• 제목/요약/키워드: 화학평형상태

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합성 슈워트마나이트의 용해도 (The Solubility of Synthetic Schwertmannite)

  • 박미선;유재영
    • 한국광물학회지
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    • 제14권1호
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    • pp.21-30
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    • 2001
  • 투석을 이용한 투석법과 투석을 이용하지 않은 평형 실험을 통해 슈워트마나이트를 합성하였다. 이 합성실험 동안 일정시간 간격을 두고 합성 용액 시료와 합성괸 침전물 시료를 채취하였으며, 이러한 시료들에 대해 X-선 회절 분석(XRD), 시차열분석(DTA), 원자흡수분광분석(AA), 유도결합 플라즈마 원자방출분광분석(ICP-AES), 이온크로마토그래피(IC)분석 등을 실시하였다. 컴퓨터 프로그램 MINTEQA2를 이용하여 분석된 합성용액의 화학조성으로부터 침전물과 공존하는 용액 내 각 화학조성으로부터 침전물과 공존하는 용액 내 각 화학종의 분포와 활동도를 계산하였다. 연구 결과 투석법을 이용하여 합성을 하면 비평형 상태를 유지하게 되므로 순수한 슈워트마나이트의 용해도를 얻고자 할 때는 투석을 이용하지 않은 합성법을 수행하여야 하는 것이 밝혀졌다. 투석을 이용하지 않은 합성 실험 결과 슈워트마나이트 침전후 72시간이 경과한 후에 평형상태에 도달함이 확인되었다. 평형상태일 때 순수하게 합성된 슈워트마나이트의 용해도 상수 pKs는 $-6.11\pm$1.16의 값을 갖는 것으로 나타났다. 순사한 슈원트마나이트의 분석된 화학조성으로 계산된 화학식은 $Fe_{8}$ /O sub 8/ (OH)$_{4.16}$ ($SO_4$)$_{1.92}$ .$6.74H_2$O, $Fe_{8}$ /O$_{8}$ (OH)$_{4.18}$ ($SO_4$)$_{ 1.91}$.$6.89H_2$O이다.

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고등학생들의 화학반응속도 개념과 화학평형 개념간의 상관관계 (The Correlation between Concepts on Chemical Reaction Rates and Concepts on Chemical Equilibrium in High School Students)

  • 박국태;김경수;박광서;김은숙;김동진
    • 대한화학회지
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    • 제50권3호
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    • pp.247-255
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    • 2006
  • 이 연구의 목적은 고등학생들의 화학반응속도 개념과 화학평형 개념을 조사하여 이들간의 상관관계를 알아보고자 하는 것이었다. 연구대상은 경기도 K시 소재의 인문계 고등학교 자연계열 3학년 학생 120명이었다. 이 연구를 위하여 화학반응속도와 화학평형에 관한 학습내용에서 서로 관련이 있는 것들을 선정하여 개념 검사지를 개발하였고, 문항별 응답 내용을 분석하였다. 연구결과, 화학반응속도에 관한 객관식 문항에 대한 정답률은 높게 나타났으나, 응답 이유를 묻는 문항에 대한 정답률은 상대적으로 낮아서 화학반응속도에 대한 과학적 개념 형성이 잘 되어 있지 않음을 알 수 있었다. 대부분의 고등학생들은 정반응 속도에 관한 문항의 정답률은 높았으나 역반응 속도에 관한 문항의 정답률은 낮았다. 화학평형에 관한 개념의 형성 정도에 있어서는 한쪽 반응만 생각해도 이해할 수 있는 평형개념에 대한 정답률은 높게 나타났으나 정반응과 역반응을 동시에 생각해야 하는 문항에 대한 정답률은 낮게 나타났다. 고등학생들의 화학반응속도 개념과 화학평형 개념간의 상관관계에서 전체적인 상관관계가 다소 높은 것으로 나타났다. 특히, 역반응에 관한 화학반응속도 개념이 부족한 고등학생들은 화학평형이 동적 평형 상태라는 것을 잘 이해하지 못하는 것으로 나타났으며, 화학반응 메커니즘을 충돌론으로 잘 이해하지 못하는 고등학생들은 농도와 촉매가 화학평형 이동에 미치는 영향에 대한 이해도 부족한 것으로 나타났다. 그리고 농도와 촉매에 관련된 화학반응 개념과 화학평형 개념간에 상관관계가 있으나 낮은 것으로 나타났다. 따라서 화학평형의 선개념으로 중요한 부분인 화학반응속도에 관한 과학적 개념형성이 화학평형에 대한 오개념을 줄일 수 있는 방안이 될 수 있다. 그리고 한쪽 반응에만 국한된 화학반응속도에 관한 교수-학습 방법은 동적 평형과 관련된 화학평형 개념 형성에 어려움을 초래하므로, 화학반응속도론에 근거하여 정반응과 역반응을 모두 언급할 수 있도록 하는 교수-학습 방법을 개발하여 학습지도하는 것이 화학평형 개념 형성에 효과적일 것이다.

과학고등학교 학생의 화학 전지에 대한 이해 분석: 분자적 수준의 미시적 관점에서 화학 평형과 연계하여 (Science High School Students' Understandings on Chemical Cells : In Relation to Chemical Equilibrium from the Microscopic Viewpoint at Molecular Level)

  • 김현정;홍훈기
    • 대한화학회지
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    • 제56권6호
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    • pp.731-738
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    • 2012
  • 이 연구의 목적은 과학고등학교 학생들을 대상으로 설문지 조사와 면담을 통해 화학 전지에 대한 개념 이해를 분자적 수준의 미시적 관점에서 화학 평형과 연계하여 분석하는 것이다. 과학고등학교 학생들은 전극을 전해질에 담그자마자 전극의 금속이 산화되는 반응과 금속 이온이 환원되는 반응이 동시에 일어난다는 것과 화학 전지의 화학 평형 상태를 고르는 것에 대한 이해는 높았다. 그러나 전극과 전해질 사이에서 일어나는 상호작용을 미시적 관점으로 이해하는 데는 어려움을 겪고 있어, 화학 전지에서의 전위차 발생, 전자의 흐름, 반쪽 전지의 전위 측정, 산화전극과 환원전극 사이의 전지 전위값 계산하기 등에서는 어려움을 겪었다.

Ni(II)-$N_4$ 착이온의 낮은 스핀상태 ($D_{4h}$)와 높은 스핀상태 ($O_h$)간의 평형 ($N_4$ : 2,12-dimethyl-3,7,11,17-tetraazabicyclo-11,3,1-heptadeca-1(17),2,11,13,15-pentaene) (Equilibria between Low-spin State ($D_{4h}$) and High-spin State ($O_h$) of the Ni(II)-$N_4$ Complex Ion ($N_4$ : 2,12-dimethyl-3,7,11,17-tetraazabicyclo-11,3,1-heptadeca-1(17),2,11,13,15-pentaene))

  • 박유철;변종철;유만수
    • 대한화학회지
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    • 제33권6호
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    • pp.607-613
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    • 1989
  • 물, 아세토니트릴, 아세톤 및 니트로메탄에서 Ni(II)-tetraamine 착물(tetraamine=2.12-dimethyl-3,7,11,17-tetraazabicyclo-11,3,1-heptadeca-1(17)2,11,13,15-pentaene)의 화학평형을 분광광도법을 이용하여 각각 관찰하였다. Ni(II)-tetraamine 착이온의 낮은 스핀($D_{4h}$) 구조와 높은 스핀($O_h$)구조간의 평형이 물, 아세토니트릴, 아세톤 용액에서는 나타났지만 니트로메탄 용액에서 나타나지 않았다. 평형상수와 반응엔탈피 및 반응엔트로피는 착물의 전자스펙트럼에 대한온도의 영향을 분석하므로써 결정하였다. $O_h$ 구조인 triplet 화학종의 형성은 발열과정으로 나타났었다. $D_{4h}$$O_h$간의 평형에 대한 용매와 전해질의 영향은 용매의 유전상수와 반응엔트로피로 설명할 수 있었다.

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평형상수를 이용한 액체로켓 추진제의 화학반응 수치연구 (Numerical Study of Chemical Reaction for Liquid Rocket Propellant Using Equilibrium Constant)

  • 장요한;이균호
    • 한국항공우주학회지
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    • 제44권4호
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    • pp.333-342
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    • 2016
  • 액체로켓 추진시스템은 액체 추진제와 액체 산화제의 화학반응을 통해 추력을 발생하는 방식으로써 우주발사체 및 인공위성을 포함한 우주비행체에 광범위하게 적용되고 있다. 일반적으로 사용되는 액체로켓 추진제로는 모노메틸하이드라진/사산화이질소, 액체수소/액체산소 및 RP-1/액체산소 조합 등이 있다. 본 연구의 목적은 액체로켓 추진제의 열화학적 반응을 수치적으로 분석함으로써, 이를 통해 궁극적으로 액체로켓엔진의 설계와 성능에 필요한 유용한 정보를 예측하고자 하는 데 있다. 이를 위해 앞서 언급한 3가지 조합의 연료와 산화제에 대하여 연소반응 후 화학평형상태에 도달했을 때 주요 요소평형반응들의 평형상수 값들을 이용해 최종 생성물의 성분과 화학조성을 계산하였고 그 결과를 이용해 단열화염온도와 로켓성능변수인 비추력을 예측하는 연구를 진행하였다.

화학평형을 이용한 가스화기 모델링에 관한 연구 (A study on the Gasifier Modeling using a Chemical Equilibrium)

  • 정근모;임태훈;오인환;박명호
    • 에너지공학
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    • 제2권3호
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    • pp.276-284
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    • 1993
  • 분류층 가스화기를 대상으로하여 석탄가스화 복합발전 시스템을 위한 가스화반응 모델링을 수행하였다. 가스화기 내에서의 가스화반응은 화학평형상태에 있다고 가정하여 Gibbs 자유에너지 최소화법을 이용하였다. 물질수지와 열수지를 동시에 고려한 모델링 결과와 실제 가스화기 실험자료를 비교하여 모델의 신뢰성을 확인하였다. 이를 토대로 가스화기에 공급되는 산화제의 양이 평형조성에 미치는 영향과 가스화기의 온도, 그리고 석탄종류가 가스화반응에 미치는 영향에 대해 알아보았다.

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광진단을 통한 플라즈마 공정 상태 변동 메커니즘 분석 (Analysis on Variation Mechanism of the Plasma Process Using OES)

  • 박설혜;김곤호
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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    • pp.31-31
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    • 2011
  • 식각, 증착 등의 플라즈마 활용 공정에서 공정 결과들이 예상치 못한 편차를 보이거나 시간에 따른 공정 결과의 드리프트가 발생하는 등의 문제는 공정 수율 향상 뿐 아니라 공정 결과 생산하게 되는 제품의 성능을 결정짓는다는 점에서 중요하다. 그 결과 공정의 이상이 발생 되는 것을 감지하기 위한 다양한 장치 및 알고리즘들이 등장하고 있으나, 현재 공정 상태 변화를 진단하는 것은 공정 장치에서 발생된 신호 변동을 통계적으로 처리하는 수준에 머무르거나 플라즈마 인자들의 값 자체를 진단하는 정도에 그치고 있다. 본 연구에서는, 향후 물리적 해석을 기반으로 한 공정 진단을 위한 알고리즘을 세우는 것을 목표로 하여 공정 결과에 민감하게 영향을 주는 플라즈마 내부 전자의 열평형 상태의 미세한 변동을 감지하고 이를 통하여 공정 결과에 영향을 주게 되는 장치 내 물리적, 화학적 반응들의 변동 메커니즘을 이해하고자 하였다. 외부에서 감지하기 힘들기 때문에 장치 상태에 변동이 없는 것으로 보이지만 실제로는 변동하고 있는 플라즈마의 미세한 상태 변화를 보여줄 수 있는 물리 인자로는 잦은 충돌로 인하여 빠르게 변동에 대응할 수 있는 전자들의 열평형 특성을 살펴보는 것이 적합하다고 판단하여 광신호를 통해 전자 에너지 분포함수를 진단할 수 있는 모델을 수립하였다. 이 모델의 적용 결과를 활용하면 전자들의 열평형이 주변 가스 종의 반응율 변동에 주게 되는 영향을 해석할 수 있다. 실제로 ICP-Oxide Etcher 장치에서 장치 내벽 오염물질 유입 및 공정 부산물의 장치 내 잔여로 인하여 식각율로 표현되는 공정 결과에 최대 6%의 편차가 발생하게 되는 메커니즘을 해석할 수 있었다.

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폴리(비닐 아세테이트)의 산촉매 가수분해 반응 (Acid-Catalyzed Hydrolysis Reaction of Poly(vinyl acetate))

  • 박상수;윤희숙
    • 폴리머
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    • 제29권3호
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    • pp.304-307
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    • 2005
  • 산을 촉매로 한 물/초산용액에서의 폴리(비닐 아세테이트) 가수분해반응을 $35^{circ}C$에서, 물과 초산치 비율을 달리한 두 용액 조성에서 연구하였다. 반응시간에 따른 비닐 아세테이트(VAc)와 비닐 알코올(VA) 단량체 몰분율을 NMR로 측정하였고, 반응이 평형에 도달한 후의 화학평형상수($K_{eq}$)를 화학평형상태에서의 VAc와 VA의 몰분율을 이용하여 결정하였다. 화학평형에서의 VAc 몰분율이 0.78(${\pm}0.01$)이었을 때 $K_{ef}$는 0.76(${\pm}0.01$)이었고, VAc 몰분율이 0.57(${\pm}0.02$)일 때 0.69($\{pm}0.01$)이었다. 가수분해반응은 가성 1차 반응을 따랐으며, 반응속도상수는 $3.4{\times}10^{-6}/sec$이었다.

펨토초 적외선 분광법

  • 김성흔;임만호
    • 광학과기술
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    • 제8권3호
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    • pp.18-25
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    • 2004
  • 왜 펨토초 적외선 분광법인가\ulcorner 분광학이란 빛과 물질의 상호작용을 이용하여 물질에 대한 정보를 얻어내는 학문이다. 평형상태에 있는 물질을 구성하는 분자의 성질을 얻어내기 위해서는 보통의 분광학이 이용되지만 변화하거나 움직이고 있는 분자의 특성을 밝혀내기 위해서는 시분해 분광법이 주로 사용된다. 분자의 변화를 수반하는 화학적 변화는 거시세계에서는 상상을 초월할 정도로 매우 빨리 일어난다. (중략)

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