물질의 반응성

[김동석]

물질의 반응성

        (1) 연소 반응과 연료

[1] 연료

      ① 연료 : 탈 수 있는 물질

      ② 연료의 종류

          ㉠ 고체 연료 : 연소 조절이 어렵고 재가 남는다.

               ex) 석탄, 숯

          ㉡ 액체 연료 : 연소 조절이 쉽고 재가 없다.

               ex) 석유, 에탄올

          ㉢ 기체 연료 : 연소 조절이 쉽고 재가 없으나, 폭발의 위험성이 있다.

               ex) LNG, LPG

      ③ LNG (액화 천연 가스)

         · 주성분이 메탄(CH₄)

         · 공기 보다 가벼워 누출 시 확산이 잘된다.

         · 끓는점이 매우 낮으므로 액화시켜 저장하기가 어렵다.

      ④ LPG(액화석유 가스)

         · 주성분이 프로판(C₃H₈)과 부탄(C₄H₁₀)

         · 공기보다 무거워 확산이 잘 안되므로 누출 시 폭발의 위험성이 크다.

         · 끓는점이 비교적 높아 액화시키기 쉽다.

      ⑤ 좋은 연료의 조건

          ㉠ 구하기 쉽고 경제적이어야 한다.

          ㉡ 운반과 저장이 쉬워야 한다.

          ㉢ 독성이나 위험성이 적어야 한다.

          ㉣ 발열량이 많아야 한다.

[2] 연소

      ① 연소 : 연료가 산소와 결합하여 열과 빛을 내는 반응

          ㉠ 완전 연소 : 산소의 공급이 충분할 때

             · 연료＋산소 → 이산화탄소＋물

          ㉡ 불완전 연소 : 산소의 공급이 부족할 때

             · 연료＋산소 → 이산화탄소＋물＋일산화탄소＋그을음

             · 탄소(C)수가 많을수록 불완전 연소되기가 쉽다.

      ② 연소 생성물의 확인

          ㉠ CO₂ 검출 : 석화수를 통과시키면 뿌옇게 흐려진다.

              Ca(OH)₂＋H₂O → CaCO₃＋H₂O

              

          ㉡ H₂O 검출 : 푸른색 염화코발트 종이가 붉게 변한다.

              

      ③ 연소의 3요소

          ㉠ 연료 : 불이 잘 붙고 지속적으로 탈 수 있는 물질

          ㉡ 산소 : 공기로부터 계속 공급

          ㉢ 온도 : 발화점 이상의 온도

          ※ 발화점

             · 연료가 연소될 만큼 충분한 양의 증기를 가진 가장 낮은 온도

             · 발화점이 낮을수록 불붙기 쉽다.

      ④ 소화

          ㉠ 연료의 제거

             · 가스 레인지의 밸브를 잠근다.

             · 산불 진화 시 맞불을 놓는다.

             · 입김을 불어 촛불을 끈다.

          ㉡ 산소의 제거

             · 물에 적신 담요로 덮는다.

             · 모래를 뿌린다.

             · 이산화탄소나 할론 기체를 뿌린다.

          ㉢ 온도를 낮춤

             · 물을 뿌려 발화점 이하의 온도로 낮춘다. (기름, 전기에 의한 화재는 예외)

          (2) 금속의 반응성

[1] 산화와 환원

      ① 산화 : 전자를 잃는 반응

      ② 환원 : 전자를 얻는 반응

      ③ 산화 환원 반응은 항상 동시에 일어난다.

      ④ 산화제 : 자신은 환원되면서 다른 물질을 산화시키는 물질

      ⑤ 환원제 : 자신은 산화되면서 다른 물질을 환원시키는 물질

[2] 금속의 반응성

      ① 금속의 이온화 경향 : 금속이 전자를 잃고 양이온이 되려는 경향

      ② 이온화 경향이 클수록

         · 전자를 잃기 쉽다.

         · 양이온 되기 쉽다.

         · 산화가 잘 된다.

         · 반응성이 크다.

      ③ 이온화 경향 순서

           K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Ni>Sn>Pb>H>Cu>Hg>Pt>Au

[3] 금속의 반응성 비교

      ① 이온화 경향이 큰 금속 : 전자를 내어놓고 산화되어 양이온으로 녹아 들어간다. (산화 반응)

      ② 이온화 경향이 작은 금속 이온 : 전자를 받아 환원되어 금속으로 석출된다. (환원 반응)

[4] 철의 부식

      ① 철의 부식 : 철이 물, 공기 등과 반응하여 전자를 잃고 산화되는 현상

      ② 철이 녹스는 과정

           Fe → Fe^2＋＋2e^－

           Fe^2＋ → Fe^3＋＋e^－

           O₂＋2H₂O＋4e^－ → 4OH^－

           2Fe^3＋＋6OH^－ → Fe₂O₃·3H₂O (철의 녹)

      ③ 철의 부식 방지법

          ㉠ 물과 공기의 접촉을 차단

             · 페인트, 기름, 바셀린 등을 바른다.

             · 철 표면에 다른 금속을 입힌다.(양철, 함석)

          ㉡ 음극화 보호 : 철보다 이온화 경향이 더 큰 금속을 연결하여 철의 산화을 방지한다.

              

      ④ 양철과 함석의 비교

	조건	양철	함석
	입힌 금속	철에 주석을 입힘	철에 아연을 입힘
	이온화 경향	Fe > Sn	Fe < Zn
	상하지  않았을 때	Fe을 둘러싸고 있는 Sn이  이온화경향이 작으므로 부식되기  어렵다.	Zn이 이온화 경향이 크나  공기 중에서 막을 형성하여 내부를  보호한다.
	상했을 때	전자를 Sn이 받아들이기 때문에  녹이 잘 슨다.	Zn이 이온화 경향이 크므로  Fe를 보호한다.
	용도	통조림 깡통	지붕