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기계기술사/표면처리

금속의 이온화 경향이란

by mechanic lover 2024. 6. 23.
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1. 이온화 경향의 정의 : 모든 원자는 원자핵과 전자로 이루어져 있으며, 원자핵의 양전하와 전자의 음전하가 균형을 이루어 전기적으로 중성 상태에 있다. 하지만 외부에서 충분한 에너지를 주어 전자를 떼어내면 원자는 이온화 된다. 원소(원자)가 얼마나 이온이 되기 쉬운 지를 정량적인 값으로 나타내어 비교하는데, 특히 용액에서 원소의 이온이 되기 쉬운 정도를 이온화 경향이라 한다.

금속은 수용액에서 전자를 잃고 양이온이 되려는 성질을 띤다. 금속의 이온화 경향이 클수록 반응성이 커서 전자를 잃고 산화되기 쉽다. 

 

2. 금속의 이온화 경향 크기 비교

리튬 Li > 칼륨 K > 칼슘 Ca > 나트륨 Na > 마그네슘 Mg > 알루미늄 Al > 철 Fe > 니켈 Ni > 주석 Sn > 납 Pb > 수소 H(기준)> 구리 Cu > 수은 Hg > 은 Ag > 백금 Pt > 금 Au

 

아래 이미지와 같이, 황산구리 수용액에 철을 넣고 시간이 지나면 철 표면에 구리가 환원되고 수용액은 노란색 황산철 수용액이 된다. 철이 구리보다 이온화 경향이 크기 때문에 철과 구리 사이에 전자의 교환이 일어난다. 즉 철은 전자를 잃고 양이온이 되어 산화되고, 구리이온은 환원된다. 

황산구리 용액과 철의 산화 환원 반응

3. 희생양극법 : 서로 다른 금속의 전위차이를 이용하여 저전위의 금속이 구조물(설비) 대신 희생적으로 소모되어 구조물을 보호하는 방식법을 의미한다. 원리는 전해액이 존재하는 상태에서 서로 다른 두 금속이 접촉할 때 발생하는 부식의 일종인 갈바닉 전지의 원리에 따라 작동한다. 이종금속 간의 전위 차이를 이용하여 보호하려는 금속보다 이온화 경향이 크고 전위가 낮은 금속을 대상물에 연결시키면 양 금속 간에 전지반응이 형성된다. 

※ 갈바닉 부식 : 서로 다른 두금속이 전기적으로 접촉할 때 전위차에 의해 한 금속이 우선적으로 부식되는 현상. 갈바닉 부식의 결과 음극이 된 금속은 부식이 억제되고, 양극이 된 금속은 부식이 촉진된다.

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