게시판 > 질답게시판 > 부식의메커니즘을 알고 싶습니다.

Stefano Stefano

39-08-02 00:00

(1) 부식메카니즘도 아주 복잡한 전기화학적 물리적 반응에 의해 이루어 집니다. 자세한 내용은 부식관련 자료를 찾아 보도록 하는 것이 좋을 것입니다. 여기서는 개념적인 내용만 다룹니다.

F2나 HF에 수분이나 공기가 혼합되어있지 않은 Dry 상태라고하면 금속을 잘 부식시키지 않겠지만 수분이 존재하면 H+와 F-로 이온화되고 이것이 금속을 부식하는 작용을 하게 됩니다.

2H+ + M --> H2+ M+

한편 금속의 표면에서는 H+ 이온이 금속으로부터 전자를 받아들이고(즉 전기화학적으로) 원자상태의 수소가 생기는데 이 수소의 원자크기가 아주 작아서 금속 결정사이에 (물리적으로) 침투하여 금속결합을 파괴하고 금속-수소 결합 즉 Hydride를 만들어 재료가 취약해지거나 (즉 HIC, Hydrogen Induced Cracking을 일으키거나) 금속내에 수소분자상태로도 존재할 수도 있습니다.

이들 반응은 물과 산소가 존재할 경우게 활발하게 진핻되는데 아마도 미리 침투한 수소원자가 산소의 안내자(?)역할을 하고 있는 것이 아닌가 생각됩니다.

(2) HF와 NaOH의 중화반응에 의해 생성된 NaF의 pH를 구하는 방법은 일반화학에서 많이 접하는 산 알카리 문제중에서 강염기와 약산이 중화하여 생성된 염의 pH를 구하는 문제입니다.
여기서는 NaOH와 HF에 의해 생성된 NaF의 pH를 구하면 되지요.

NaF------------------> Na+ + F-...........(1)
F- + H2O-----------> HF + OH-..........(2)

위의 반응은 해리반응(1)에 의해 생성된 F-가 강염기로 작용하여 OH-를 생성하는 반응(2)에 의해 염기성을 나타낼 것이라는 것이 예견됩니다.

용해된 NaF의 농도 = y g-mol/L 라고 하고 또,

F-중에서 HF로 변화된 양이 x g-mol/L라고 하면 OH-도 같은 양 x g-mol/L가 생기고 F-의 양은 (y-x)만 남게 될 것입니다.

x는 F-의 염기해리정수로부터 구하면 됩니다. 즉

[Kb of F-] = [HF][OH-]/[F-][H2O]
= [HF][OH-][H+]/[H+][F-][H2O]= Kw/(Ka of HF)
= x^2/(y-x)

따라서 (Kw)/(Ka of HF) = x^2/(y-x).................(3)

Kw는 물의 이온화 정수, Ka는 HF의 해리정수가 됩니다.
이 식을 풀어 (OH-) 농도에 해당하는 x를 구하고
이 값의 상용대수의 음수값을 취하면 pOH를 얻어집니다.

pOH = - log x .....................................(4)

pH = 14 - pOH......................................(5)

y, Ka 만 알면 x를 (3)식을 풀어서 계산할 수 있고 이로부터 pOH를 구한 다음 pH를 구하면 됩니다. (4,5식)

(3) y의 농도는 0.01 몰, Ka = 3.53 (10-4)를 가정하여
pH를 구해서 답글로 올려주세요.

(1) 부식메카니즘도 아주 복잡한 전기화학적 물리적 반응에 의해 이루어 집니다. 자세한 내용은 부식관련 자료를 찾아 보도록 하는 것이 좋을 것입니다. 여기서는 개념적인 내용만 다룹니다.

F2나 HF에 수분이나 공기가 혼합되어있지 않은 Dry 상태라고하면 금속을 잘 부식시키지 않겠지만 수분이 존재하면 H+와 F-로 이온화되고 이것이 금속을 부식하는 작용을 하게 됩니다.

2H+ + M --&gt; H2+ M+

한편 금속의 표면에서는 H+ 이온이 금속으로부터 전자를 받아들이고(즉 전기화학적으로) 원자상태의 수소가 생기는데 이 수소의 원자크기가 아주 작아서 금속 결정사이에 (물리적으로) 침투하여 금속결합을 파괴하고 금속-수소 결합 즉 Hydride를 만들어 재료가 취약해지거나 (즉 HIC, Hydrogen Induced Cracking을 일으키거나) 금속내에 수소분자상태로도 존재할 수도 있습니다.

이들 반응은 물과 산소가 존재할 경우게 활발하게 진핻되는데 아마도 미리 침투한 수소원자가 산소의 안내자(?)역할을 하고 있는 것이 아닌가 생각됩니다.

(2) HF와 NaOH의 중화반응에 의해 생성된 NaF의 pH를 구하는 방법은 일반화학에서 많이 접하는 산 알카리 문제중에서 강염기와 약산이 중화하여 생성된 염의 pH를 구하는 문제입니다. 
여기서는 NaOH와 HF에 의해 생성된 NaF의 pH를 구하면 되지요.

NaF------------------&gt;  Na+   +    F-...........(1)
F-  +  H2O-----------&gt;  HF    +    OH-..........(2)
 
위의 반응은 해리반응(1)에 의해 생성된 F-가 강염기로 작용하여 OH-를 생성하는 반응(2)에 의해 염기성을 나타낼 것이라는 것이 예견됩니다.

용해된 NaF의 농도 = y g-mol/L 라고 하고 또,

F-중에서 HF로 변화된 양이 x g-mol/L라고 하면 OH-도 같은 양 x g-mol/L가 생기고 F-의 양은  (y-x)만 남게 될 것입니다.

x는 F-의 염기해리정수로부터 구하면 됩니다. 즉

[Kb of F-] = [HF][OH-]/[F-][H2O] 
           = [HF][OH-][H+]/[H+][F-][H2O]= Kw/(Ka of HF) 
           = x^2/(y-x)

따라서 (Kw)/(Ka of HF) = x^2/(y-x).................(3)

Kw는 물의 이온화 정수, Ka는 HF의 해리정수가 됩니다. 
이 식을 풀어 (OH-) 농도에 해당하는 x를 구하고 
이 값의 상용대수의 음수값을 취하면 pOH를 얻어집니다.

pOH = - log x .....................................(4)

pH = 14 - pOH......................................(5)

y, Ka 만 알면 x를 (3)식을 풀어서 계산할 수 있고 이로부터 pOH를 구한 다음 pH를 구하면 됩니다. (4,5식)

(3) y의 농도는 0.01 몰, Ka = 3.53 (10-4)를 가정하여 
pH를 구해서 답글로 올려주세요.