Transcript I. 주변의 물질
Lesson 24. I. 주변의 물질 3-3. 금속의 반응성과 우리 생활 금속의 반응성과 금속의 부식(p110~116) ■ 이번 시간의 학습 목표 1. 금속의 반응성을 이해한다. 2. 금속의 부식과 그 방지법에 대해 알아본다. ▣ 산화와 환원 1) 산소와 산화,환원 반응 산화 : 물질이 산소와 화합하는 반응 2Cu + O2 → 2CuO 환원 : 물질이 산소를 잃는 반응 2CuO → 2Cu + O2 2) 전자와 산화,환원 반응 산화 : 물질이 전자를 잃는 반응 Zn → Zn2+ + 2e 환원 : 물질이 전자를 얻는 반응 Cu2+ + 2e- → Cu ▣ 산화와 환원 원소 산소 수소 전자 산화수 산화 얻음 잃음 잃음 증가 환원제 환원 잃음 얻음 얻음 감소 산화제 ▣ 산화와 환원 3) 산화,환원 반응의 동시성 산화,환원 반응은 전자(혹은 산소)를 주고받는 반응이므로 항상 동시에 일어난 다. [Give and Take] ▣ 산화와 환원 4) 산화,환원 반응의 예 – 황산구리 수용액과 아연의 반응 산화 반응 : Zn → Zn2+ + 2e 환원 반응 : Cu2+ + 2e- → Cu 알짜 이온 반응식 : Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu 금속의 반응성 결정 : Zn > Cu (반응성이 클수록 양이온이 잘 된다.) ▣ 금속의 반응성 금속의 반응성 비교? 누가 얼마나 더 전자를 잘 잃는가… 어떤 금속이 더 쉽게 이온화되는가… K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Ni>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>Pt>A u ▣ 금속의 반응성 ▣ 금속의 부식 [금속의 부식] 금속이 주위의 다른 물질과 반응하여 산화되는 과정 금속 광택을 잃고 강도가 약해지는 등 본래의 성질이 변화 1) 철의 부식 : 철이 전자를 잃고 산화되면서 붉게 녹이 스는 현상 철의 부식이 일어나게 하는 요인은 공기 중의 산소와 물이다. 철의 부식은 염화나트륨과 같은 전해질이 있을 때 더 빠르게 진행 철은 부식에 약하고, 또 내부까지 부식이 진행된다. ▣ 철의 부식 과정 1) 철이 습기 있는 공기에 노출되면 전자를 잃고 산화되어 Fe2+을 형성 Fe → Fe2+ + 2e- [산화] 2) 철 표면에 있는 물에서 산소가 전자를 얻고 환원되어 OH-을 형성 O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- [환원] 3) 물에서 철 이온과 수산화 이온이 결합하여 흰색 고체인 Fe(OH)2를 형성 Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2 4) 수산화철은 물에서 다시 산화되어 붉은색 녹인 산화철(III)(Fe2O3·2H2O)을 형성 2Fe(OH)2 +1/2O2 → Fe2O3·2H2O ▣ 철의 부식 방지 1) 수분과 산소의 접근을 차단 기름, 페인트, 에나멜 등을 칠하는 방법 철 표면에 다른 금속을 입히는 방법[도금] : 양철(Sn)과 함석(Zn) ▣ 금속의 부식 2) 철의 성질을 바꾸는 방법 스테인리스강과 같은 합금을 만들어 철의 성질을 바꾸어 철의 부식을 방지 ▣ 금속의 부식 3) 음극화 보호 철보다 반응성이 큰 금속인 Zn이나 Mg을 철에 연결하여 철의 부식을 방지 철로 만든 물건에 반응성이 큰 금속을 연결하며, 반응성이 큰 금속이 전자를 잃 고 먼저 산화된다. 이 때 나온 전자는 반응성이 작은 철 쪽으로 이동하게 되므로, 철 자체가 전자를 잃지 않게 되어 철의 부식을 방지할 수 있다. 연결한 금속은 주기적으로 새것을 교체 배의 선체, 유류 탱크, 지하의 철제 가스관 ▣ 금속의 부식 - 기타 [Quiz] 철보다 알루미늄의 반응성이 더 큼에도 불구하고 창틀의 재료로 철 대신 알 루미늄을 사용하며, 알루미늄의 창틀이 더 부식이 안되는 이유는? 알루미늄이 산화되어 생긴 산화알루미늄은 표면이 막이 치밀하여 공기나 수분 이 더 이상 침투할 수 없어 더 이상의 부식이 일어나지 않는다. → 철보다 더 오 래 견딜 수 있다. Al, Ni 등은 공기 중에서 산화하여 단단한 산화물 피막을 형성하여 내부를 스스 로 보호한다. 산화물 피막이 형성된 것을 부동태라고 한다. ▣ 금속의 부식 – 양철과 함석의 차이 (가) 양철 : 철보다 반응성이 작은 Sn을 도금 흠집이 없을 때는 Sn이 반응성이 작아 산화되기 어 려우므로 내부의 철을 보호 흠집이 생기면? 반응성이 큰 철이 먼저 산화되어 철의 부식이 촉진된다. 통조림 용기 등 (나) 함석 : 철보다 반응성이 큰 Zn을 도금 흠집이 없을 때는 반응성이 큰 Zn이 산화물의 막을 형성하여 내부의 철을 보호 흠집이 생기면? 음극화 보호의 원리가 적용되어 반 응성이 큰 아연이 먼저 산화되므로 아연이 남아 있 는 동안은 철의 부식이 방지된다. 지붕의 재료, 양동이 등 ▣ 금속의 부식 [참고] 자유의 여신상의 보수 1980년 내부를 조사한 결과 외벽인 구리판과 골조를 연결 하는 철제 보강제가 습기에 의해 심하게 부식된 것이 발견 되었다. 자유의 여신상은 철로 만든 내부 골격에 2.5mm 두께의 구리를 씌워서 만든 것인데, 부식의 원인을 조사한 결과 음극화 보호 원리에 의해 반응성이 큰 철이 구리에 의해 산화가 촉진된 것으로 밝혀졌다. 여신상의 내부 골격 을 녹이 슬지 않은 스테인리스강으로 대체하는 공사를 실 시