연현초등학교 영재반 김효정 류승연

 1. 연구동기  2. 연구 기간 및 방법  3. 연구내용  4. 실험 방법 및 과정  5. 실험 결과  6. 느낀 점 및 알고 싶은 점

 며칠 전 자전거를 타기 위해서 자전거 를 꺼내보았는데 금속 부분에 녹이 슬 어있었다. 그리고 TV 에서 침몰한 배를 꺼내올리는 장면을 보게 되었는데 배 의 금속부분에 녹이 슬어있었다. 그리 고 오래된 동전에도 녹이 슬어있었다. 그래서 같은 기간, 환경으로 봤을 때 어느 금속이 더 잘 녹이 스는지 궁금하 여 이 연구를 하게 되었다.

 (1) 연구기간  2011 년 7 월 말 ~ 2011 년 9 월 중 순 약 두 달간  (2) 연구방법  서로 다른 금속들을 구해 같은 환경을 만든 후 1 주일 뒤 어느 금속이 더 잘 녹이 슬었는지 알 아본다.

 (1) 철, 구리, 알루미늄, 납, 니켈, 아연의 특성  - 철 : 철은 지각에 약 5% 함유되어있다. 철은 값이 저렴하고 다른 금속과 합금이 잘 되기 때문에 금속 중 가장 사용량이 많다. 상온에서 공기 중에는 잘 녹이 슬지 않지만 습기가 있으면 녹이 슨다.

 구리는 붉은 색에 광택이 나는 무른 금속이다. 그래 서 가공이 쉽다. 구리는 열과 전기가 잘 통하는 금 속이다. 구리는 건조한 공기 중에서는 녹이 잘 슬지 않지만, 보통의 공기 중에서는 습기로 인해 녹이 슨 다.

 알루미늄 : 알루미늄은 은백색의 가볍고 무르고 내 구성이 큰 금속이다. 주로 알루미늄 캔을 제조하고 가볍지만 강도가 약하다. 알루미늄을 공기 중에 방 치하면 녹이 스는 것을 방지하는 박막을 생성하여 외부의 광택은 잃지만, 내부까지 녹이 슬진 않는다.

 납은 청백색의 광택을 내는 매우 연하고 잘 늘어나 고 펴지는 금속이다. 납은 금속으로서 녹는온도가 낮고 무르므로 가공하기가 쉽다. 하지만 납은 독이 있는 금속이다. 납은 공기중에 방치하면 산소와 반 응해 표면에 얇은 막을 생성하여 내부의 산화작용 을 막는다.

 니켈은 은백색의 강한 광택이 있는 금속으로 전성 과 연성이 풍부하다. 니켈은 공기 중에서 잘 변하지 않고 산화반응을 일으키지 않는다. 니켈은 도금이 나 합금을 통해 동전의 재료로 이용된다. 그리고 대 부분의 니켈은 독을 지니고 있다.

 아연은 청백색의 금속으로 상온에서 부서지기 쉽다 아연은 상온에서는 부서지기 쉽다. 상온에서 습한 공기 중에서는 물과 이산화탄소의 작용으로 표면만 산화되어 얇은 회백색 막이 생기며 이로 인해 내부 가 보호된다.

첫째, 찬물에 담가져 있을 때. 끓이지 않은 찬물에는 산소가 많이 녹아있다. 그래서 보통의 찬물이 가장 빨리 녹슬게 된다. 그냥 찬물의 경 우 물속의 산소가 녹스는데 사용되더라도 공기 중에서 무한정으로 다시 산소가 녹아 들게 되어있다. 둘째, 산소와 닿았을 때. 금속과 산소가 닿으면, 금속 내에 존재하는 ‘ 전자 ’ 를 잃 게 된다. 전자를 잃게 되면 금속이 매우 불안정한 상태 가 된다. 그렇게 되면, 수산화철이란 물질이 나오는데 이 수산화철이 시간이 지나면서 녹으로 바뀐다. 셋째, 물과 닿았을 때 ( 습기가 많은 곳에 있을 때 ). 금속과 물이 닿으면, 물 속내에 존재하는 산소와 만나 게 되어, 앞서 말한 산소와 닿았을 때의 경우와 같이 녹 이 슬게 된다.

 실험준비물 : 탈지면, 철, 구리, 알루미 늄, 니켈, 납, 아연  1. 같은 날 같은 곳에 철, 구리, 알루미 늄, 니켈, 납, 아연을 물에 적신 탈지 면 위에 올려두고 종이접시에 올려둔 다.  2. 1 주일 동안 3 일 간격으로 분무기로 물을 뿌려주며 관찰한다.  3. 실험이 끝나고 어느 금속이 제일 잘 녹이 슬었는지, 제일 적게 녹이 슬 었는지 알아보고 그 이유를 알아본다.

철구리알루미늄납니켈아연 실험 1 일차 : 아무런 변화 없음

철구리알루미늄납니켈아연 3 일차 : 철이 가장 녹이 많이 슬었고 뒤이어 아연, 납 순이다. 구리, 니켈, 알루미늄은 변화가 없다. 철에 물을 뿌리면 물을 뿌린 자리에 녹이 슨다.

철구리알루미늄납니켈아연 6 일차 : 철이 가장 녹이 많이 슬었고 아연과 납이 그 뒤를 잇는다. 구리는 약간 변화가 보였으 며 알루미늄, 니켈은 여전히 변화가 없다.

 철이 가장 녹이 많이 슬었고 그뒤로 아연과 납이 가장 녹이 많이 슬었다. 또한 구리는 약간의 변화가 있었으며 알루미늄과 니켈 은 변화가 거의 없었다. 철이 가장 녹이 많 이 슨 이유는 철은 이온화 경향이 크기 때 문이다. 이온화 경향이 커지면 산화 반응이 일어나고, 즉 녹이 슬게 된다. 반면 알루미 늄과 니켈의 표면에는 산화 반응을 막기 위 해 얇은 막이 있기 때문에 외부의 광택만 사라질뿐 내부까지 침투해 녹이 슬지는 않 기 때문이다.

 류승연 - 물에 대한 여러 금속의 반응과 녹에 슨 것 에 대한 여러 가지 비교 점등을 알게 되어서 나에게 이익이 되었다. 여러 금속도 같이 찾아보게 되기 때 문에 금속마다의 특징을 알게 되었다. 다음에는 여 러 액체에 따른 금속의 반응에 대해 알고 싶다.  김효정 - 여러가지 금속의 특징에 알게되어서 좋았 고 하루하루 금속들이 변화하는것을 관찰하는것이 매우 재미있고 신기하였다. 이 연구와 실험을 하며 금속의 특징과, 녹에 대해, 가장 많이 녹이 슨 이유 를 조사하며 이런저런 정보를 알게되어 유익한 시 간이었다. 다음에는 녹을 제거하는 방법과 어느 환 경에서 더 녹이 잘 스는지에 대하여 연구해보고싶 다.

끝