알칼리 용액(NaOH)을 이용해 철제 유물을 부식시키는 염화이온을 제거?

Question

안녕하세요 저는 고등학교 1학년입니다. 발표를 위해서 보존과학에 대해서 알아보고 있는데요, 철제 유물의 보존처리 과정에서 철 부식을 가속화시키는 염화이온을 제거한다고 합니다. 이 과정에서 NaOH를 사용한다고 하는데 어떤 원리로 염화이온 제거하는 건가요을 ? 답변해주시면 감사하겠습니다!!!!!

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

고등학교 1학년 학생이시라니까 공감이 많이 되네요. 열심히 자료 준비하시는 모습보니까 좋습니다. 고등학교 생활 열심히 하셔서 목표하는 대학 합격하시길 바랍니다.

철제 유물에 침투한 염화이온(Cl-)을 수산화나트륨(NaOH) 용액으로 제거하는 원리는 수산화이온(OH-)에 의한 음이온 교환과 금속의 보호막 형성 때문입니다. 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.

땅속이나 바다에 묻혀 있던 철제 유물의 녹 층 내부에는 염화 이온이 갇혀 있어, 이 염화 이온은 유물이 공기 중에 노출되었을 때 수분 및 산소와 지속적으로 반응하여 염산(HCl)을 형성하고, 철을 내부에서부터 부스러뜨리는 연쇄 반응 촉매 역할을 합니다. 수산화나트륨이 물에 녹으면 강한 알칼리성을 띠며 대량의 수산화 이온을 방출하는데, 이 수산화 이온은 화학적 농도 차이에 의해 녹 층 깊숙이 침투하여, 철 화합물에 결합해 있던 염화이온을 밀어내고 그 자리를 대신 차지하는 치환 반응을 일으킵니다.

결합에서 제외된 염화 이온은 수용액 속으로 나와 나트륨 이온(Na+)과 함께 물에 잘 녹는 상태가 되며, 세척액을 주기적으로 교체해 줌으로써 유물 밖으로 완전히 배출됩니다. 수산화나트륨에 의해 유지되는 높은 pH(약 12~13) 환경에서는 철 표면에 더 이상 산화 반응이 일어나지 않는 안정적인 자철석 피막이 형성되어 유물 표면을 보호합니다.

발표 하실 때 강알칼리 용액 속의 수산 화이온이 녹 속에 갇힌 염화 이온을 밖으로 밀어내는 음이온 교환 작용과, 알칼리 환경이 유물 표면에 안정적인 보호막을 만들어주는 역할을 핵심 포인트로 발표하시면 좋겠네요.