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도금과 합금

[목표] 구리판에 아연도금과 합금처리를 해보고, 도금과 합금에 대하여 알아봅시다.

‘도금’과 ‘합금’은 어떻게 다른가요?

구리모양판, 볼체인고리, 수산화나트륨용액, 아연가루, 나무스틱

가열세트(알코올램프 또는 핫플레이트), 유리비커(또는 증발접시)2개, 핀셋, 면장갑(가열용), 마스크와 보안경, 휴지

[도금]

1. 비커 1개에 물을 넣어 준비합니다.

2. 다른 비커(또는 증발접시)에는 진한수산화나트륨용액 50ml 와 아연가루를 넣습니다.

진한수산화나트륨용액은 강염기성이므로 피부나 책상, 옷에 닿지않도록 주의.

3. 가열도구 위에 비커를 올리고, 가열합니다.

알코올램프를 사용할 때 , 불꽃의 크기를 작게하여 급격히 끓지 않도록 주의하세요.

용액이 가열되면서 자극적인 연기와 냄새가 납니다. 직접 흡입하지 않도록 주의하세요.

4. 위 용액이 끓기 시작하면 깨끗이 닦은 구리모양판을 한 개씩 용액에 잠기도록 넣고, 표면의 변화를 관찰합니다.

5. 구리모양판의 표면이 은색으로 변하면 핀셋으로 꺼낸 다음, 물이 담긴 비커에 즉시 담가서 완전히 식으면 꺼냅니다. [1인2개 만들기]

6. 휴지로 표면에 남은 아연과 물을 잘 닦아 말립니다.

[합금]

1. 표면이 은색으로 변한 구리모양판 1개를 핀셋으로 꼭 잡습니다.

2. 알콜램프의 불꽃에 구리모양판을 직접 가열하면서, 표면의 변화를 관찰합니다.

알코올램프를 사용할 때 , 불꽃의 크기를 작게하고, 화재 및 화상에 주의합니다. 면장갑 착용!

3. 완전히 식힌 다음 은색과 금색 모양판을 볼체인고리에 걸어줍니다.

1. 가열 실험 시 화재 및 화상에 주의하세요. 반드시 면장갑 끼고 실시하세요.

2. 수산화나트륨용액을 가열하여 끓이면 자극적인 수소기체가 발생하므로 직접 흡입하지 않도록 주의하고, 환기가 잘 되는 곳에서 실험하시기 바랍니다.

1. 도금이나 합금을 하는 이유는 무엇일까요?

2. 오늘 실험에서 구리판에 아연이 도금된 원리를 간단히 설명하여 봅시다.

10원짜리 동전이 은이나 금빛으로 반짝반짝 빛나기 때문에 정말로 구리가 은이나 금으로 바뀐 것처럼 착각할 수도 있습니다. 그러나 아쉽게도 우리가 만든 것은 단지 은이나 금처럼 보이는 것뿐입니다.

옛날부터 은과 금은 선망의 대상이었습니다. 그래서 연금술사들은 값싼 금속으로 은이나 금을 만드는 노력을 많이 하여왔고,  그 결과 은과 금은 아니지만 유사하게 보이는 도금, 합금의 기술이 발달하게 되었답니다.  구리판에 아연도금을 하는 과정을 살펴보면 다음과 같습니다.

1. 수산화나트륨용액에 아연을 넣어 가열

Zn + 2NaOH  → Na2ZnO2 + H2↑     아연 산화, 수소기체 환원

2. 구리판을 용액에 넣음

이온반응성이 큰 아연이 구리와 치환되어 구리판 표면에 붙게 되므로, 표면에 아연산화막이 생깁니다.(은색으로 변함)

Cu + Na2ZnO2 → Na2O22- + Cu2+ + Zn      구리 산화, 아연 환원(치환)

3. 아연 도금된 구리판을 직접가열

구리와 아연이 용융(녹음)되어 황동이 만들어집니다. 합금이 형성.

황동은 구리가 60~82%，아연이 18~40% 정도 섞여 만들어진 합금으로 아연이 어느정도 포함되었느냐에 따라 금빛을 내는 정도가 달라집니다.

도금[鍍金도금할 도+쇠 금, plating]이란 일반적으로 금속의 표면 상태를 개선할 목적으로 다른 금속 또는 합금의 얇은 층으로 입히는 것을 말합니다. 이와 달리 합금[合金합할 합+쇠 금, alloy]이란 금속에 이것과 다른 원소를 한 가지 이상 첨가하여 얻은 것으로 금속의 성질을 가지는 것을 말합니다. 주로 두 물질을 가열하여 녹여 만듭니다.