양이온 계면활성제인 cetyltrimethyl ammonium bromide(CTAB)를 첨가함에 따라 4-biphenyl acetate ($BPA^-$) 음이온의 202nm band의 흡광도 변화를 측정하여 CTAB의 CMC를 구하였다. 또한 $30^{\circ}C{\sim}70^{\circ}C$의 온도범위에서 CTAB의 미셀화 과정에 수반되는 열역학적 파라미터를 구하였다. 이 온도범위에서 CTAB의 미셀화 자유에너지는 음의 값을 나타내며 미셀화 엔트로피(${\Delta}S^{\circ}m$)는 큰 양의 값을 나타내고 있다. CTAB의 미셀화 과정은 자발적인 상전이(phase transition) 현상임을 알 수 있었다. $300MHz\;H^1-NMR$ 자료로부터 $BPA^-$ 음이온의 CTAB 미셀내의 배향을 알 수 있었다. $BPA^-$ 음이온의 방향족 기가 CTAB 미셀내의 palisade layer까지 침투하여 혼합 미셀을 형성함을 알 수 있었다.
Benzyl benzenesulfonate와 피리딘의 반응속도를 아세톤 용매중에서 20∼$40^{\circ}C$ 및 1∼2000 bars에서 전기전도도법으로 측정하였다. 반응속도는 온도 및 압력이 증가함에 따라 증가하였다. 이 반응의 활성화엔탈피$({\Delta}H^{\neq})$, 엔트로피$({\Delta}S^{\neq})$ 그리고 활성화부피$({\Delta}V^{\neq})$를 구하였다. 이 반응에서 압력변화에 대한 $({\Delta}H^{\neq})$와 $({\Delta}S^{\neq})$사이에 등속관계가 성립하였으며 등속온도는 $342^{\circ}K$였다. 이상의 결과로 본 반응은 전이상태에서 $C{\cdots}N$ 결합형성이 주로 반응속도를 결정하는 $S_N2$ 반응 메카니즘으로 진행된다는 것을 알았다.
수치해석적으로 열교환기의 열성능 평가를 하기 위하여는 온도, 압력, 비체적, 엔탈피, 엔트로피 등의 열역학적 성질들의 수치값을 필요로 한다. 그러나 열역학적 성질들 사이의 관계를 나타내는 증기표나 선도를 수치 해석에 직접적으로 이용할 수는 없기 때문에 모델링하여야 한다. 본 연구에서는 2차 스플라인 보간법과 비교함으로써, 물의 과열증기 모델링에 신경회로망의 적용 가능성을 검토하였다. 신경회로망은 온도와 압력 2개의 노드로 구성된 입력층, 각각 15개와 25개의 노드로 구성된 2개의 은닉층, 비체적, 엔탈피, 엔트로피 등 3개의 노드로 구성된 출력층으로 이루어 진다. 스플라인 보간법에는 2차 다항식을 사용하였다. 소구간으로 구성된 스플라인 보간법과 비교하여 신경회로망은 훨씬 더 많은 데이터에 대하여 작은 백분율 오차를 보여 주었으며, 이 결과로부터 신경회로망이 과열증기의 열역학적 성질들을 모델링하는데 아주 강력한 방법이 될 수 있음을 확인하였다.
입상활성탄에 대한 erythrosine의 흡착특성을 초기농도, 접촉시간 및 흡착온도를 변수로 하여 회분식실험을 통하여 조사하였다. Erythrosine에 대한 흡착동력학적 연구는 298 K에서 초기농도가 100, 250, 500 mg/L인 에리스로신 수용액에 대해 수행하였다. 흡착공정은 유사이차속도식에 잘 맞았으며 유사이차속도상수(k2)는 에리스로신의 초기농도가 높을수록 감소하였다. 에리스로신의 평형흡착관계는 298~318 K의 온도범위에서 Freundlich 등온식이 잘 적용되었다. 흡착자유에너지변화(${\Delta}G^o$), 엔탈피변화(${\Delta}H^o$), 엔트로피변화(${\Delta}S^o$)를 계산하여 본 결과, 표준자유에너지 변화량이 -3.72~-9.62 kJ/mol로 자발적인 공정임을 알았다. 엔탈피변화량이 양의 값을 나타내어 활성탄에 대한 에리스로신 염료의 흡착이 흡열반응임을 알 수 있었다.
상변화 물질을 취급하는 수치해석에서는 온도, 압력, 체적, 엔탈피, 엔트로피 등의 열역학적 성질들의 수치값이 필요하다. 그러나 열역학적 성질들은 증기표나 선도 등의 형태로 주어지기 때문에 그대로 이용할 수는 없고 모델링하여 사용하여야 한다. 본 연구에서는 2차 스플라인 보간법과 비교함으로써, 과열증기의 모델링에 신경회로망의 적용 가능성을 검토하였다. 신경회로망은 온도와 압력, 2개의 입력에 대하여 비체적, 엔탈피 및 엔트로피, 3개의 출력을 얻을 수 있도록 입력층, 은닉층 및 출력층으로 구성되었다. 스플라인 보간법은 2차 다항식을 사용하였으며, 주어진 압력에 대한 소구간의 온도에 적용하였다. 신경회로망 모델링은 많은 출력 범위에서 2차 스플라인 보간법보다 우수한 백분율 오차를 보였으며, 이 결과로부터 과열증기 모델링에 신경회로망이 아주 강력한 방법임을 확인하였다.
디옥소우라늄(VI) (우라닐) 이온과 질산 이온과의 상호작용을 산소-17 핵자기공명분광법으로 연구하였다. $UO_2NO_3{^+}$의 우라닐 산소 원자(이후 우라닐 산소)의 산소-17 공명신호는 우라닐 이온의 그것보다 낮은 자기장에서 나타났다. $UO_2NO_3{^+}$의 안정도상수를 5, 15, 25, $35^{\circ}C$에서 질산 이온 농도에 따른 산소-17 화학적 이동의 변화로부터 구했으며, 그 값은 이온강도에 따라 달랐다. 안정도상수의 온도 의존성으로부터 계산한 열역학적 파라미터는 다음과 같다: ${\Delta}H=-(27.2{\pm}1.7)kJ\;mol^{-1}$와 ${\Delta}S=-(110{\pm}7)JK^{-1}mol^{-1}$. 우라닐 이온과 여러가지 음이온의 배위자와의 1:1 착물형성 반응에 대한 엔탈퍼와 엔트로피 사이에는 직선관계가 있었다.
본 연구에서는 Peng-Robinson 상태 방정식을 기본으로 하여 먼저 단일 성분의 냉매에 대한 열역학적 물성치를 구한 뒤 그 정확도를 검증하고, 동일한 형태의 상태식 과 적절한 혼합 법칙을 통해 혼합냉매의 기액 평형 상태와 냉동 및 열펌프 사이클 해 석에 필요한 엔탈피와 엔트로피 등의 열역학적 물성치를 추산하고자 한다.단일 성 분의 냉매로서는 R13B1, R22, R12, R152a, R114를 택하였고, 혼합냉매로서는 앞의 단 일성분 냉매를 혼합한 것 중에서 그 기초적인 실험 자료가 아미 알려진 R13B1/R114, R22/R114, R12/R114 R152a/R114, R13B1/R152a 및 R13B1/R12를 택하였다. 이는 추후 상이한 냉매를 단일식으로 나타낼 수 있는 대응상태의 원리를 사용한 열물성 계산의 기반이 될 수 있을 것이다.
니트로벤젠용액내에서의 i-브롬화프로필의 용해도를 10, 19, 25$^{\circ}C$에서 브롬화갈륨이 있을때와 없을때에 각각 측정하여 보았다. 브롬화갈륨이 존재할때에는 용액내에서 i-브롬화프로필과 브롬화갈륨의 1 : 1 complex, i-C$_3$H$_7Br{\cdot}GaBr_3$가 형성된다. 이 complex형성의 instability constant K는 다음식으로 계산된다. i-C$_3$H$_7Br{\cdot}GaBr_3$${\rightleftharpoons}$ i-C$_3$H$_7$Br + $\frac{1}{2}$$Ga_2Br_6$. 또한 이 complex의 해리에 대한 엔탈피, 자유에너지 및 엔트로피도 산출하였다. 따라서 브롬화갈륨과 각 브롬화알킬간의 complex형성의 안정도를 비교 검토한 결과 이들 브롬화알킬의 carboniumion의 안정도와 직접적인 관계가 있다고 본다.
친핵치환반응 ([Pd(ONN)Cl] + Y$^-\;{\rightleftharpoons}$ [Pd(ONN)Y] + Cl$^-$ ; Y = SCN$^-$, CN$^-$, N$_3^-$, imidazole, pyridine)속도를 25 ~ 45$^{\circ}C$ 범위에서 분광광도법으로 측정하였다. 친핵체의 반응성상수, n$_{Pd}^{\circ}$를 계산했으며 그 값은 CN$^-$ > SCN$^-$ > N$_3^-$ > Imidazole > Pyridine의 순서였다. 활성화엔탈피(${\Delta}H^{\neq}$)는 작은 양(+)의 값을, 활성화엔트로피(${\Delta}S^{\neq}$)는 큰 음(-)의 값을 가졌다. 이 결과로 보아 이 착물의 친핵 치환반응은 회합(A) 메카니즘으로 진행됨을 알 수 있었다.
양이온성 계면활성제 (DTAB, TTAB 및 CTAB)에 의한 아닐린의 가용화현상을 연구하기 위하여 UV-Vis법을 이용하여 가용화상수(Ks)와 열역학 함수들을 계산하고 비교하였다. 그리고 이온염과 유기물의 첨가가 가용화상수에 어떠한 영향을 미치는지를 조사하였다. 또한 온도변화에 따른 Ks값의 변화를 계면활성제 종류별로 비교하고 분석하였으며, 가용화상수로부터 구한 여러 열역학적 함수를 비교하고 검토함으로써 아닐린의 가용화현상을 미시적으로 분석하고 해석하고자 하였다. 그 결과 양이온성 계면활성제에 의한 아닐린의 가용화현상에 대한 Gibbs 자유에너지와 엔탈피 변화 값은 모두 음의 값을 그리고 엔트로피 변화값은 모두 양의 값을 나타내었다. 가용화상수 값은 온도가 증가함에 따라 감소하고 계면활성제의 탄소사슬의 길이가 증가할수록 증가하였다. 이온염의 농도가 증가함에 따라 가용화에 대한 Gibbs 자유에너지값은 증가하다가 감소하는 경향을 보였다. 그리고 n-부탄올의 농도가 증가함에 따라 Gibbs 자유에너지는 계속 증가하는 경향을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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