고구마 전지







 




생고구마를 씹으면 단물이 입안 가득 고이게 된다. 이 용액 속에는 전류를 통하게 해 주는 물질, 즉 전해질이 들어 있다. 고구마에 서로 다른 금속을 두 극으로 세우고 도선을 연결하면 잠시 후 전류가 흐르게 된다. 그 이유는 금속에 따라 전자를 내놓는 능력이 서로 다르기 때문이다.

아연판과 구리판이 어떤 과정을 거쳐 전류가 흐르게 되는지 알아보면 다음과 같다. 아연은 전자를 잃고 이온이 되어 고구마에 녹아 들어간다. 아연판에서 만들어진 전자는 도선을 타고 구리판 쪽으로 흐르게 된다. 구리판에 쌓인 전자는 전해질 속의 수소 이온과 반응하여 수소기체를 만들어 날아가 버린다. 이렇게 해서 전류가 흐르는데 전류의 세기는 두 극을 이루는 금속의 이온화 경향의 차이, 두 극판과 고구마의 접촉 면적, 두 극 사이의 거리 등에 따라 달라진다.

또한 생고구마를 구우면 군고구마가 되는데, 이 과정에서 고구마를 이루는 생체세포 속의 세포막에 갇혀 있던 세포액이 흘러나와 촉촉해진다. 이 세포액에는 전류를 흘려 보낼 수 있는 전해질이 들어 있어 전구의 불빛은 더 밝아지게 된다.

[심화학습]

앞의 실험을 정리해 보면 다음과 같다.
1. 아연은 전자를 내놓고 아연 이온이 되어 용액 속(고구마)으로 녹아 들어간다.
Zn → Zn2+ + 2e(산화)

이때 Zn2+는 고구마의 왼쪽에서 고구마의 오른쪽으로 이동하고, 전자(e-)는 아연판에서 도선을 따라 구리판으로 이동한다. 고구마의 오른쪽의 극에서는 전해질 속의 수소 이온이 아연이 내어 놓은 전자를 얻어 수소 기체가 발생되어 거품이 일어난다.
2H+ + 2e → H2(환원)

이때, 일부 구리 이온이 녹아 전해질과 반응하여 녹색 염을 이루기도 한다. 이와 같은 변화가 일어나 전기 회로가 완성되어 전류가 흐르게 된다.

참고로 전해질이란 물이나 다른 용매에 녹을 때 이온 형태로 되는 물질로 전류를 통하는 물질이다. 전해질을 다시 둘로 나누면 센 전해질(완전히 이온화하는)과 약한 전해질(부분적 이온화하는)이고 약한 전해질은 센 전해질보다 약하게 전기를 통한다. 원자의 기본 성질의 하나인 이온화 에너지는 원자의 전자를 떼어내는 데 필요한 에너지이다.