±Ý¼Ó Ç¥¸é ¹ÝÀÀ
»êÈ (Oxidation)
´ëºÎºÐÀÇ ±Ý¼ÓÀº ´ë±â Áß¿¡ ³ëÃâµÉ ¶§ °ø±âÁßÀÇ »ê¼Ò¿Í ¹ÝÀÀÇÏ¿© »êȹ°À»
Çü¼ºÇÑ´Ù. ½Ç¿ÂºÎ±ÙÀÇ ¿Âµµ¿¡¼ »êÈ´Â °ÅÀÇ ÀϾÁö ¾Ê°Å³ª, õõÈ÷ ÀϾ³ª, °í¿Âµµ·Î ±Ý¼ÓÀ»
°¡¿ÇÒ ¶§´Â »ê¼Ò¿ÍÀÇ ¹ÝÀÀÀÌ È°¹ßÇÏ°Ô µÇ¾î »êȹÝÀÀÀÌ ±Þ¼ÓÈ÷ ÀϾÙ. ÀϹÝÀûÀ¸·Î »êÈ Ãʱ⿡´Â
±× ÁøÇà¼Óµµ°¡ ´ë´ÜÈ÷ ºü¸£³ª, ±Ý¼ÓÇ¥¸é¿¡ »êȹ°ÀÌ »ý±â¾î ¾ãÀº ¸·À» Çü¼ºÇÑ ÈÄ¿¡´Â, »êȹÝÀÀÀº
¹æÇØµÇ¾î ±Þ¼ÓÈ÷ °¨¼ÒÇÏ¿© ¾ÆÁÖ ³·Àº ¼Óµµ·Î ÁøÇàµÈ´Ù. »êȹÝÀÀ¿¡ ÀÇÇØ ±Ý¼ÓÇ¥¸é¿¡ »ý±ä »êȹ°À»
½ºÄÉÀÏ(scale)À̶ó ºÎ¸£³ª, ¾ãÀº ¸·(¾à 3000¡Ê ÀÌÇÏ)ÀÇ °æ¿ì´Â »êȸ·(oxide film)À̶ó°í
ºÎ¸¥´Ù.
±Ý¼ÓÀÇ »êÈÇö»óÀº »êȰúÁ¤ Áß »ý±ä »êÈ ÈÇÕ¹°ÀÇ ¼ºÁú¿¡ µû¶ó Å©°Ô
´Ù¸£³ª, Çü¼ºµÈ »êȹ°ÀÌ ±Ý¼ÓÇ¥¸é¿¡ ¹ÐÂøµÇÁö ¾Ê°í ºÐ¸®µÇ°Å³ª, »êȹÝÀÀÀ¸·Î üÀûÀÌ °¨¼ÒÇÏ¿© »êȹ°ÀÌ
±Ý¼ÓÇ¥¸éÀ» ¿ÏÀüÈ÷ µ¤Áö ¸øÇÒ ¶§´Â, ±Ý¼ÓÇ¥¸é¿¡¼´Â °è¼ÓÇÏ¿© »êȰ¡ ÁøÇàÇÏ°Ô µÈ´Ù. ÀÌ¿Í °°ÀÌ
»êȸ·ÀÌ º¸È£ÀûÀÌÁö ¸øÇÒ ¶§´Â, »êȸ·ÀÇ ¼ºÀå¼Óµµ´Â ±Ý¼Ó Ç¥¸é¿¡¼ÀÇ »êȹÝÀÀ ¼Óµµ¿¡ µû¶ó °áÁ¤µÈ´Ù.
µû¶ó¼ ÀÏÁ¤¿Âµµ¿¡¼ »êȸ· µÎ²²(x)ÀÇ ¼ºÀå¼Óµµ(dx / dt)´Â ÀÏÁ¤Çϸç,
dx / dt = C1
x = C1t + C2 (´Ü t= ½Ã°£, C1, C2= »ó¼ö)
ÀÇ °ü°è°¡ ÀÖ´Ù. MgÀ̳ª ¾ËÄ®¸® ±Ý¼Ó µîÀÌ ÀÌ·¯ÇÑ Á÷¼±ÇüÀÇ »êȹÝÀÀÀ» ÇÑ´Ù.
´ëºÎºÐÀÇ ±Ý¼Ó¿¡¼´Â »êȸ·ÀÌ º¸È£ÀûÀ̸ç, ±Ý¼ÓÀ̿ ¶Ç´Â »ê¼ÒÀ̿°ú
ÀüÀÚ°¡ »êȹ° ÃþÀ» È®»êÀÛ¿ë¿¡ ÀÇÇØ Åõ°úÇÏ¿©¾ß¸¸ »êȹÝÀÀÀÌ °è¼Ó ÁøÇàµÈ´Ù. À̶§ÀÇ ¹ÝÀÀÀº ±×¸²
2.1¿¡¼ º¸ÀÌ´Â ¹Ùó·³ »êȹ°°ú ±Ý¼ÓÀÇ °æ°è¿¡¼ ±Ý¼Ó¿øÀÚ´Â ÀüÀÚ¸¦ ÀÒ°í ÀÌ¿ÂȰ¡ µÇ°í ÀüÀÚ´Â
»êȹ° ÃþÀ» ÅëÇÏ¿© Ç¥¸é ÂÊÀ¸·Î È®»êµÇ¾î°¡¼ »ê¼Ò¿øÀÚ¸¦ ÀÌ¿ÂȽÃŲ´Ù. ÀÌ¿ÂÈÇÑ »ê¼ÒÀÌ¿ÂÀº, »êȹ°
Ãþ Ç¥¸é¿¡¼ »êȹ° ÃþÀ» ÅëÇÏ¿© È®»êµÇ¾î ¿Â ±Ý¼ÓÀ̿°ú °áÇÕÇÏ¿© »êȹ°À» Çü¼ºÇÑ´Ù. ÀÌ·± °æ¿ì,
»êȸ·ÀÇ ¼ºÀå¼Óµµ´Â »êȹ° Ãþ ³»ÀÇ ±Ý¼ÓÀ̿ ȤÀº »ê¼ÒÀÌ¿ÂÀÇ È®»ê¼Óµµ¿¡ ÀÇÇØ °áÁ¤µÇ¸ç, ÀÌ¿ÂÀÇ
È®»êÀº »êȹ° Ãþ ³»ÀÇ ÀÌ¿ÂÀÇ ³óµµ±¸¹è¿¡ ºñ·ÊÇÑ´Ù.
»êȹ° Ãþ ³»ÀÇ ÀÌ¿ÂÀÇ ³óµµº¯È¸¦ Á÷¼±ÀûÀ̶ó°í °¡Á¤Çϸé, À̿ ³óµµ±¸¹è´Â
¾ç °æ°èÀÇ À̿ ³óµµÂ÷(B)¸¦ »êȸ· µÎ²²·Î ³ª´« °ªÀÌ µÈ´Ù. ±×·¯¹Ç·Î, »êÈ ÃþÀÇ ¼ºÀå¼Óµµ´Â,
( dx / dt ) = B / x
x2 = C2t + C3 (´Ü C2, C3 = »ó¼ö )
·Î¼ Ç¥½ÃµÇ¸ç, »êÈÀÇ ÁøÇà¼Óµµ´Â ½Ã°£¿¡ ´ëÇÏ¿© Æ÷¹°¼±ÀÇ °ü°è°¡ ÀÖ´Ù.
±×·¯¹Ç·Î »êȹÝÀÀÀÌ Ãʱ⿡´Â ºü¸£°Ô ÀϾ³ª Á¡Á¡ ´À·ÁÁö°Ô µÈ´Ù. ´ëºÎºÐÀÇ ±Ý¼ÓÀº º¸ÅëÀÇ ¿Ã³¸®
¿Âµµ¿¡¼ ÀÌ·¯ÇÑ ÇüÅÂÀÇ »êȹÝÀÀÀ» ÀÏÀ¸Å²´Ù.
¶ÇÇÑ, »êȸ·ÀÌ ¸Å¿ì º¸È£ÀûÀÏ ¶§´Â »ó´ëÀûÀ¸·Î ³·Àº Àü±â Àüµµµµ¸¦
°¡Áö¹Ç·Î »êȸ·ÀÇ ¼ºÀå¼Óµµ´Â ½Ã°£°ú Áö¼ö ÇÔ¼öÀûÀÎ °ü°è°¡ ÀÖÀ¸¸ç,
x = A log ( Bt + C) (´Ü A, B, C = »ó¼ö)
·Î Ç¥½ÃµÈ´Ù. ÀÌ·¯ÇÑ »êÈÇö»óÀº ¾ãÀº »êÈ ¸·ÀÌ Çü¼ºµÇ´Â °æ¿ì·Î¼
ºñ±³Àû ³·Àº ¿Âµµ¿¡¼ ö, ¾Ë·ç¹Ì´½ ¶Ç´Â ´ÏÄÌ ÇÕ±ÝÀÇ °æ¿ì¿¡ °üÂûµÈ´Ù. ÀÌ¿Í °°Àº »êÈÇö»óÀº
±Ùº»ÀûÀ¸·Î ±Ý¼Ó°ú °ø±âÁßÀÇ »ê¼Ò°¡ ¹ÝÀÀÇÏ´Â Çö»óÀ¸·Î Áï,
M (±Ý¼Ó) + 1/2 O2(°ø±âÁßÀÇ »ê¼Ò) = MO (»êȹ°)
ÀÇ ¹ÝÀÀ½ÄÀ¸·Î ³ªÅ¸³¾ ¼ö ÀÖ´Ù. À§ÀÇ ¹ÝÀÀ¼Óµµ¸¦ Áö¹èÇÏ´Â ÆòÇü»ó¼ö´Â,
K = 1 / ( ¥ñO21/2 )
·Î¼, ¹ÝÀÀ¼Óµµ´Â »ê¼Ò¾Ð·Â¿¡¸¸ °ü°èÇÏ¸ç »ê¼ÒÀÇ ¾Ð·ÂÀÌ Áõ°¡ÇÒ¼ö·Ï ¼ºÀå¼Óµµ´Â
ºü¸£´Ù. ½ÇÁ¦·Î ÁÖ¾îÁø ÀÛ¾÷ ¿Âµµ¿¡¼ »êȹÝÀÀÀÌ ÀϾÁö ¾ÊÀ» »ê¼ÒºÐ¾ÐÀº ±×¸²2.2ÀÇ Ellinghamµµ¿¡¼
±¸ÇÒ ¼ö°¡ ÀÖ´Ù. ¿¹¸¦ µé¸é ¼ø¼öÇÑ Fe¸¦ 1000¡É¿¡¼ ¿Ã³¸®¸¦ ÇàÇÒ ¶§ Fe3O4·Î »êȰ¡
ÀϾ´Â »ê¼ÒºÐ¾ÐÀº ±×¸² 2.2ÀÇ ¿ÞÂÊ ¼öÁ÷¼±ÀÇ O·Î Ç¥½ÃÇÑ Á¡°ú 3/2 Fe + O2 = 1/2
Fe3O4ÀÇ ¹ÝÀÀ¼±ÀÌ 1000¡ÉÀÇ ¿Âµµ¼±°ú ¸¸³ª´Â Á¡À», ÀÏÁ÷¼±À» ±×¾î¼ »ê¼Ò ºÐ¾ÐÀ» Ç¥½ÃÇÏ´Â
¿À¸¥ÂÊ ¼±°ú ¸¸³ª´Â Á¡ÀÎ 10-10atmÀÌ µÈ´Ù. Áï »ê¼ÒºÐ¾ÐÀº 7.6 X 10-8À¸·Î¼ ±×
ÀÌÇÏÀÇ ³·Àº Áø°øµµ¿¡¼´Â »êȰ¡ ÀϾÁö ¾Ê´Â´Ù. ÀÌ·¯ÇÑ ÀÌÀ¯·Î Áø°øÀåÄ¡¸¦ ÀÌ¿ëÇÏ¿© ¿Ã³¸®·ÎÀÇ
»ê¼ÒºÐ¾ÐÀ» ³·Ã߰ųª, ºÒȰ¼º °¡½º¸¦ ä¿ö ³Ö¾î »ê¼ÒºÐ¾ÐÀ» ³·ÃãÀ¸·Î¼ »êȹÝÀÀÀ» ¹æÁöÇÒ ¼ö°¡ ÀÖ´Ù.
|