당신의 과학 수업이 약간 느꼈다고 생각한 적이 있습니까? 화학을 흥미롭게 만드는 방법이 궁금하십니까? 이 간단한 실험은 일반적인 구리 동전을 변형시켜 눈 바로 앞에 매혹적인 화학 반응을 보여줍니다!

구리 동전 이은 질산염 용액에 배치되면 구리는은을 대체합니다. 이로 인해 반짝이는 금속은 층이 동전에 형성되며 용해 된 구리 이온으로 인해 용액이 점차 파란색으로 변합니다.

이 매혹적인 변화는 a의 전형적인 예입니다 단일 변위 반응¹, 산화 환원 (환원-산화) 반응으로도 알려져있다. 구리는은보다 더 반응성이 높은 금속입니다. 이것은 구리가 전자를 잃는 경향이 더 크다는 것을 의미합니다 (산화되는) 양성 이온을 형성합니다. 반면 에은 질산염 용액의은 이온 (AG⁺)은 전자를 얻을 준비가되어 있으며 (감소 함), 고체은 금속 (AG)으로 되돌아갑니다. 따라서 동전 표면의 구리 원자는 전자를 CDEC 용액의은 이온으로 포기합니다. 구리 원자 (현재 구리 이온) (cu²⁺)는 용액으로 녹아서 파란 색조를보기 시작합니다. 전자를 얻은은 이온은 고체은 원자가되어 구리 코인의 표면에 자신을 퇴적하여 아름다운 은빛 코팅을 만듭니다. 화학적 반응성에 의해 구동되는 직접 스왑입니다!

이 과정은 단순히 깔끔한 속임수가 아닙니다. 기본적인 화학 원리를 보여줍니다.

1. 반응성 시리즈 : 그것은 구리 가은보다 전기 화학 (또는 활동) 시리즈에서 더 높다는 것을 시각적으로 보여줍니다. 이 시리즈에서 높은 금속은 소금 용액에서 시리즈의 금속을 낮출 수 있습니다.
2. 산화 및 환원 :
   • 산화: 구리 동전은 전자를 잃습니다. Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e⁻
   • 절감: 용액으로부터의은 이온은 전자를 얻는다 : 2Ag⁺(aq) + 2e⁻ → 2Ag(s)
     전반적인 반응은 다음과 같습니다. Cu(s) + 2AgNO₃(aq) → Cu(NO₃)₂(aq) + 2Ag(s)
3. 눈에 보이는 변경 :
   • 구리 동전 (갈색-빨간색)은 흰색 흰색의 반짝이는 은색 퇴적물로 코팅되기 시작합니다.
   • 초기에 무색은 질산염 용액은 구리 (II) 이온 (cu²⁺) 형태로 파란색으로 변하기 시작합니다. 더 많은 구리가 용해됨에 따라 푸른 색의 강도가 증가합니다.
   • 시간이 지남에 따라, 충분한 구리가 존재하고 동전이 충분히 오래 남아 있으면, 은산이 두껍게되어 때로는 수지상 (나무와 같은) 구조를 형성하는 것을 볼 수 있습니다.

구리가 질산은 용액에서은을 대체하는 이유는 무엇입니까?

You might be wondering why this "metal swap" 실제로 발생합니다. 어떤 금속이 이온이되기를 원하는지에 관한 모든 것입니다!

구리가 더 반응하기 때문에 구리는은을 대체합니다. 이것은 구리가은에 비해 전자를 잃고 이온을 잃는 경향이 더 강하며, 이는 전자가보다 반응성이 높은 공급원으로부터 이용할 때 고체 금속으로 더 안정적이다.

이것에 대해 더 깊이 다이빙합시다.

전기 화학 시리즈 (활동 시리즈)

화학자들은 전자를 잃는 경향 (산화)에 따라 금속을 평가했습니다. 이 순위는 전기 화학 시리즈² 또는 활동 시리즈.

보시다시피, 구리 (Cu)는이 시리즈에서은 (AG) 위에 위치합니다. 이것은 구리가 이온 상태를 붙잡는 것보다 전자를 포기하기 위해 구리가 더 '열성적'이라는 것을 의미합니다. 구리 원자가 용액에서은 이온 (Ag⁺)과 접촉 할 때, 구리 원자는 전자를은 이온에 쉽게 기증 할 것이다.

전자 전달 세부 사항

1. 구리의 동기 부여 : 동전 표면에있는 각 구리 원자는 두 개의 전자를 잃어 Cuentl 이온이 될 수 있습니다. 무언가를 가져갈 수 있다면이 전자를 흘리는 것이 '더 행복'(이러한 조건에서 더 안정적).
2. 실버 이온의 기회 : 용액의 각 Agame 이온은 전자가 중성 Ag 원자 (고체은)가되도록 '찾고있다'.
3. 교환 : 구리 동전이 침지되면, 더 반응성이 높은 구리는 본질적으로 전자를은 이온으로 강제로 강제합니다. 구리는 cu²u가되어 용해되고, Ag ⁺는 Ag가되고 동전에 침전된다.

질산은과 덜 반응성있는 금속을 사용한다면 어떨까요?

구리 대신 금화 로이 실험을 시도해보십시오. 금 (au)입니다 더 적은 은보다 반응성; 활동 시리즈에서 더 낮습니다. 금은은보다 전자를 더 단단히 고정하기 때문에은 질산염 용액에서은 이온을 대체 할 수 없습니다. 따라서 금화를 질산은에 넣으면 아무 일도 일어나지 않을 것입니다. 이것은 상대적 반응성이 어떻게 핵심인지를 강조합니다.

구리 동전의은 코팅을 어떻게 더 오래 지속시킬 수 있습니까?

그 신선한은 코팅은 놀랍습니다. 그러나 당신은 그것이 섬세하고 쉽게 문지를 수 있음을 알 수 있습니다.

은 코팅을 더 오래 지속 시키려면 실험 전에 구리 동전이 매우 깨끗해 지도록하십시오. 코팅 된 코인을 매우 부드럽게 처리하고 내구성이 뛰어나려면 명확한 보호 래커를 적용하거나 전문 전기 도금 기술을 탐색하는 것을 고려하십시오.

이 실험에서 형성된은은 가루 퇴적물이며, 전문 전기 도금에서 얻는 것처럼 매끄럽고 강하게 결합 된 층이 아닙니다. 수명을 향상시키는 방법은 다음과 같습니다.

준비가 핵심입니다

• 철저한 청소 : 구리 동전은 매우 깨끗해야합니다. 모든 그리스, 산화물 또는 먼지는은이 잘 부착되는 것을 방지합니다.
  • 나는 보통 동전을 비누와 물로 씻는 것으로 시작합니다.
  • 그런 다음, 식초 나 레몬 주스와 같은 희석 된 산에 빠르게 담그면 표면 산화를 제거 할 수 있습니다. 나중에 증류수로 철저히 헹구고 완전히 말리십시오. 깨끗한 표면은보다 균일 한 반응을 허용합니다.

부드러운 취급

• 터치 최소화 : 은이 퇴적되면 최대한 손가락으로 코팅 된 표면을 만지지 마십시오. 피부의 오일과 마찰은 섬세한은 입자를 쉽게 제거 할 수 있습니다.
• 신중한 헹굼 : 반응 후, 코인을 증류수로 매우 부드럽게 헹구어 질산은 용액을 제거하십시오. 강한 물 흐름을 사용하지 마십시오.
• 공기 건조 : 동전 공기가 완전히 마르도록하십시오. 천으로 문지르지 마십시오.

보호 코팅

• 명확한 래커/바니시 : 완전히 건조되면 얇고 맑은 아크릴 래커 또는 바니시 코트를 뿌릴 수 있습니다. 이것은은을 공기로부터 보호하는 물리적 장벽을 만듭니다 (변색 할 수 있음). 가능한 경우 작은 지역에서 먼저 테스트하십시오.
• 전문 전기 도금 : 진정으로 내구성이 뛰어나고 고품질은 마감 처리를 위해이 가정 실험에 사용 된 방법은 이상적이지 않습니다. Inimaker에서 우리가 맞춤형 메달과 동전을 전문으로하는 전문 전기 도금은 전류를 사용하여보다 제어 된 공정을 포함합니다. 이것은 기본 금속과 도금 층 사이에 훨씬 더 강한 결합을 만들어 아름답고 탄력적 인 마감을 초래합니다. 이 실험은 원리를 보여 주지만 상업 도금은 수명을 보장합니다.

저장 조건

• 반 자극 백/상자 : 코팅 된 동전을 건조한 장소에 보관하십시오. 이상적으로는 안티 비 터쉬 백이나 밀봉 용기에 이상적으로 보관하여 은색 황 화합물로부터 보호를받을 수있는 대기 유황 화합물로부터 보호하십시오 (검은 색으로 변합니다).

이 조치를 취함으로써은 코팅 된 구리 동전의 아름다움을 더 오랫동안 즐길 수 있습니다.

이 실험을 할 때 안전 예방 조치가 있습니까?

화학 물질을 혼합하기 전에, 이와 같은 간단한 실험을 위해서도 안전은 항상 우선입니다!

예, 중요한 안전 예방 조치가 있습니다. 항상 안전 고글과 장갑을 착용하십시오. 질산은은 피부와 의류를 검은 색으로 얼룩지게 할 수 있으며 부식성입니다. 통풍이 잘되는 지역에서 일하고 특히 어린이가 참여하는 경우 적절한 성인 감독을 보장하십시오.

자세한 내용은 다음과 같습니다.

질산은 취급 (Agno₃)

• 더럽히는 것: 은 질산염 용액과 고체 결정은 빛에 노출되면 피부, 의복 및 작업 표면을 검은 색 또는 짙은 갈색으로 염색합니다. 이 얼룩은 피부에서 제거하기가 어렵습니다 (피부 세포가 흘리면 마모) 다른 재료에 영구적 일 수 있습니다. 장갑은 중요합니다!
• 신랄한: 피부와 눈에 화상을 입을 수 있습니다. 피부에 들어가면 물로 즉시 씻으십시오. 눈에 들어 오면 최소 15 분 동안 물을 철저히 헹구고 의학적 치료를 받으십시오.
• 독성: 섭취하면 독성이 있습니다. 음식과 음료를 피하십시오.

보호 장비

• 안전 고글 : 눈을 튀는 것을 막기 위해 필수적입니다.
• 장갑: 니트릴 또는 라텍스 장갑을 사용하여 손을 염색과 자극으로부터 보호하십시오.
• 실험실/앞치마 : 오래된 실험실 코트 또는 앞치마는 옷을 보호 할 수 있습니다.

작업 공간 및 절차

• 환기가 잘되는 지역 : 특히 대량 또는 더 많은 집중 솔루션을 사용하는 경우, 잘 통풍이 잘되는 방이나 멍청한 후드에서 작업하십시오.
• 클리어 작업 공간 : 작업 공간을 깔끔하고 혼란스럽게 유지하십시오.
• 식사 나 술 없음 : 실험을 수행하는 지역에서는 먹거나 마시지 마십시오.

적절한 처분

• 폐기물 질산염 용액은 배수구에 부어서는 안됩니다. 환경 문제이며 배관에서 다른 화학 물질과 반응 할 수 있습니다.
• 일반적으로, 당신은 용액에서은을 침전시켜 (예를 들어, 과도한 구리 또는 염화나트륨을 첨가하여 염화 은은을 형성함으로써) 그것을 여과합니다. 나머지 솔루션 인 크게 구리 질산염은 또한 지역 규정에 따라 특정 처리 지침을 가질 수 있습니다. 교사 또는 지역 유해 폐기물 처리 지침에 문의하십시오. 소규모 애호가 금액은 더 간단한 폐기 경로를 가질 수 있지만 항상 확인하십시오.

감독

• 이 실험이 학생 또는 젊은 애호가가 수행하는 경우 모든 안전 프로토콜을 준수하기 위해서는 성인 감독이 절대적으로 필요합니다.

이러한 안전 조치를 따르면이 매혹적인 실험이 안전한 실험임을 확인할 수 있습니다.

Inimaker와 함께 시연과 컬렉션을 높이십시오

구리 변형을은으로 보는 것은 화학을 실제로 보는 환상적인 방법입니다. Inimaker®와 함께 12 년 넘게 금속 장인 정신 사업을해온 사람으로서, 나는 금속 변환의 아름다움과 과학에 깊이 감사합니다.

고품질의 내구성이 뛰어난 시연 조각을 찾고 있거나 컬렉션에 독특한 아이템을 추가하려는 애호가를 찾고 있다면 전문적으로 제작 된 도금 동전을 고려하십시오. 예를 들어, 우리는 진정한은 또는 금으로 완벽하게 도금 된 멋진 구리 동전을 만들 수 있습니다. 이것들은 단순한 실험이 아닙니다. 그것들은 정밀하게 만든 화학 원리의 예를 지속하고 있습니다. 우리의 전문 지식을 통해 도금 두께를 제어하고 탁월한 접착력을 보장하여 교실이나 전시를 위해 반복적 인 취급에 충분히 아름답고 탄력적 인 작품을 만들 수 있습니다. 한 절반은 원래 구리를 보여주고 다른 하나는 이러한 개념을 생생하게 설명하기 위해 원래 구리와 완벽한은 (또는 금) 도금을 보여주는 맞춤형 디자인의 inimaker에서 생산 된 동전을 사용한다고 상상해보십시오. 우리는 복잡한 디자인, 레이저 조각을 통합하거나 아연 합금 또는 황동과 같은 재료를베이스로 사용할 수도 있습니다. 그러한 전문 품목이 필요하다면 언제든지 우리에게 연락하십시오. info@inimaker.com.

결론

구리 동전이 질산은을 만나면 구리의 높은 반응성으로 인해은 이온이 변위됩니다. 이로 인해 동전에 반짝이는은 코팅과 파란색 용액이 있으며 기본 산화 환원 반응을 아름답게 보여줍니다.