1. 전기화학 용어
ㅇ 산화 환원 (Oxidation Reduction)
- 전자를 잃거나 얻음
. 한 화학종에서 다른 화학종으로 전자가 이전하는 현상
ㅇ 전극 (Electrode)
- 전자를 받거나 방출하는 금속성 매개체
. 전해질 용액과 직접 접촉하여, 전자를 주거나 받으며, 전기화학 반응이 일어나는 도체
ㅇ 전극 전위 (Electrode Potential)
- 전해질과 전극 간의, 상대적인 전위의 차이(전위차)
ㅇ 표준 전극 전위 (Standard Electrode Potential)
- 전극 전위의 표준으로 삼는, 특수한 기준 전극 : 표준 수소 전극 등
. 전극 전위를 측정하기 위한 기준 전극
. 화학 반응의 경향성을 평가하는 데 사용
. 표준 상태(25 ℃, 1 M 농도, 1 기압)에서 나타나는 전위 값
ㅇ 전기 이중층 (Electric Double Layer)
- 전극과 전해질 사이에 형성되는 전기적 구조
ㅇ 네른스트 방정식 (Nernst Equation)
- 전극 전위와 이온 농도의 관계를 나타냄
- 온도,농도 등 조건에 따라 전기화학 셀의 전위를 계산하는 방정식
- 전극 전위는 반응물과 생성물의 농도에 따라 달라지며, 이를 통해 전위 예측 가능
ㅇ 전위 계단 방법 (Potential Step Method)
- 전극의 전위를 순간적으로 변화시키고, 이에 따른 전류 응답을 측정하는 실험 기법
. 특히, 비정상 상태 전기화학(Unsteady-State Electrochemistry) 연구에서 중요한 기법
ㅇ LUMO, HOMO
* 용액 내 녹아있는 화합물의 전자의 에너지 준위(분자 궤도함수)를 나타냄
- LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital, 최저 비점유 분자 궤도함수)
. 전자가 채워져 있지 않은 궤도 중 가장 에너지가 낮은 궤도
. 즉, 전자를 받을(환원될) 가능성이 가장 큰 궤도
. 반도체 밴드구조 모델 관점에서, `전도대`와 유사
- HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital, 최고 점유 분자 궤도함수)
. 전자가 채워져 있는 분자 궤도함수 중 가장 에너지가 높은 분자 궤도함수
. 즉, 전자를 잃을(산화될) 가능성이 가장 큰 분자 궤도함수
. 반도체 밴드구조 모델 관점에서, `가전자대`와 유사
* 만일, 일정전위기로,
. 전극 내 전자의 에너지를 용액 내 화합물의 LUMO 보다 높이면,
.. 전자가 전극에서 용액 내 화합물 쪽으로 이동하는, 환원반응(전자를 받음)이 일어남
. 전극 내 전자의 에너지를 전해질 용액의 HOMO 보다 낮추면,
.. 전자가 용액 내 화합물에서 전극쪽으로 이동하는, 산화반응(전자를 잃음)이 일어남
* 한편, 반도체 밴드구조 모델과 분자 궤도함수 모델을 비교하면,
. 반도체 밴드구조 : 반도체는 매우 많은 원자 궤도가 겹쳐져서 연속적인 밴드를 형성
. 분자 궤도함수 모델 : 분자 궤도함수는 주로 이산적인 궤도(에너지 준위)를 가짐
ㅇ 일정 전위기 (Potentiostat)
- 전기 화학 분야에서, 전압 변화 없이 일정 전류를 공급하는, dc 전력 공급 장치를 일컬음
. 즉, 전극 내 전자의 에너지를 임의로 조절 가능