학문
칼이 물에 닿으면 녹이 스는 이유가 뭔가요?
부억칼, 커터칼, 전투용 검 등, 칼이 물에 닿으면 녹이 슬어 못쓰는 이유를 화학적으로 설명해주세요? 그리고 칼이 녹이 슬지 않으려면 어떻게 해야하나요?
2개의 답변이 있어요!
안녕하세요, 질문자님. 이중철 전문가입니다.
칼의 주성분인 철이 물과 산소를 동시에 만나면 전자를 잃고 산화되면서 붉은색의 수산화철이나 산화철 결합물, 즉 녹을 형성하게 됩니다.
이는 화학적으로 자발적인 전해질 반응에 해당하는데요, 칼 표면에 물방울이 닿으면 그 물방울이 하나의 작은 전지(Galvanic Cell) 역할을 수행하게 됩니다.
전자를 잃는 산화 반응이 일어납니다. 물방울 중심부처럼 산소 농도가 상대적으로 낮은 곳에서 철 원자가 전자를 내놓고 이온화되어 물속으로 녹아 나오게 되는 것이지요. 여기서 떨어져 나온 전자는 철의 표면을 타고 산소 농도가 높은 물방울 가장자리로 이동하게 됩니다.
전자를 얻는 환원 반응이 이어집니다. 가장자리로 이동한 전자가 공기 중의 산소, 그리고 물과 결합하여 수산화 이온을 생성하거든요. 최종적으로 이 수산화 이온과 철 이온이 결합한 뒤, 추가적인 산화와 탈수 반응을 거쳐 수화된 산화철 형태의 붉은 녹이 칼 표면에 고착되는 거랍니다. 부엌칼이나 커터칼 등은 절삭력을 높이기 위해 탄소 함량이 높은 탄소강을 자주 쓰는데, 이 탄소강은 스테인리스강보다 보호 피막이 없어 이 산화 반응에 매우 취약하기 때문에 쉽게 녹이 슬어 못쓰게 되는 것이지요.
녹을 방지하기 위해서는 이 전기화학적 회로의 형성을 원천 차단해야 합니다. 사용 후에는 반드시 따뜻한 물로 세척한 뒤 마른 천으로 물기를 완벽히 제거하여 보관해야 하거든요. 장기 보관 시에는 칼 표면에 식용유나 광물성 오일을 얇게 도포하여 산소와 수분의 접촉을 물리적으로 막아주는 막을 형성하는 것이 큰 도움이 된답니다.
아래 이미지를 통해 화학적인 흐름을 한 눈에 참고하면 이해에 더 도움이 되실 거에요.
※ 질문자님을 포함하여 소중한 분들의 건강, 재산과 안전을 지키고, 혹시나 발생할 수 있을 다양한 문제 상황에 놓이지 않기 위해서라도 저를 포함하여 다양한 토픽에서 활동하는 모든 전문가분들의 아하 지식커뮤니티에서의 답변은 예외 없이 참고 용도로만 유용하게 활용하시기 바랍니다.😉