왜 금속 제품을 오랫동안 사용하면서 점차 부식되어 녹슬게 될까요?

Question

왜 금속 제품을 오랫동안 사용하면서 점차 부식되어 녹슬게 될까요? 금속 부식과 관련된 화학적인 변화와 그 과학적 원리를 알려주세요~

Answer 1

안녕하세요. 장준원 과학전문가입니다.

금속 제품이 점차 부식되어 녹 스는 이유는 간단하게 설명드리자면 금속 제품을 철이라고 보면 Fe인데요.

Fe가 공기 중 산소인 O2 또는 물인 H2O를 만나게 되면 산화반응이 일어나는데요.

우리는 이것을 산화철(Fe2O3)이라고 부르며 녹이 슬었다고 말합니다.

도움이 되셨으면 좋겠습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

대부분의 금속은 공기 중의 산소와 반응하여 산화 부식을 일으킵니다. 이 과정에서 금속의 표면에 산화물이 생성되고, 이 산화물이 점차 쌓여서 부식과 녹슬음이 생기게 됩니다. 예를 들어, 철은 산소와 반응하여 산화되면서 회색이나 갈색의 부식 층인 녹슬음이 생기게 됩니다.

Answer 3

금속 부식은 금속 물질이 환경 조건과 상호 작용하면서 일어나는 화학 반응입니다. 가장 흔한 금속 부식은 철의 부식인데, 이것을 예로 들어 금속 부식의 과학적 원리를 설명하겠습니다.

철의 부식은 다음과 같은 과정으로 진행됩니다:

1. 산소와의 반응:

   • 철은 공기 중의 산소와 반응하여 철 산화물(Fe2O3 또는 Fe3O4)로 변화합니다.

   • 이 과정은 다음과 같이 표현됩니다: 4Fe+3O2→2Fe2O3

2. 수분의 영향:

   • 금속 부식은 주로 수분이 존재하는 환경에서 발생합니다.

   • 산소와 수분이 함께 존재하면 철의 표면에 수산화 철(Fe(OH)2)가 생성됩니다.

3. 황화물과의 반응:

   • 일부 환경에서는 황화물(S)이 철과 반응하여 황화철(FeS)로 변환될 수 있습니다.

4. 부식 물질의 형성:

   • 부식 과정에서 생성된 산화물, 수산화물, 황화물 등은 금속 표면에 덮이게 되며 부식 물질이 형성됩니다.

   • 이러한 부식 물질은 금속 표면을 보호하지 못하고 오히려 금속을 침식시키는 역할을 합니다.

금속 부식은 주로 물, 산, 염소 등의 환경 조건에 의해 촉진됩니다. 금속 부식을 방지하는 방법에는 다음과 같은 것들이 있습니다:

1. 도금: 금속 표면에 다른 금속을 도금하여 금속의 노출을 막습니다.

2. 부식 억제제: 부식을 억제하는 화학 물질을 사용하여 금속 표면을 보호합니다.

3. 스테인레스 스틸: 스테인레스 스틸은 부식에 강한 합금으로, 철과 크롬을 주 성분으로 합니다.

4. 물리적 방법: 금속을 수분이 없는 환경에 보관하거나, 부식에 노출되지 않도록 유지합니다.

금속 부식은 금속 제품의 수명을 단축시키고 고장의 원인이 될 수 있으므로, 부식 방지가 중요한 과제 중 하나입니다.