화학 · 전기화학 / 원리와 탐구
구리 전기 도금 실험 해설
구리 전기 도금에서는 흘려 보낸 전하량이 석출되는 구리의 양을 결정합니다. 일정 전류·도금 시간·표면적을 바꾸며 도금 질량과 평균 두께를 비교해 보세요. 같은 양의 구리가 넓게 퍼질수록 두께가 얇아진다는 점을 질량 보존과 함께 살펴봅니다.
어떤 원리인가요?
질량은 전류·시간에 비례하고 면적에 무관해요. 같은 질량을 더 넓게 도금하면 평균 두께가 얇아져요.
핵심 관계
Q = It · m = QM/(nF) · 평균 두께 = m/(ρ·면적)
이렇게 관찰해 보세요
- 황산구리 용액과 구리 양극·도금할 음극을 사용해요. 전원을 켜면 Cu²⁺가 음극에서 전자를 받아 석출돼요. 배속 시간은 계기에 s로 표시해요.
- 1 A와 2 A에서 3600 s 도금한 질량을 비교해요.
- 기준 조건에서 면적만 2배 또는 시간만 절반으로 바꿔요. 면적은 평균 두께에만 영향을 줘요.
결과를 읽는 기준
전류효율 100%에서 구리 석출 질량을 결정하는 것은?
m=ItM/(nF)이고 평균 두께는 m/(ρ·면적)이에요. 면적은 같은 질량을 얼마나 넓게 나누는지 정해요.
모형의 범위와 한계
전류효율 100%, 일정 전류, M=63.55 g/mol, n=2, F=96485 C/mol, ρ=8.96 g/cm³인 교육용 모형이에요. 구리 양극이 공급하는 Cu²⁺가 충분하고 농도 고갈·부반응·전압·표면 거칠기·두께 불균일은 제외해요. 면적은 전체 도금 표면적이며 균일한 평균 두께만 계산해요. 도금층 그림의 두께는 확대 연출이에요.