세계의 과학자 38,알렉산드로 볼타(1745-1827) 이야기. (3)

세계의 과학자 38,

알렉산드로 볼타(1745-1827) 이야기. (3)

==전지를 발명하고 전자기학과 전기화학의 발전에 기여했다.==

 

 

4, 1800년, 세계 최초의 전지 발명

 

볼타는 갈바니의 주장(동물 전기는 개구리 근육 자체에 저장되어 있다는 이론)을 반박하기 위해, 일정한 전류를 생성할 수 있는 최초의 화학 전지인 <볼타 전지(전기 더미)>를 발명하였다. 그는 가장 효율적인 금속 전극의 조합이 아연과 은이라고 보았다. 처음에는 소금물을 담은 와인잔에 두 종류의 금속 전극을 넣어 하나의 전지를 만들고, 그것들을 직렬로 연결해 실험하였다. 볼타의 전지는 이후 소금물을 적신 종이를 사용한 형태로 발전하였다.

 

5, 세계 최초의 전지

 

볼타의 전지는 세계 최초의 화학 전지로 여겨진다. 아연과 구리 두 종류의 전극을 사용하였으며, 전해질은 황산 또는 염화나트륨과 물을 섞은 식염수를 사용했다. 전해질은 2H⁺와 SO₄²⁻ 형태로 존재한다. 아연은 전기화학적 배열상에서 구리나 수소보다 위에 있기 때문에, 음전하를 가진 황산염(SO₄²⁻)과 반응한다. 양전하를 가진 수소 이온(양성자)은 구리로부터 전자를 받아 수소 기체(H₂)를 생성한다. 이러한 방식으로 아연 전극은 음극, 구리 전극은 양극이 된다.

 

6, 볼타의 또 다른 발명

 

볼타는 권총의 원격 점화 실험도 성공시켰다. 그는 라이덴 병에 저장된 전기를 코모에서 밀라노까지 약 50km 거리에 보내어 권총을 발사시켰다. 전선을 통해 전류를 전달하기 위해 나무판을 이용해 지면으로부터 절연하였다. 이 발명은 전신의 개념과 동일하며, 전기를 이용한 통신의 시초가 되었다.

두 개의 전극을 연결하면 전류가 흐른다. 이때 다음과 같은 화학 반응이 일어난다.

아연: Zn ⟶ Zn²⁺ + 2e⁻

황산: 2H⁺ + 2e⁻ ⟶ H₂

구리는 반응하지 않으며, 단순히 회로를 형성하는 전극으로 작용한다.

이 전지는 단점도 있다. 황산은 얇게 희석되어 있더라도 위험하며 다루기 어렵다. 또한, 수소 가스가 완전히 방출되지 않고 구리 전극의 표면에 축적되어 전극과 전해질 사이에 장벽을 형성하므로, 전지가 발생시키는 전력은 점차 작아진다. 동일한 원리의 전지는 예를 들어 레몬에 두 종류의 전극을 꽂는 것으로도 구현할 수 있으며, 학교의 과학 실험 등에서 자주 사용된다.(계속)