaCl) 분해: 수소와 염소가 1 : 1 당량비로 생성됩니다.
4. 전해질 종류별 양극(+) 생성물 및 검출법
- 수산화나트륨 ($NaOH$): (+)극에서 산소 기체($O_2$)가 발생하며 향불을 대면 다시 활활 탑니다.
- 염화나트륨 ($NaCl$): (+)극에서 황록색 염소 기체($Cl_2$)가 발생하며 푸른 리트머스 종이를 빨갛게 물들였다가 탈색시킵니다.