건전지의 구조
건전지는 오래되면 쓰지 않아도 점점 힘이 없어진다. 그 이유는 무엇일까? 공기 속의 어떤 요소가 건전지의 양극과 음극에 접촉되어 부지 중에 흐르는 것일까? 올바른 해답은 건전지의 작용이 원래 내부적인 '화학 반응'에 의해서 생긴다는 데서 찾아야 할 것이다.
건전지의 구조는 중앙의 탄소봉을 양극, 바깥쪽의 아연통을 음극으로 하고 있다. 탄소봉의 둘레를 염화암모늄(NH4Cl)의 포화 수용액에 이산화 망간(Mn2O3)의 분말과 흑연의 분말을 반죽한 것으로 싼 다음, 이것을 다시 염화암모늄의 포화 용액을 전분질로 풀처럼 굳힌 것으로 싸서 아연통 속에 넣은 것이다.
그럼 이 건전지에서는 어떻게 해서 전기가 만들어지는 것일까?
염화암모늄은 용액 속에서 전리해서 다음과 같이 암모늄 이온(NH4+)과 염소 이온(Cl-)이 된다(NH4Cl --> NH4+ + Cl-). 음극인 아연은 아연 이온(Zn-)이 되어 용액 속에 녹고 아연통에는 전자를 남긴다. 그 때문에 아연통은 음극이 된다.
액 속의 암모늄 이온(NH4+)은 아연 이온(Zn-)에 의해 쫓겨나 탄소봉에 모이게 되고, 탄소봉에서 전자를 얻어 암모니아와 수소로 분해된다( 2NH4+ + 2e- --> 2NH3 + 2H-: 2e-는 전자를 나타냄). 따라서 탄소봉은 전자가 부족하므로 양극이 된다.
탄소봉의 주위에서 발생한 수소는 그대로 두면 탄소 전극에 밀착되어 버리므로 전지의 능률이 떨어진다. 그 때문에 이산화망간의 산화 작용을 이용하여 수소를 물로 변화시켜 버린다(2H + 2MnO2 --> H20 + Mn2O3). 이런 작용이 일어나도록 사용하는 이산화망간과 같은 물질을 소극제라고 한다. 탄소봉과 아연통과의 사이에 전위차가 있으므로, 두 극 사이를 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 된다.
위에서 살펴 보았다시피 건전지는 쓰지 않을 경우라도 건전지 속에서는 다음과 같은 화학 반응이 서서히 일어 난다. 즉 양극 부근에 있는 수소 이온이 약간의 전자를 찾아내어 중화해서 수소 가스가 된다.(2NH4 + e- --> 2NH3 + 2H- : 2e-는 전자를 나타냄). 그리고 그 수소 가스가 이산화망간과 화합해서 사삼산화망간과 물이 된다(2H + 2MnO2 --> H20 + Mn2O3).
그래서 오랫동안 쓰지 않고 기기 내에 그냥 둔 건전지를 꺼내 보면 화학 반응 후에 생긴 끈기가 있는 액체나 그것이 굳어 녹슨 부분을 발견할 수 있을 것이다. 그러므로 건전지를 살 때에는 되도록 새로운 것을 사는 편이 좋다. 방금 산 것이니까 하고 안심했다가 실망하는 경우가 많다.
3개월 이상 전기 제품을 사용하지 않을 때는 건전지를 빼놓도록 하자. 화학 반응이 진행되어 액체가 흘러 나오면 기기가 손상되기 때문이다. 건전지는 서늘한 곳에 두는 것이 좋다.
화학 반응에서 어느 정도 회복되어 오래 쓸 수 있기 때문이다.참고로, 건전지는 1878년 프랑스의 르크랑셰란 사람이 발명한 르크랑셰 전지(볼타의 전퇴가 기초)를 휴대용으로 편리하게 간소화한 것인데, '망간전지'라고도 한다.
Copyrights 1998[사이버기술교실_gabsun.com(구josuntech.com)] / 모바일 접속 주소 : [http://m.gabsun.com/]
[무단 전재-재배포 금지] TEL : 0505-336-1813 / FAX : 0505-339-1813 팩스[수신]
문의메일 : master@gabsun.com
본 웹사이트에 게시된 이메일 및 주소의 무단 수집을 거부합니다_위반할 시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됩니다.
기술용어사전
건전지의 구조는 중앙의 탄소봉을 양극, 바깥쪽의 아연통을 음극으로 하고 있다.
