Metallurgical Processing/기본이론(16)
-
Cementation(세멘테이션)
습식제련에서 Cementation(세멘테이션)이라 함은, 일종의 침전을 지칭하는 것입니다. Cementation은 이온과 금속성 물질간의 산화-환원반응(Redox reaction)을 통하여 이루어집니다. 위의 그림과 같이 이온은 용액 중에 존재하는 금속성 표면에서 전자를 받아 환원이 되며, 이와 동시에 금속은 산화가 되어 이온상태로 변합니다. 이와 같은 반응이 발생하는 것은 이온화 경향에 기인합니다. 즉, 전기 전위적 순열(Electropotential series)*에서 구리가 철보다 환원이 되기 쉽고, 반대로 철은 구리보다 이온이 되기 쉽기 때문에 아래와 같은 전기화학적인 반응이 발생합니다. *글 이온화 경향과 표준환원전위에서 Table 1을 참조 Cu2+(aq) + Fe(s) → Cu(s) + Fe..
2021.07.12 -
Ionization Tendency & Standard Reduction Potential(이온화 경향과 표준환원전위)
모든 금속은 수용액 중에서 전자를 잃고 산화하려는 특징이 있습니다. 각각의 금속이 이온이 되려는 정도를 이를 이온화 경향이라 하며, '이온화 경향(Ionization Tendency)'이 클수록 이온이 되기 쉬운 금속임을 의미합니다. 아래는 이온화 경향이 큰 것(K)부터 작은 것(Au)까지 나열한 것입니다. K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Ni > Sn > Pb > H(수소) > Cu > Hg > Au > Pt > Au 이러한 금속의 이온화 경향을 수치화한 것을 '표준환원전위(E0, Standard Reduction Potential)'이라고 합니다. 표준환원전위는 개별적으로 측정되기 어려우며, 아래의 그림과 같이 전압계(voltmeter)를 이용하여 표준 상태*에서의 두 반..
2021.07.11 -
Nernst equation(네른스트 식)
모든 원소들은 서로 간에 상대적으로 이온이 되기 쉬운 정도가 다르며 이를 이온화 경향이라고 합니다. 이온화 경향을 통하여 원소간에 산화-환원 반응의 결과를 알 수 있습니다. 이러한 원소들의 이온화 경향 차이를 이용하는 전기화학적 셀에서 발생되는 기전력(emf, electromotive force)과 생성물, 반응물 간의 관계는 Nernst equation(네른스트 식)을 통하여 나타낼 수 있습니다. 아래는 대표적으로 Nernst equation이 사용되는 (I) 전기화학셀과 (2) Pourbaix Diagram의 예시입니다. 전기화학셀에서의 네른스트 식 다음은 대표적인 전기화학적 셀인 "갈바닉 셀(Galvanic cell)"을 나타낸 것입니다. 해당 그림에서 주어진 대로, 갈바닉 셀에서 발생하는 기전력은..
2021.07.10 -
EH-pH Diagram(Pourbaix Diagram)
EH-pH Diagram은 수용액 중에 있는 금속 및 금속이온이 열역학적으로 안정하게 존재하는 전위와 pH의 관계를 나타낸 도표를 말합니다. 보통 금속과 H+, OH-이온 만이 반응하는 경우를 나타내지만, 경우에 따라 착물을 형성할 수 있는 이온(SO42-, NO3-, Cl- 등)이 포함된 경우도 있습니다. 이러한 EH-pH Diagram은 이를 제안한 화학자(Marcel Pourbaix)의 이름을 따 Pourbaix Diagram(푸르베 다이어그램)이라고 부르기도 합니다. EH-pH Diagram은 특정 계에서 우세하게 존재할 수 있는 화합물, 전해제련을 통해 금속을 회수하기 위해 필요한 조건 등을 예측할 수 있으며, 이러한 도표를 이해하기 위해서는 어떻게 작성되는지와 도표를 구성하는 요소들이 어떠한 ..
2021.06.17