1월22일-독일&프랑스여행13(학교방문2-화학샘 Frau Waitz 수업참관)

테르밋은 산화철분말과 알루미늄 분말의 3:1(무게) 혼합물이다. 반응시 이론상 2400'C의 열을 낸다.

주로 기차선로 용접, 군용 소이탄 등에 사용된다.

테르밋은 초강력 반응물질이며 고온의 열을 내면서 반응을 하는 것이다. 반응시 최소한 10~20m 정도의 안전거리를 두어야 한다.

또한, 테르밋을 반응시키는 용기와 바닥에는 물이 1ml라도 있으면 안된다. 이 물이 증기폭발을 일으켜 굉음을 내며 녹은 철이 사방으로 튈 가능성이 있다.

Fe₂O₃+2Al=Al₂O₃+2Fe+189100cal
또는 3Fe₂O₃+8Al=4Al₂O₃+9Fe+702500cal

1. Title : 산화와 환원

2. 수업방법  : 실험 및 분석 설명 방법

  지난 시간에 배운 내용을 확인하고 산화 환원 반응을 설명한 후에 두 가지 실험에 대해 설명하였다.

  테르밋 반응은 강력한 폭발 실험이므로 주의사항을 설명한 후에 학생들과 야외로 나가서 함께 실험을 하였다.

  그리고 다시 교실로 들어와 그 실험에 대해 분석하는 시간을 가졌다.

3. 수업내용 :

(1) 1차 실험- 산화·환원 반응

- 산화 : 산소와 결합, 수소 잃음, 전자를 빼앗김, 산화수 증가

- 환원 : 산소와 분리, 수소 얻음, 전자 얻음, 산화수 감소

     

         CuO + Zn →   Cu + ZnO

Zn(s) → Zn²+(aq) + 2e- : 산화 반응

Cu²+(aq) + 2e- → Cu(s) : 환원 반응

그러므로

Zn(s) + Cu²+(aq) → Zn²+(aq) + Cu(s)

아연은 산화구리를 환원시키고 산화한다. (환원제)

구리는 아연을 산화시키고 환원한다. (산화제) 

 아연금속이 산화되고 구리판이 환원 될 때 색이 변화한다. 구리판에 아연산화막으로 은색의 피막이 입혀지는 것이다.

은색이 된 것을 가열하면 다시 금색으로 변화한다. 구리판 표면에 도금된 아연과 구리판의 구리가 반응하여 다시 황동합금이 생기기 때문이다.

(2) 2차실험 - 테르밋 실험

알루미늄에 의한 산화 철의 환원을 설명한 후에 테르밋 반응 실험을 하였다.

알루미늄과 산화철의 분말을 동일한 양으로 혼함한 혼합물을 점화하면 3000도의 고온을 내므로 철이나 강의 용접에 사용한다.

  Fe₂O₃+2Al=Al₂O₃+2Fe+189100cal

 교실에서 간단한 설명과 안전 수칙을 설명하고, 바깥으로 나가 흙이 담긴 화분에 알루미늄과 산화철의 분말을 동일한 양으로 혼함한 혼합물을 놓고 가스 토치를 들고 점화하였다. 처음에는 잘 불이 붙지 않았다. 날이 추워 가스가 얼어있기 때문이었다.

부탄가스통을 좀 녹이려고 하는 순간 갑자기 불이 붙었다.

(3) 테르밋반응의 이용

자연상태의 철은 어디에서 볼 수 있을까에 대한 질문에서 이를 이용하는 방법에 대해 질문하였다.

산화철은 알루미늄에 의해 철로 환원되고 산화알루미늄으로 산화된다.

이를 이용하여 알루미늄을 이용한 녹제거 방법이 있다.

산화철이었던 금속이 테르밋 반응을 통하여 철로 변화한 것을 학생들끼리 돌아가면서 확인시켜주셨다.

학생들의 노트필기를 보는데 정말 글씨들을 다 잘 쓰고 필기도 열심히 하는 것을 볼 수 있었다.

필기시간이 무척 길다는 생각을 했는데 생각해보니 쓰는 동안 내용을 정리할 수 있다는 생각이 들었다.