어떤 온도에서 순수한 Cr과 Cr₂O₃가 공존하는 평형 산소 분압을 p₀라고 한다. 같은 온도에서 Cr의 활동도가 0.10인 합금과 순수한 Cr₂O₃가 공존하는 평형 산소 분압은 p₀의 약 몇 배인가? 반응은 4/3 Cr + O₂ → 2/3 Cr₂O₃로 한다.

정답: B. 약 22배

평형에서는 ΔG° = −RT ln K이며, K = a(Cr₂O₃)의 2/3제곱 ÷ (a(Cr)의 4/3제곱 × pO₂)입니다. 같은 온도라면 ΔG°도 K도 같으므로, a(Cr₂O₃) = 1일 때 a(Cr)의 4/3제곱 × pO₂가 일정해집니다. 따라서 pO₂ = p₀ × 0.10의 −4/3제곱 ≈ 21.5 p₀, 즉 약 22배입니다. 합금 속의 Cr은 활동도가 낮아진 만큼 산화되기 어려워져, 더 높은 산소 분압이 필요해집니다. 약 10배는 Cr의 계수 4/3을 1로 한 값이고, 약 100배는 계수를 2로 한 값입니다. 이처럼 합금 원소의 활동도와 산소 분압으로부터, 스테인리스강의 표면에서 어느 원소가 선택적으로 산화되는지를 판단할 수 있습니다.