이온화 경향

□ 이온화경향

금속이 액체와 접촉하면 전자를 잃고 산화되어 양이온으로 되려는 경향.

 

금속이 액체와 접촉하면 전자를 잃고 산화되어 양이온으로 되려는 경향. 일반적으로 물에 대한 이온화경향이 큰 금속부터 작은 금속의 차례로 순서대로 배열하여 늘어놓은 것을 ＜이온화서열(ion化序列；ionization series)＞이라 한다. 주요 원소들에 대한 이온화서열은 다음과 같은데, 이것에는 보통 수소도 포함시킨다. K, Na, Ca, Mg, Zn, Cr, Fe(Ⅱ), Cd, Co, Ni, Sn, Pb, Fe(Ⅲ), H, Cu, Ag, Hg, Au. 이온화경향은 동일한 금속이라도 액체 속에 이 금속의 이온이 있으면, 이것의 농도에 따라 달라진다. 따라서 다른 금속들 사이의 이온화경향을 비교하는 경우에는 같은 조건하에서 살펴야 한다. 이런 이유 때문에 이온화경향을 정량적으로 살피는 경우에는 액체에서의 금속(M)/금속양이온(M)계의 표준전극전위 (M/M)의 크기를 비교하여 그 서열을 정한다. 이 값(부호도 포함시킨다)이 작을 수록 이온화경향이 크다. 의 크기를 결정하는 요인은 금속의 승화열, 금속원자의 이온화에너지(이온화퍼텐셜), 금속양이온에서의 용매화(溶媒和)에너지이며, 승화열 및 이온화에너지가 작을수록, 또는 용매화에너지가 클수록 이온화경향은 크다. 이온화서열에서는 앞에 있는 금속일수록 이온화경향이 크다(즉 전자를 잃고 산화되어 이온으로 되기 쉽다). 그러므로 이온화서열에서 앞에 있는 금속을 뒤에 있는 금속(즉 앞의 것보다 이온화경향이 작은 금속)의 용액에 담그면, 이온의 치환반응이 일어난다. 예컨대 아연과 구리, 구리와 은 사이에서는 다음과 같이 이온이 치환된다.

 

ZnCu→Zn＋Cu

Cu＋2Ag→Cu＋2Ag

 

마찬가지 반응으로 묽은산에서 수소이온이 금속이온으로 치환되면, 수소기체가 발생한다. 예컨대 아연을 묽은염산이나 묽은황산에 넣으면, 아연의 이온화경향은 수소보다 크므로 아연은 이온화되고 수소는 기체로 되어 방출된다.

Zn2H→Zn＋H ↑

 

이러한 현상을 일반적으로 간추리면, ＜수소보다도 이온화경향이 큰 금속은 묽은산에서 이온화되어 용해되며, 그 결과 수소기체가 발생한다＞고 할 수 있다. 반대로 일반적으로 ＜수소보다도 이온화경향이 작은 금속은 이온화되지 않으므로 묽은산에는 용해되지 않는다＞고도 할 수 있다. 그러나 금속이 산에 의해 산화되는 경우에는, 이온화경향과 관계없이 용해된다.