[부식실험]금속의 전위 및 pH에 따른 부식에 미치는 영향

소개글

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목차

1. 실험 목적
2. 이론
3. 실험 방법
4. 실험 결과
5. 분석 고찰 및 결론
6. 참고문헌

본문내용

1) 금속의 부식 (전기화학적 고려 사항)
금속 재료의 경우에 부식 과정은 보통 전기화학적, 즉 한 화학원소에서 다른 화학원소로 전자가 이동하는 화학 반응에 의하여 일어난다. 금속원자들은 소위 산화(oxidation) 반응에 의하여 전자를 잃거나 방출한다. 예를 들면, 가상적인 금속 M(n 가전자 전자를 소유)의 산화는 다음 식에 의하여 일어난다.
M → Mn+ + ne-
여기서, M은 n+ 양전하를 띤 이온이 되면서 n개의 가전자 전자를 잃어버린다. 한 개의 전자는 e-로 표시된다. 다음은 산화되는 금속들의 예이다.
Fe → Fe2+ + 2e-
Al → Al3+ + 3e-
산화가 일어나는 지역을 양극(anode)이라고 하는데, 이에 따라 산화를 양극반응(anode reaction)이라고 한다.
산화되고 있는 각 금속 원자로부터 방출되는 전자들은 이동되어 다른 화학 원소에 부착되어야 하는데, 이 반응을 환원(reduction) 반응이라고 한다. 예를 들면, 어떤 금속은 높은 농도의 수소이온 (H+)을 가진 산 용액 내에서 부식이 일어난다. H+이온들은 다음과 같이 환원되면서 수소 (H2)를 방출한다.
2H+ + 2e- → H2
금속이 노출된 수용액의 성질에 따라 다른 환원 반응도 발생한다. 산소가 용해된 산 용액의 경우는 환원이 다음의 반응식에 의하여 일어난다.
O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O
또한 산소가 용해되어 있는 중성이나 염기성 용액에서는 다음의 반응이 일어난다.
O2 + 2H2O + 4e- → 4(OH-)
용액 내에 존재하는 어떤 금속 이온들은 환원되어질 수 있다. 1가 이상을 가진 이온(다가 이온, multivalent ions)에 대한 환원은 다음과 같이 일어날 수 있다.
Mn+ + e- → M(n-1)+
이 식에서 금속 이온은 하나의 전자를 받아들임으로써 원자가를 하나 감소시킨다. 또는 금속은 전체적으로 다음 식에 의하여 이온 상태에서 중성 금속 상태로 환원되기도 한다.
Mn+ + ne- → M

참고 자료

① 재료과학과 공학 William D, Callister, Jr.
② 부식과 방식의 원리 이의호 외
③ www.tgedu.net/student/go_chemistry