• 제목/요약/키워드: 이온 생성 과정

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원자와 이온 생성 과정의 외적표상 자료에 대한 중학생들의 이해도 탐색 (Investigation of middle school students' understanding of external representations for atom and ion-formation process)

  • 윤회정;방담이
    • 현장과학교육
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    • 제12권2호
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    • pp.164-177
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    • 2018
  • 이 연구의 목적은 원자와 이온 생성 과정의 표상에 대한 중학생들의 이해도를 파악하는 것이다. 이를 위하여 교과서에 제시되어 있는 원자와 이온 생성 과정의 표상을 선정하여 서술형 검사를 구성하였고, 원자와 이온 생성 과정에 대한 이해도를 추가적으로 파악하기 위한 선다형 검사를 개발하였다. 임의로 표집한 서울 시내 중학교 한 곳의 2학년 학생 237명을 대상으로 연구를 진행하였다. 원자의 구성 입자와 이온의 생성 과정을 나타낸 표상에 대한 학생들의 서술 내용을 분석한 결과, 교육과정에 제시된 성취기준과 관련된'원자에는 원자핵과 전자가 있다'와 '원자가 전자를 잃으면 양전하를 띠고, 전자를 얻으면 음전하를 띠게 된다'는 내용이 가장 높은 빈도로 나타났다. 또한 원자의 구성 입자에 대한 표상에 비하여 동적인 표상이 강화된 이온 생성 과정에 대한 표상에서는 현상 자체에 대한 서술보다 과정에 대한 서술 내용이 더 높은 빈도로 나타났다. 한편 학생들은 표상에 나타난 표면적인 정보를 위주로 서술하는 경향을 보였으며, 이로 인해 상황 특수적인 정보를 일반화하는 오류가 나타났다. 서술형 응답과 선다형 응답 내용을 비교한 결과, 선다형 검사에서 올바른 응답을 했더라도 관련 개념을 총체적으로 이해하고 있지 못하고 있는 학생들이 있음을 확인할 수 있었다. 연구 결과를 바탕으로 교육적 시사점을 논의하였다.

중금속 이온 존재하에서의 아스코르빈산 자동산화 과정에서 $O_2\bar{{\bullet}}$ 생성 (Formation of Superoxide Anion in the Autoxidation of L-Ascorbic Acid in the Presence of Heavy Metal Ions)

  • 김미옥
    • 한국식품과학회지
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    • 제33권3호
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    • pp.378-383
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    • 2001
  • 중금속 이온 존재 하에서 AsA 자동산화반응 과정에서의$O_2\bar{{\bullet}}$ 생성을 조사하기 위해, 수용액, 완충용액, 그리고 메탄올 용액 중에서 산소가스를 통기하면서 AsA 산화반응을 유도하였다. 우선, 수용액 및 완충용액 중에 SOD를 이용하여, $O_2\bar{{\bullet}}$로부터 생성되는 $H_2O_2$를 소거하기 위해 CAT를 첨가해서, SOD 무첨가의 경우와 비교하여 실험하였다. 그 결과, 수용액 중에서도 완충용액 중에서도 SOD가 $O_2\bar{{\bullet}}$를 소거하고, SOD의 존재에 따라 AsA 산화 반응이 억제되는 것이 밝혀졌다. 또한, 완충용액 중에서는 XTT를 가지고 $O_2\bar{{\bullet}}$ 생성을 재확인하기 위해, $O_2\bar{{\bullet}}$에 의한 XTT의 환원생성물인 formazan의 생성량이 470nm에서 흡수극대를 갖는 것을 확인한 후, AsA 산화반응 과정 중에 $O_2\bar{{\bullet}}$가 생성되는 것을 확인하였다. 이처럼, Fe(III)이온 및 Cu(II)이온이 존재하는 경우에도 비존재하의 경우와 마찬가지로 AsA 자동산화반응 과정 중에서 $O_2\bar{{\bullet}}$가 생성되는 것이 확인되었다. 또한, 메탄올 용액 중에서 Fe(III)이온 및 Cu(II)이온 존재하에서의 AsA 자동산화반응 과정에서의 $O_2\bar{{\bullet}}$ 생성을 조사하기 위해 NBT법을 이용하여 흡수극대 560nm에서 NBT의 환원생성물인 bule formazan을 측정하고,$O_2\bar{{\bullet}}$ 생성을 확인하였다. 반응개시로부터 15분이 경과하면서 반응액의 색변화를 눈으로 관찰할 수 있었으며, 560nm에서의 흡광도 측정치가 높아지는 경향을 나타내어 실험적으로 $O_2\bar{{\bullet}}$가 생성되는 것을 확인하였다. 또한, AsA 산화반응을 일으키는 과정에서 산소 농도의 증가에 따라 formazan 생성량이 증가한 사실과 AsA 농도의 증가에 따라 formazan 생성량이 낮아지는 경향을 보인 사실, 그리고, AsA 농도에 따른 분해율을 조사한 결과, 본 실험에 사용된 $50\;{\mu}M$의 AsA 농도에서는 분해된 양이 거의 변화가 없는 것으로 보아 NBT가 아닌 AsA 자동산화반응 과정에서 생성된 $O_2\bar{{\bullet}}$에 의해 formazan이 생성된 것임이 확인되었다. 한편, Fe(III)이온 및 Cu(II)이온 존재 하에서 $0.01\;{\mu}M$이하의 낮은 농도에서는 $O_2\bar{{\bullet}}$ 생성이 중금속 이온 비존재 하에서의 경우보다 유의적으로 높은 것으로 밝혀졌지만, 그 이상의 농도에서는 낮은 수치를 나타내었다 이상의 결과로 보아 수용성계에서 뿐 만 아니라, 비수용성계에서도 중금속 이온 존재 하에서의 AsA 자동산화반응에서의 $O_2\bar{{\bullet}}$ 생성이 시사되었다.

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Grignard 시약과 브로모벤질과의 반응에서 첨가전이 금속이온의 영향 연구 (Effect of Transition Metal Ion on the Reaction of Benzylbromide with Grignard Reagent)

  • 김정균;고영심;윤웅찬;김민숙
    • 대한화학회지
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    • 제37권2호
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    • pp.228-236
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    • 1993
  • Grignard 시약,CH_3$MgI와 브로모벤질과의 반응은 전자전달과정(SET)과 라디칼 이온쌍 중간체를 거쳐 생성되는 동종짝지음 생성물 bibenzyl을 주생성물로 이온성 공격에 의해 생성되는 교차짝지음 생성물, 에틸벤젠을 부생성물로 생성시키며 전이금속 불순물이 거의 제거된 순수 금속 Mg으로 CH_3$MgI을 제조하였을 때 그 비는 78:22이었다. 그러나 실험실용 금속 Mg을 사용하였을 때 그 비는 감소하여 67:33이었으며 이 비는 촉매량으로 첨가시킨 $FeCl_3$ 양의 증가로 더욱 감소되어 최고 20:80 비로 Fe 이온은 이온성 교차생성물, 에틸벤젠을 주생성물로 유도하였으며 이러한 반응결과는 좋은 수소원자주게로 디이소프로필 에테르를 디에틸 에테르 대신 용매를 사용하였을 때에도 큰 변화가 관찰되지 않았다. 이러한 관찰은 Grignard 시약과 유기할로겐 화합물이나 카르보닐 화합물과의 반응에서 촉매 양의 전이금속염이 전자전달과정 속도를 증가시켜 동종짝지음 이합체 생성물의 증가를 일으키는 보고와 반대의 경향을 보인다. 이러한 촉매량의 $FeCl_3$ 첨가가 CH_3$MgI의 이온성 공격의 증가와 그에 따른 교차짝지음 생성물의 증가로 유도하는 것은 브로모벤질과 반응 중 생성된 Fe 종과의 착화합물 형성에 의해 벤질탄소-브롬 결합이 CH_3$MgI의 탄소음이온 공격에 대해 반응성이 증가되는 것으로 설명하였다. 이러한 설명은 2-페닐-1-브로모에탄의 CH_3$MgI와의 반응연구에서 관찰된 반응성 결여가 뒷받침하고 있다.

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1,3-bisdicyanovinylindane 색소를 이용한 선택적 $Hg^{2+}$ 감지 특성

  • Kim, Su-Ho;Kim, Young-Sung;Kim, Sung-Hoon;Son, Young-A
    • 한국염색가공학회:학술대회논문집
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    • 한국염색가공학회 2009년도 제41차 학술발표회
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    • pp.19-20
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    • 2009
  • 최근 화학, 물리, 생명과학, 전기, 전자등의 다양한 분야에 활발하게 연구가 이루어지고 있는 초분자 화학은 선택적 분자인지를 위한 효율적인 골격구조와 나아가 다양한 계에 응용할 수 있다. 초분자 화학의 분자인지 과정의 특징은 일반적으로 수용체 (receptor 혹은 host)가 목표가 되는 기질 (substrate, analyte, 혹은 guest)에 대하여 선택적으로 식별하고 반응하는 것이다. 비공유 결합성 상호작용에 의하여 이루어지는 초분자 화학의 분자 인지 과정의 특징은 일반적으로 수용체 (receptor 혹은 host)가 목표가 되는 기질 (substrate, analyte, 혹은 guest)에 대하여 선택적으로 식별하고 반응하는 것이다. 이는 공유결합을 이용하는 분자화학과는 차별화 된 것이다. 수용체는 간단한 구조의 화합물 및 금속 이온들과 같은 기질과 가역적으로 상호 작용할 수 있는 착물을 형성한다. 최근들어 급격한 산업화가 진행되어 환경문제가 심각하게 대두 되어져 왔고, 그 중에서 특히 수은이나 카드뮴에 의한 질병, 납에 의한 중독 등 중금속에 의한 오염이 크게 나타남에도 불구하고, 현재 그러한 중금속을 검출함에 있어 많은 비용과 시간이 드는 문제점이 있다. 또한 우리에게 이로운 금속은 효율적 분석을 통해 환경계와 의료계에 많은 도움을 줄 것으로 사례되므로 화학센서 기술의 개발은 절실히 요구되어지고 있다. 이에 새로운 1,3-bisdicyanovinylindane 을 통해 $Hg^{2+}$ 금속의 감지 여부 알아보고, 그 특성을 파악하고자 한다. 1,3-indandion (2.18g, 14.9mmol), malononitrile (2.95g, 44.7mmol), ethanol 50ml를 20분간 상온에서 용해시킨다. 후에 sodium trihydrate acetate(3.05g)을 첨가한 후 5시간 동안 환류반응 시킨다. 이 과정에서 얻어진 용액을 필터과정을 통하여 에서 합성 반응 중에 생성된 불순물(1,3-dicyanovinylindane-1-one, monocondensation)을 제거한다. 필터과정을 통해 걸러진 미 반응 물질을 제�G 용반응욕액을 증류수(100ml)를 이용하여 희석시키고 난 후 염산을 이용, 산성화 시켜 고체 생성물을 얻어낸다. 이렇게 생성된 고체 생성물은 다시 필터 및 건조를 통하여 회색의 고체 화합물을 얻어낸다. 1,3-bisdicyanovinylindane과 금속이온에 대한 감응도를 확인하기 위하여 metanol/water(1:2)을 용매로 하여 금속이온의 농도를 변화시켜 발색특성을 살펴보았다. 본 색소화합물과 Hg2+에 대한 UV 흡광도 변화 적정결과와 그 화합물의 상태 살펴본 결과 금속이온이 0.2ml씩 더 참가되면서 색의 변화를 뚜렷하게 나타내었다. 반면 그 밖에 이온($Fe^{3+}$, $Ag^{2+}$, $Pd^{2+}$, $Zn^2$, $Fe^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Pb^{2+}$)은 UV 흡광도 변화가 적거나 변화 자체가 없었다. 하지만 과량의 $Fe^{3+}$, $Ag^{2+}$, $Pd^{2+}$는 색상 변화를 나타내었으며,이와 같은 흡광도 변화는 금속에 따라 약간의 차이가 있지만, 420nm를 등흡수점으로 하여, 580nm의 파장 영역에 있는 흡수 밴드의 세기는 감소하는 반면 400nm 파장 영역에 있는 흡수 밴드의 세기가 증가하였다. 1,3-bisdicyanovinylindane 화합물은 다양한 생물계 및 환경계에서 요구되는 micro mol에서 milli mol 농도 영역의 $Hg^{2+}$ 이온의 선택적이고 민감한 검출과 정량적인 분석에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

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축전식 탈염에서 전극반응에 의한 스케일 생성과 탈염성능에 미치는 영향 (Scale Formation by Electrode Reactions in Capacitive Deionization and its Effects on Desalination Performance)

  • 최재환;강현수
    • 공업화학
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    • 제27권1호
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    • pp.74-79
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    • 2016
  • 막결합 축전식 탈염(MCDI)의 운전과정에서 전극반응에 의한 경도물질의 스케일 생성이 탈염성능에 미치는 영향을 연구하였다. $Ca^{2+}$ 이온을 함유한 유입수에 대해 흡착 및 탈착과정을 반복하면서 사이클에 따른 유출수의 농도와 셀 전위의 변화를 분석하였다. 셀 전위가 약 0.8 V 이상에서 음극에서 수산화이온 생성반응이 시작되는 것을 알 수 있었다. 또한 전극반응으로 생성된 $OH^-$ 이온이 흡착된 $Ca^{2+}$ 이온과 결합하여 음극 탄소전극 표면에서 $Ca(OH)_2$ 스케일이 생성되었다. 스케일이 생성되면서 탄소전극의 전기저항이 증가하여 흡착량은 크게 감소하였다. 셀 전위를 1.5 V에서 운전한 경우 스케일의 영향으로 흡착량은 초기 흡착량의 58%까지 감소하였다.

트립토판 합성효소의 β반응속도에 미치는 일가양이온의 영향 (Effects of Monovalent Cations on the βReaction Kinetics of Tryptophan Synthase)

  • 김일;신혜자;임운기;김한도
    • 생명과학회지
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    • 제14권1호
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    • pp.17-20
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    • 2004
  • 대장균 트립토판 합성효소의 $\beta$반응의 빠른 속도 반응에 일가 양이온의 영향을 D56N과 D56G 잔기치환체를 대상으로 조사하였다. 일가 양이온을 처리하였을 때 생성되는 중간반응 생성물의 생성과 분해 속도가 영향을 받았다. 56번 자리 잔기치환체도 야생형에 비해 반응의 중간산물의 생성과 분해에 있어 모두 느린 속도를 보여주고 있다. 이들 잔기 치환체에 미치는 일가 양이온의 영향 또한 달라졌다. 이 결과는 대장균의 효소에서도 56번잔기가 이소조절에 관여하고 있고, 이 과정에서 일가 양이온들이 이소조절 리간드역할을 수행하는 것을 보여준다.

Ag 나노입자 분산유리 제조 및 결정특성평가 (Ag Nano particle dipersed glass fabrication & crystallographical properties)

  • 이용수;강원호
    • 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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    • 한국마이크로전자및패키징학회 2002년도 추계기술심포지움논문집
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    • pp.97-99
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    • 2002
  • 유리내부에 수십나노크기의 Ag 금속입자를 생성시키기 위한 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 규산염계 유리에 Ag와 Ce을 첨가하여 환원분위기에서 유리를 제조함으로서 Ce$^{3+}$ 를 유리내에 생성시킬 수 있었으며, 또한 레이저조사(irradiation)를 통하여 Ag+이온의 금속입자 환원을 도울 수 있었다. 또한 레이저 조사시간에 따른 금속입자의 변화를 관찰하고자 하였으며, 이와 같은 과정으로 생성된 금속입자함유 유리를 열처리함으로서 나타나는 열적특성을 평가하여 금속입자가 결정화과정에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 유리내에 존재하는 나노금속입자를 투과전자현미경 (TEM)을 통하여 확인하였으며, 시차주사열량분석법(DSC)을 통해 유리의 결정화거동을 평가하였다. 또한 Photo Luminescence 측정을 통한 유리내부의 Ce이온의 전자상태를 관찰하였다.

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기체방전에서 전자 Avalanche의 관측

  • 이동인
    • 전기의세계
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    • 제29권6호
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    • pp.349-353
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    • 1980
  • 본고에서는 기체중에서 전자의 전이과정을 관찰하기 위하여 많이 적용되어지는 방법에 대해서 기초적인 사항만 언급을 하였으나 이러한 technique를 사용함으로써 전하의 공간적인 분포상태를 파악할 수 있으며 avalanch의 전자나 이온의 이동으로 인하여 외부회로에 전류를 발생시키는데 이것은 amplifier와 oscilloscope에 의하여 측정을 할 수 있다. 또한 인가한 전계의 작용으로 전자가 양극으로 이동할 때 충돌전리작용에 의하여 새로운 전자를 생성할 뿐만 아니라 여기방사작용에 의하여 광자를 생성시킨다. 이러한 광자는 photomultiplier나 image-intensifier를 사용하므로써 감지할 수 있다. 이러한 결과로부터 우리는 전이현상의 기본적인 Data 즉 전자, 양이온 및 음이온의 이동속도, 전리계수 .alpha.와 부착계수 .eta.등을 유도할 수 있다.

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인산이온의 흡착에 의한 Apatite의 표면전위의 변화와 흡착 특성

  • 신학기
    • 한국환경과학회:학술대회논문집
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    • 한국환경과학회 2001년도 가을 학술발표회 발표논문집
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    • pp.149-150
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    • 2001
  • 질산, 인산, 불산을 페수처리한 슬러지를 가열함에 따라서 아파타이트 결정으로 발달하는 과정을 살펴보면 질산칼슘의 분해에 따라서 아파타이트가 생성되지만 HF는 분해되지 않고, 결정내에 잔류하고 있다는 것을 알 수가 있다. 따라서 $900^{\circ}C$에서 2시간 소성한 아파타이트를 물에 용출시킬 대 HF가 용출되어 나오므로 그 사용에 제한이 되고 있다. 이러한 현상을 방지하고, 양론적인 아파타이트를 제조하기 위하여 인산 이온을 흡착 시키고 $900^{\circ}C$에서 2시간 소성한 결과 불소이온은 대폭적으로 감소되었고, Ca/P의 몰비는 양론적인 1.67에 근접하였고, 이 조건에서 합성한 아파타이트는 중금속의 흡착, 인 및 COD의 흡착, 제거율이 우수하였다.

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수용액에서 브롬산 이온을 제거하는 방법 (Removal of BrO3- from aqueous solution)

  • 임헌성;김종혁;이석근
    • 분석과학
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    • 제24권5호
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    • pp.401-405
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    • 2011
  • 본 연구는 수용액 중의 발암물질로 규제되고 있는 브롬산 이온($BrO_3^-$)을 제거하는 방법에 관한 것이다. 브롬산 이온은 먹는 물의 정수 과정 중 브롬 이온의 존재 하에 오존 처리과정에서 생성되는 물질이다. 본 방법은 별다른 물리적 화학적 변화의 과정이 필요하지 않고, 활성알루미나를 이용하여 효과적으로 제거할 수 있어 먹는 물 등의 정수에도 유용하게 적용될 수 있다. 브롬산 이온 500 ${\mu}g$/L 농도의 용액을 표면 개질된 산성 활성알루미나를 사용하여 1~2 분 내에 95% 이상 제거하는 효과를 나타내었다.