전해질을 따라 흐르는 전류

전해질을 따라

흐르는 전류

전해질이 포함된 수용액에서 어떻게 전류가 흐를 수 있을까요? 많은 이온 결합 화합물은 물에 들어가면 일종의 변화를 겪게 됩니다. 이온 결합 화합물은 물속에서 물 분자에 둘러싸이게 되는데, 물 분자의 극성 때문에 부분적으로 (-)전하를 띠는 산소 원자 쪽으로 양이온이 끌리게 되고 부분적으로 (+)전하를 띠는 수소 원자 쪽으로 음이온이 끌리게 됩니다. 양이온과 음이온은 물 분자의 힘에 의해 분리되고 물 분자에 의해 둘러싸이는 ‘수화 현상’이 일어납니다. 따라서 수용액에 각각의 전극을 담그면 양이온은 (-)를 띠는 전극으로, 음이온은 (+)를 띠는 전극 쪽으로 이동할 수 있게 됩니다. 이렇게 이온이 자유롭게 움직일 수 있기 때문에 수용액 안에서 일종의 전류가 발생하게 됩니다. 

염화나트륨(NaCl)은 나트륨 이온(Na+)과 염화 이온(Cl-)으로 이루어져 있으며 물에 들어가면 나트륨 이온은 산소 원자 쪽으로 끌리고, 염화 이온은 수소 이온 쪽으로 끌려가 각 이온이 분리됩니다. 

▲ 물 분자에 의해 수화되는 염화나트륨(출처: 에듀넷)

염화나트륨 수용액에 (+), (-) 전극을 각각 넣고 전기 회로를 연결해 전압을 걸어 주면 양이온인 나트륨 이온은 (-)극으로, 음이온인 염화 이온은 (+)극으로 이동하면서 전선과 수용액을 따라 전류가 발생할 수 있습니다. 이와 같이 일부 이온 결합 화합물이 녹은 수용액에 전극을 연결하면 전류가 흐르는 현상을 관찰할 수 있습니다. 단, 모든 이온 결합 화합물이 전해질에 해당하는 것이 아니고, 물에 녹아 이온화가 되는 화합물이 각각의 전극을 연결했을 때 전류가 흐르는 것을 확인할 수 있습니다. 예를 들어 염화은(AgCl)의 경우 물에 넣으면 극히 소량만 이온화되고 흰색의 결정으로 존재하기 때문에 전류의 흐름을 관찰할 수 없습니다.

공유 결합 화합물도 물에 녹습니다. 그러나 공유 결합은 이온 결합보다 결합력이 강해서 물속에서 쉽게 해리되지 않습니다. 따라서 수용액 내에서 전류의 흐름이 발생하지 않기 때문에 비전해질에 해당합니다. 설탕이 대표적인 예로 설탕물은 전극을 각각 넣고 회로를 연결해도 전류의 흐름이 발생하지 않습니다. 

[자료출처: 에듀넷]