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수려한집게벌레191
알루미늄은 철보다 가벼우면서도 부식이 잘 되지 않는 이유는 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요~ 알루미늄은 우리의 일상 생활에 많이 쓰이는 금속입니다.
이런 알루미늄은 철보다 가벼우면서도 부식이 잘 되지 않는 이유는 무엇인지 궁금합니다.
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
알루미늄은 밀도가 약 2.7 g/cm³로 철의 7.8 g/cm³에 비해 훨씬 낮습니다. 따라서 같은 부피의 금속이라면 알루미늄이 훨씬 가볍게 느껴집니다. 이 때문에 항공기, 자동차, 전자제품 등 무게 절감이 중요한 분야에서 널리 활용됩니다.
또한 알루미늄은 공기 중에 노출되면 표면에 얇고 치밀한 산화알루미늄 층을 형성합니다. 이 산화 피막은 내부 금속을 외부의 산소와 수분으로부터 차단하는 보호막 역할을 하여 부식이 더 이상 진행되지 않도록 막습니다. 반면 철은 산화되면 녹이 생기는데, 이 녹은 다공성이어서 내부까지 산소와 수분이 침투해 부식이 계속 확산됩니다.
결국 알루미늄은 낮은 밀도로 인해 가볍고, 안정적인 산화 피막 덕분에 부식에 강한 금속으로서, 철과는 다른 성질을 보여줍니다. 이러한 특성 때문에 현대 산업에서 알루미늄은 필수적인 소재로 자리 잡게 된 것입니다.
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채택된 답변안녕하세요.
말씀해주신 것처럼 알루미늄은 철보다 가볍고 부식이 잘 되지 않습니다. 우선 알루미늄은 원자번호 13번 원소이며 원자 질량이 비교적 작은 금속입니다. 반면 철은 원자번호 26번인 원소이기 때문에 알루미늄보다 원자 질량이 훨씬 큽니다. 또한 금속의 밀도는 결정 구조에서 원자들이 얼마나 촘촘하게 배열되는지에도 영향을 받는데요, 알루미늄은 철보다 원자 질량이 작고 단위 부피에 포함되는 질량도 상대적으로 적기 때문에 밀도가 약 2.7 g/cm³ 정도로 낮습니다. 반면 철은 약 7.9 g/cm³ 정도로 알루미늄보다 거의 세 배 가까이 무겁다보니 같은 크기의 금속이라도 알루미늄이 훨씬 가볍게 느껴지는 것입니다.
다음으로 부식이 잘 되지 않는 이유는 알루미늄 표면에서 형성되는 매우 안정한 산화막 때문인데요, 금속이 공기 중에 노출되면 보통 산화 반응이 일어나는데, 철의 경우에는 산화되어 형성되는 산화철, 즉 녹이 쉽게 부서지고 내부까지 계속 산화가 진행됩니다. 그래서 철은 시간이 지나면 점점 부식이 깊어지게 되는 것입니다. 반면에 알루미늄은 공기 중의 산소와 반응하면 표면에 매우 얇고 단단한 산화알루미늄 층이 형성되는데요, 이 산화막은 두께가 매우 얇지만 밀도가 높고 안정해서 외부의 산소나 물이 내부 금속으로 더 이상 침투하지 못하도록 보호막 역할을 합니다. 즉 표면이 스스로 보호층을 만들어 내부 금속이 더 이상 부식되지 않도록 막습니다. 이때 알루미늄도 사실 철과 같이 산소와 반응하려는 성질이 매우 강한 금속인데요, 하지만 반응이 시작되었을 때 곧바로 보호막이 형성되다보니 겉으로 봤을 때 부식이 진행되지 않는 것처럼 보이는 것입니다. 감사합니다.
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
실제로 반응성은 알루미늄이 철보다 크기 때문에 공기중의 산소와 더 잘 반응을 합니다
그러나 알루미늄은 산소와 반응을 잘하기 때문에 녹이 생성되진 않습니다.
철이 녹슬때 생기는 갈색의 덩어리는 산화철 입니다. 알루미늄도 산소와 반응을 해서 산화알루미늄이라는 것이 바로 만들어지는데 이것이 표면을 덮어서 산소나 수분이 알루미늄 내부로 들어오지 못하게 막는 것 입니다.
산화철, 산화알루미늄 둘다 녹처럼 보일순 있으나 산화철의 경우는 구조가 치밀하지 않고 틈이 많아 부식되어 붉은 색을 띄지만 산화알루미늄의 경우는 조직이 치밀하여 외부의 산소가 들어올 틈도 없고 조직이 치밀하다보니 색상도 투명하여 빛을 통과하여 산화알루미늄 자체는 눈에 보이지 않습니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)