6. 금속의 이온화 경향

 

<아연과 황산 구리 수용액의 반응> 출처 화학II 비상교육, P190 4-2

 

그림과 같이 황산구리 수용액에 아연판을 넣으면 백색의 아연판 표면에 구리가 석출하여 적갈색의 피막이 생긴다.

그러나 은판을 넣게 되면 아무 반응도 생기지 않는다.

<구리와 질산은 수용액의 반응>

 

이번에는 질산은 수용액에 동판을 넣으면 동판 표면에 은이 석출 되면서 흰색의 피막이 생기게 되며, 용액은 청색기를 띠게 된다.

 

아연판 위에 구리가 석출하는 반응은 다음과 같은 화학식으로 표현 할 수 있다.

Zn + Cu^2+ → Zn^2+ + Cu

 

Zn → Zn^2+ + 2e (산화)

Cu^2+ + 2e → Cu (환원)

 

금속이온이 전자를 받아서 금속으로 되는 것을 환원이라고 하고,

아연이 아연이온으로 되는 것, 즉 원자가 전자를 상실하는 것을 산화 라고 한다.

 

질산은용액에 동판을 넣게 되면 동판에 회색인 은이 석출(도금) 된다.

 

Cu + 2Ag^+ → Cu^2+ + 2Ag

아연은 구리보다 이온으로 되시 쉽고, 구리는 은보다 이온으로 되기 쉽다는 것을 나타내고 있다.

 

수용액에서 금속이 전자를 방출하고 이온으로 되어 용해 되고자 하는 성질의 경향을 금속의 이온화경향 이라고 한다.

 

 

K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, Au

큼 ← 이온화 경향 → 작음

 

 

이러한 성질을 이용한 도금을 치환도금이라고 한다.

이온화경향에서 수소(H)보다 이온화경향이 작은 오른쪽의 금속은 원칙적으로 산에 의하여 용해(산화)되지 않으며 귀금속이라고 하고, 수소보다 경향이 큰 금속을 비금속이라 한다.

 

이온화경향을 이용하면 전지를 구성할 수 있으며, 대표적인 전지가 다니엘 전지(Daniell cell)이다.

아연판과 동판을 연결시키면 자연적으로 이온화 경향에 의하여 구리판이 아연판의 전자를 뺏으면서 아연이온을 방출하게 하고, 구리이온은 아연판에서 방출한 전자를 도선을 통하여 얻어서 금속 구리로 환원(도금)이 된다. 이로서 전자의 흐름이 자연적으로 이루어지면서, 전류가 흐르게 되고 회로에 전등이 있으면 불이 켜진다. 전지가 되는 것이다.

 

Zn → Zn^2+ + 2e

Cu^2+ + 2e → Cu

 

화학반응에 의하여 전자를 발생하게 하고 젅류를 흐르게 하는 힘을 전지의 기전력(EMF, electromotive force)이라고 한다.