냄비나 주전자를 오래 쓰다보면 바닥이 검게 변하는 현상은 어떤 화학 반응의 결과인가요?

Question

안녕하세요. 냄비나 주전자를 오래 쓰다보면 바닥이 검게 변하는 현상은 어떤 화학 반응의 결과이며, 금속 산화물의 생성과 관련해 설명할 수 있을지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요.

질문주신 것과 같이 냄비나 주전자를 장시간 사용하다 보면, 특히 가열 시 공기 중의 산소와 접촉하는 부분에서 금속이 산화 반응을 일으켜 표면에 금속 산화물이 형성됩니다. 이 반응은 열이 가해질수록 더 활발하게 진행되며, 금속의 종류에 따라 산화물의 색과 성질이 달라집니다.

예를 들어서 철을 가열 시 산소와 반응하여 산화철(Fe₃O₄, Fe₂O₃)을 형성하는데요, 이 산화철은 검거나 붉은색을 띠며, 우리가 흔히 ‘녹’ 또는 ‘검은 때’로 인식하는 물질입니다.

또한 O₃나 Cr₂O₃ 같은 얇은 산화 피막이 생기는데, 열이 반복되면 이 피막이 두꺼워지거나 불균일하게 변하여 거무스름한 얼룩처럼 보이게 됩니다. 게다가 조리 과정에서 음식물 찌꺼기나 탄소 화합물이 열분해되어 탄화되면, 그 역시 검은 그을음(탄소층)을 형성해 산화물과 함께 어두운 색을 띠게 됩니다.

즉 냄비나 주전자의 바닥이 검게 변하는 것은 주로 금속이 산소와 반응해 금속 산화물이 형성되는 산화 반응, 음식물의 탄화에 따른 탄소 찌꺼기 생성이 두 과정이 동시에 일어난 결과라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.