이온화 경향
[image]
수은과 은의 위치가 바뀌어 있다. 또 주석이 Sb가 아니라 Sn 2+ 이다.
리튬>칼륨>바륨>칼슘>나트륨>마그네슘>알루미늄>망가니즈>아연>크로뮴>철>카드뮴>코발트>니켈>주석>납>'''수소'''>구리>수은>은>백금>금
Li>K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Ni>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>Pt>Au
화학 용어로서, 원자 또는 분자가 이온이 되려고 하는 경향을 뜻한다. '''금속의 반응성'''이라고도 한다. 대한민국에서 화학Ⅰ과 화학Ⅱ를 공부하는 고등학생이라면 주기율표 20번까지와 함께 거의 대부분의 학생들이 암기하고 있는 것 중 하나이다. 학교에 따라 통합과학 3단원에서 같이 가르치기도 한다.
줄여서 외우는 방법도 여러가지인데, 가장 일반적인 방법은 원소의 가장 앞부분만 따서 외우는 '''(리)칼카나마알아철니주납수구수은백금'''. 이 외에도 '''니칼가나망할X'''[1]이라던지, 갈(K)까(Ca)나(Na) 말(Mg)까나 알(Al)아(Zn)서 편히(페니-Fe,Ni) 주(Sn)납(Pb)시(H)오 동(Cu)수(Hg)은(Ag)백(Pt)금(Au) 등의 외우는 방법이 있다.
수소는 금속이 아니지만 들어있는 이유는, 보통 수소를 기준점으로 많이 삼기 때문이다. 수소는 물질로서의 금속은 아니지만 전자를 버리면서 반응하는 모습은 금속 원소가 반응하는 과정과 동일하기 때문. 수소보다 이온화 경향이 높을 경우에는 묽은 산에 녹아 이온화되고, 산 속의 수소 이온이 전자를 얻어 수소 기체로 변한다. 수소보다 이온화 경향이 낮은 금속들은 묽은 산과 잘 반응하지 않는다. 즉, 전자를 내놓지 않기 때문에 산성용액에서 쉽게 녹지 않는다. 그래서 금을 녹이려면 산성용액 중에서도 왕수라고 불리는 용액을 사용해야 한다. 그렇다고 왕수가 강산이라는 것은 아닌데, 이에 대한 자세한 내용은 왕수를 참조.
왼쪽으로 갈수록 녹이 잘 슨다고 보면 된다. 다만 일부 금속은 녹이 피막을 형성하여 안쪽까지 산소가 침투하지 못해 표면만 녹이 슬고 더는 진행되지 않거나 아주 느리게 녹이 스는 경우도 있다. 대표적인 예로 알루미늄과 스테인리스강 등이 있다.
이온의 가수가 낮은 알칼리 금속과 알칼리 토금속의 이온화 경향이 가장 높다. 이온화 결합으로 이루어진 분자들은 다른 분자들 (수소 결합, london dispersion)에 비해 결합 간에 결합력이 더 강하다. 때문에 끓는 점이 더 높다. 참고로 이온화 에너지가 가장 큰 원소는 플루오린이다. 원소주기율표에서 오른쪽 위로 갈수록 커지는데 그 정점이 플루오린. 바로 옆의 비활성 기체는 전자가 들어갈 자리가 없어서 일반적으로는 반응성이 없다.
반대 방향으로 가면 이온화 경향이 가장 강한 금속은 다름아닌 프랑슘. 그러나 프랑슘은 '''화학적 성질을 알아낼 겨를도 없을 정도로 핵력이 매우 불안정하기 때문에''' 실질적으로는 이 자리에 한 주기 낮은 세슘이나 같은 주기의 알칼리 토금속인 라듐이 온다.
그리고 수소를 기준으로 하여 전위를 설정하였기 때문에, 수소의 표준환원전위는 0이며 수소를 기준으로 오른쪽에 있는 것들은 수소보다 환원이 잘 되므로 환원전위가 오른쪽으로 갈수록 커지는 양수이다. 마찬가지로 왼쪽에 있는 것들은 산화전위가 양수이며 왼쪽으로 갈수록 커진다. 참고로 산화전위는 환원전위의 부호를 뒤집은 것이다. 자세한 내용은 전기분해 참고. 화학 전지 문서가 따로 없어서 그렇지 서로 역이기 때문에 원리는 비슷하다.
칼카나마의 닉네임과 관련이 있다. 이말년도 만화 소재로 쓴 바 있다. 하이탑밴드라는 밴드에서 '''탄단지'''[2]라고 해서 과학에 관련된 여러가지 암기법을 노래로 부른 것이 있는데 거기에도 수록되어 있다.
인류의 발전을 흔히 석기 시대, 청동기 시대, 철기 시대 등으로 구분하고는 하는데, 이러한 시대의 구분에는 이온화 경향이 크게 작용했다. 단순히 생각했을 때 지각 내의 원소 함량은 구리보다 철이, 철보다 알루미늄이 훨씬 많은데, 실제로 사용된 순서가 그 반대인 것은 실제로 활용하는데 생기는 제약 때문이다. 금속은 좋은 환원제[3]로서 자연에서 산화물이나 황화물 등의 상태로 존재한다. 이를 사용하기 위해서는 환원의 과정을 거쳐야하는데, 이를 제련이라고 부른다. 이온화 경향 순서에서 왼쪽에 있을수록 더 잘 산화되고, 당연히 이를 환원시키는데 더 많은 에너지가 필요하다. 그러한 이유로 쉽게 구할 수 있는 알루미늄에 비해 더 쉽게 환원시켜 사용할 수 있는 철이나 구리가 먼저 활용된 것이다.
가장 흔하게 볼 수 있는 이를 응용한 물건은 아연을 철판에 도금한 생철, 함석이라고 부르는 양철인데, 아연이 철보다 반응성이 높아 아연이 모두 산화하기 전에는 철이 녹슬지 않는 효과를 낸다. 또 이를 이용해서 알루미늄 호일을 녹슨 철 도구에 물을 묻혀 문지르면, 이온화 작용이 일어나서 녹을 벗기는데 쓸 수도 있다.
수은과 은의 위치가 바뀌어 있다. 또 주석이 Sb가 아니라 Sn 2+ 이다.
리튬>칼륨>바륨>칼슘>나트륨>마그네슘>알루미늄>망가니즈>아연>크로뮴>철>카드뮴>코발트>니켈>주석>납>'''수소'''>구리>수은>은>백금>금
1. 개요
Li>K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Ni>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>Pt>Au
화학 용어로서, 원자 또는 분자가 이온이 되려고 하는 경향을 뜻한다. '''금속의 반응성'''이라고도 한다. 대한민국에서 화학Ⅰ과 화학Ⅱ를 공부하는 고등학생이라면 주기율표 20번까지와 함께 거의 대부분의 학생들이 암기하고 있는 것 중 하나이다. 학교에 따라 통합과학 3단원에서 같이 가르치기도 한다.
줄여서 외우는 방법도 여러가지인데, 가장 일반적인 방법은 원소의 가장 앞부분만 따서 외우는 '''(리)칼카나마알아철니주납수구수은백금'''. 이 외에도 '''니칼가나망할X'''[1]이라던지, 갈(K)까(Ca)나(Na) 말(Mg)까나 알(Al)아(Zn)서 편히(페니-Fe,Ni) 주(Sn)납(Pb)시(H)오 동(Cu)수(Hg)은(Ag)백(Pt)금(Au) 등의 외우는 방법이 있다.
수소는 금속이 아니지만 들어있는 이유는, 보통 수소를 기준점으로 많이 삼기 때문이다. 수소는 물질로서의 금속은 아니지만 전자를 버리면서 반응하는 모습은 금속 원소가 반응하는 과정과 동일하기 때문. 수소보다 이온화 경향이 높을 경우에는 묽은 산에 녹아 이온화되고, 산 속의 수소 이온이 전자를 얻어 수소 기체로 변한다. 수소보다 이온화 경향이 낮은 금속들은 묽은 산과 잘 반응하지 않는다. 즉, 전자를 내놓지 않기 때문에 산성용액에서 쉽게 녹지 않는다. 그래서 금을 녹이려면 산성용액 중에서도 왕수라고 불리는 용액을 사용해야 한다. 그렇다고 왕수가 강산이라는 것은 아닌데, 이에 대한 자세한 내용은 왕수를 참조.
왼쪽으로 갈수록 녹이 잘 슨다고 보면 된다. 다만 일부 금속은 녹이 피막을 형성하여 안쪽까지 산소가 침투하지 못해 표면만 녹이 슬고 더는 진행되지 않거나 아주 느리게 녹이 스는 경우도 있다. 대표적인 예로 알루미늄과 스테인리스강 등이 있다.
이온의 가수가 낮은 알칼리 금속과 알칼리 토금속의 이온화 경향이 가장 높다. 이온화 결합으로 이루어진 분자들은 다른 분자들 (수소 결합, london dispersion)에 비해 결합 간에 결합력이 더 강하다. 때문에 끓는 점이 더 높다. 참고로 이온화 에너지가 가장 큰 원소는 플루오린이다. 원소주기율표에서 오른쪽 위로 갈수록 커지는데 그 정점이 플루오린. 바로 옆의 비활성 기체는 전자가 들어갈 자리가 없어서 일반적으로는 반응성이 없다.
반대 방향으로 가면 이온화 경향이 가장 강한 금속은 다름아닌 프랑슘. 그러나 프랑슘은 '''화학적 성질을 알아낼 겨를도 없을 정도로 핵력이 매우 불안정하기 때문에''' 실질적으로는 이 자리에 한 주기 낮은 세슘이나 같은 주기의 알칼리 토금속인 라듐이 온다.
그리고 수소를 기준으로 하여 전위를 설정하였기 때문에, 수소의 표준환원전위는 0이며 수소를 기준으로 오른쪽에 있는 것들은 수소보다 환원이 잘 되므로 환원전위가 오른쪽으로 갈수록 커지는 양수이다. 마찬가지로 왼쪽에 있는 것들은 산화전위가 양수이며 왼쪽으로 갈수록 커진다. 참고로 산화전위는 환원전위의 부호를 뒤집은 것이다. 자세한 내용은 전기분해 참고. 화학 전지 문서가 따로 없어서 그렇지 서로 역이기 때문에 원리는 비슷하다.
칼카나마의 닉네임과 관련이 있다. 이말년도 만화 소재로 쓴 바 있다. 하이탑밴드라는 밴드에서 '''탄단지'''[2]라고 해서 과학에 관련된 여러가지 암기법을 노래로 부른 것이 있는데 거기에도 수록되어 있다.
2. 제련
인류의 발전을 흔히 석기 시대, 청동기 시대, 철기 시대 등으로 구분하고는 하는데, 이러한 시대의 구분에는 이온화 경향이 크게 작용했다. 단순히 생각했을 때 지각 내의 원소 함량은 구리보다 철이, 철보다 알루미늄이 훨씬 많은데, 실제로 사용된 순서가 그 반대인 것은 실제로 활용하는데 생기는 제약 때문이다. 금속은 좋은 환원제[3]로서 자연에서 산화물이나 황화물 등의 상태로 존재한다. 이를 사용하기 위해서는 환원의 과정을 거쳐야하는데, 이를 제련이라고 부른다. 이온화 경향 순서에서 왼쪽에 있을수록 더 잘 산화되고, 당연히 이를 환원시키는데 더 많은 에너지가 필요하다. 그러한 이유로 쉽게 구할 수 있는 알루미늄에 비해 더 쉽게 환원시켜 사용할 수 있는 철이나 구리가 먼저 활용된 것이다.
가장 흔하게 볼 수 있는 이를 응용한 물건은 아연을 철판에 도금한 생철, 함석이라고 부르는 양철인데, 아연이 철보다 반응성이 높아 아연이 모두 산화하기 전에는 철이 녹슬지 않는 효과를 낸다. 또 이를 이용해서 알루미늄 호일을 녹슨 철 도구에 물을 묻혀 문지르면, 이온화 작용이 일어나서 녹을 벗기는데 쓸 수도 있다.