ZnSO4와 CuSO4를 이용한 다니엘 전지를 보도록 하자.

아연판에서 구리판으로 전자가 흐르고, 염다리 안의 이온이 각각의 수용액으로 이동해서 이온 균형을 맞춰주고 있다.

근데 염다리가 없으면 전자가 흐를 수 없다. 회로가 만들어지지 않기 때문이다. (순환이 되지 않기 때문이다.)

물리를 안 했다면 뭔 말인지 이해가 안 갈테니 간단히 예시를 들어보자.

전지가 있고 전구가 있다. 전류가 잘 흐른다.

근데 이렇게 전선이 끊어지면 전구가 켜질까?

위의 상황도 이것과 마찬가지다. 전자는 한 방향으로만 가면 안 되고 순환을 해야 한다.

아연과 구리 저 두개는 전지니까 이어져 있지 않아도 상관없지 않냐고 생각할 수도 있겠다.

그 생각은 이렇게 되어 있어도 전류가 흐른다는 말과 같다.

그럼 여기서 또 드는 의문. 염다리로 전자가 이동해서 전자가 순환하는 걸까?

일단 염다리로는 전자가 흐르지 않는다. 염다리 내부의 이온만이 이동할 뿐이다.

아연판에서는 아연이 산화되면서 전자가 나오고 아연 이온(양이온)이 수용액으로 들어가 아연 이온이 늘어난 상태가 된다.

구리판에서는 전자를 받고 구리 이온이 환원되면서 수용액의 구리 이온이 줄어들고 황산 이온이 늘어난 상태가 된다.

이 때 염다리에서 나온 음이온이 양이온인 아연 이온과 함께 있기 때문에 중성이 유지된다.

또 염다리에서 나온 양이온이 음이온이 황산 이온과 함께 있기 때문에 중성이 유지된다.

이제 황산 아연 수용액에서는 다시 전자가 나올 수 있다. 

이제 황산 구리 수용액은 다시 전자를 받을 수 있다. 

즉 전자가 직접 염다리로 이동하지 않지만, 이온이 이동함으로써 전자가 이동하는 것과 같은 효과를 대신 내주고 있는 것이다.

이온이 이동하지 않는다면 전류는 흐르지 못한다.

물론 실제로 염다리에서 나온 음이온이 전자를 내보내는 것은 아니다. 

전자는 아연에서 나오며, 염다리의 음이온은 아연에서 양이온이 나올 수 있게 해주는 역할일 뿐이다.

일반적인 볼타 전지는 같은 용액 내에 있기 때문에 이온의 이동이 자유롭지만 다니엘 전지는 염다리로 이어줘야 이온이 이동할 수 있다.

작년 수능특강에 염다리가 아닌 다공성 막을 통해서 이온이 이동하는 문제도 있었는데 다공성 막도 비슷한 역할을 수행할 수 있다.

더 자세한 내용은 일반화학 책을 보거나, 논문(링크)을 읽어보면 좋다.