• 한국결정학회지
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• 제8권1호
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• pp.6-14
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• 1997

제올라이트 X에 $Sr^{2+}$와 $K^+$ 이온이 교환된 $Sr_{31}K_{30}-X$와 $Sr^{2+}$와 $Tl^+$ 이온이 교환된 $Sr_{8.5}Tl_{75}$의 결정구조를 공간군 Fd3로 $21(1)^{\circ}C$에서 단결정 X선 결정학적 방법으로 해석하였다. 각각의 결정은 $Sr(ClO_4)_2$와 (K 혹은 Tl)$NO_3$의 몰 비가 1 : 5인 용액을 사용해서 흐름 법으로 5일 동안 이온 교환시키고 $360^{\circ}C$에서 진공탈수 시켜 두 결정을 얻었다. 이들 결정은 회절강도가 $I>2{\sigma}(I)$인 293개와 351개의 회절반사를 사용하여 최종오차인자가 $R_1=0.072,\;R_w=0.057$과 $R_l= 0.058,\;R_w=0.044$까지 각각 정밀화하였다. $Sr_{31}K_{30}-X$결정에서 $Sr^{2+}$ 이온과 $K^+$ 이온은 모두 다섯 개의 서로 다른 결정학적 자리에 존재하였다. 단위세포당 16개의 $Sr^{2+}$ 이온은 결정학적 자리 I인 D6R의 중심에 각각 위치하고 D6R 모두를 채우고 있다. 나머지 15개의 $Sr^{2+}$ 이온과 17개의 $K^+$ 이온은 큰 동공 속에 있는 결정학적 자리II에 위치하고 세 개의 산소이온이 이루는 평면에서 각각 $0.45{\AA},\;1.06{\AA}$ 큰 동공속으로 이동하여 위치하고 골조산소와 결합거리는 각각 $2.45(1){\AA},\;2.64(1){\AA}$이다. 13개의 $K^+$ 이온은 두 개의 다른 결정학적자리 III'에 위치하며 인접한 산소와의 결합거리는 각각 $2.88(7){\AA}$와 $3.11(10){\AA}$이다. $Sr_{8.5}Tl_{75}-X$에서는 $Sr^{2+}$이온과 $Tl^+$ 이온이 역시 다섯 개의 서로 다른 결정학적 자리에 위치한다. 약 8.5개의 $Sr^{2+}$ 이온은 결정학적 자리 I에 있으며, 15개의 $Tl^+$ 이온은 D6R의 3회 전축상의 소다라이트내에 있는 결정학적 자리 I'에 있다. 이 $Tl^+$ 이온은 골조산소와의 결합거리가 $2.70(2){\AA}$이며 세 개의 산소가 이루는 평면에서 $1.68{\AA}$ 소다라이트내로 이동하여 위치한다. 32개의 $Tl^{+}$ 이온은 결정학적 자리 II에 존재하고 있으며 산소와의 결합거리를 $2.70(1){\AA}$을 유지하면서 큰 동공속으로 $1.48{\AA}$ 이동하여 위치한다. 약 18개의 $Tl^+$ 이온은 결정학적 자리III에, 또 다른 10개의 $Tl^+$ 이온은 결정학적 자리III'에 존재하고 골조 산소와 각각 $2.86(2){\AA},\;2.96(4){\AA}$의 결합거리를 이룬다.

• 자원환경지질
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• 제34권1호
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• pp.13-23
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• 2001

김포, 장기 및 포항분지의 기저역암에 협재되는 벤토나이트에 대하여 X-선회절분석, 주사전자현미경 관찰, 중광물 분석, 화학 분석, 양이온교환능, 산소 및 수소 동위원소 분석을 이용한 광물학적 특성을 고찰하였다. 중광물 분석 결과 세 지역에서 모두 화산암에서의 특징인 깨끗한 결정면을 가지고 있는 저어콘과 인회석, 각섬석 및 흑운모가 산출되었는데, 천북역암의 시료에서는 외형이 심하게 변질되고 깨져있는 흑운모가 관찰된다. 주사전자현미경으로 각 시료를 관찰한 결과 감포와 장기역암 시료에서는 불석광물이 자생하고 있는 모습과 화산재의 탈유리질화 작용으로 생간 몬모릴로나이트가 honey-comb 구조를 보이는 등 속성작용의 증거가 관찰된 반면, 천북역암에서는 점토입자편(clay flake)들이 조밀하고 불규칙하게 엉켜 있는 모습이 쇄설성 기원임을 지시한다. 구조식을 구해본 결과 스멕타이트 그룹중 이팔면체에 해당하는 몬모릴로나이트이며 층간의 양이온은 대부분이 2가의 $Ca^{2+}$ 와 $Mg^{2+}$ 임을 알 수 있었다. 천북역암의 몬모릴로나이트 구조식에서, 팔면체에 들어있는 Fe의 산화상태를 나타내는 $Fe^{2+}/Fe^{3+}$ 비가 다른 시료보다 훨씬 적은 것은 몬모릴로나이트의 생성온도를 이용하여 생성당시의 퇴적두께를 계산했을 때, 천북역암에서의 시료가 929~963 m로 이는 야외에서의 층후인 530~580 m를 초과하고 있다. 이상의 결과 천북역암의 벤토나이트는 다른곳에서 화산회의 속성작용에 의해 형성된 후 지표에 노출되어 이동, 재 퇴적되었을 가능성을 높이 시사한다. 정제시료에 대한 주 원소분석과 미량원소분석 결과와 구조식의 자료를 이용하여 판별분석을 실시한 바, 세 분지의 시료는 구분이 가능하였다. 이는 이들의 기원이 되는 화산회의 성분과 퇴적환경의 차이에서 비롯된 것으로서, $TiO_{2}/Al_{2}O_3$비와 호정원소(compatible elements)의 함량이 천북역암에서 가장 높고, 불호정원소(incompatible element)의 함량은 상대적으로 적은 것으로, 천북 역암의 것이 상대적으로 염기성인 화산회에서 유래되었음을 알 수 있고, Fe의 경우 천북역암의 것이 주 원소분석에서나 구조식내에서 모두 3가가 우세한 것으로 보아 이의 산화 환경에 의한 영향이 판별에 있어서 큰 역할을 했음을 지시해 준다.

• 대한화학회지
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• 제37권2호
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• pp.191-198
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• 1993

$Cd^{2+}$ 이온으로 이온 교환된 제올라이트 A를 $750^{\circ}C$에서 $2{\times}10^{-6}$ torr의 진공하에서 탈수한 구조(a = 12.204(1) $\AA$)와 이 결정에 $250^{\circ}C$에서 12시간도안 약 0.1 torr의 Cs 증기로 반응시킨 구조 (12.279(1) $\AA$)를 $21^{\circ}C$에서 입방공간군 Pm3m를 사용하여 단결정 X-선 회절법으로 해석하고 정밀화하였다. 탈수한 $Cd_{6-}A$의 구조는 Full-matrix 최소자승법 정밀화 계산에서 I > $3{\sigma}(I)$인 151개의 독립반사를 사용하여 최종 오차인자를 $R_1=$ 0.081, $R_2=$ 0.091까지 정밀화 계산하였고, 이 결정을 세슘 증기로 반응시킨 구조는 82개의 독립반사를 사용하여 $R_1=$ 0.095 and $R_2=$ 0.089까지 각각 정밀화시켰다. 탈수한 $Cd_{6-}A$의 구조에서는 단위세포당 6개의 $Cd^{2+}$ 이온은 O(3)의 (111) 평면에서 소다라이트 동공쪽으로 약 $0.460\AA$ 들어간 자리에 위치하였다(Cd-O(3) = 2.18(2) $\AA$ and O(3)-Cd-O(3) = $115.7(4)^{\circ}$ 또 약 0.1 torr의 Cs 증기를 써서 $250^{\circ}C$에서 반응시킨 결정에서는 탈수한 $Cd_{6-}A$의 6개의 $Cd^{2+}$ 이온은 모두 Cs 증기에 의해 환원되고 세슘은 4개의 다른 결정학적 자리에 위치하였다. 3개의 $Cs^+$ 이온은 $D_{4h}$의 대칭을 가지고 8-링의 중심에 위치하였다. 단위세포당 약 9개의 $Cs^+$ 이온은 3회 회전축상에 위치하였다. 그 중 약 7개의 $Cs^+$ 이온은 큰 동공내의 3회 회전축상의 6-링에 위치하고 2개의 $Cs^+$ 이온은 소다라이트 동공내에 존재한다. 0.5개의 $Cs^+$ 이온은 큰 동공의 4-링과 마주보는 위치에 위치한다. 이 구조에서 제올라이트 골조의 음하전을 상쇄시키는데 필요한 단위세포당 12개의 $Cs^+$ 이온보다 많은 약 12.5개의 Cs 종이 존재한다. 즉 $Cs^0$가 흡착되었음을 알 수 있다. 또 관측한 점유수에서 두 종류의 단위 세포 배열 즉 $Cs_{12}-A$와 $Cs_{13}-A$가 존재함을 알 수 있다. 단위세포의 약 50%는 2개의 $Cs^+$ 이온이 소다라이트 동공내에서 6-링 가까이에 존재하고 6개의 $Cs^+$ 이온은 큰 동공내에서 6-링 가까이에 위치한다. 1개의 $Cs^+$ 이온은 큰 동공내에서 4-링과 마주보는 위치에 있다. 단위세포의 나머지 50%는 소다라이트 동공내에 2개의 Cs종이 위치하고 큰 동공내에 있는 8개의 $Cs^+$ 이온 중 2개의 $Cs^+$ 이온과 결합하여 선형의 $(Cs_4)^{3+}$ 클라스터를 형성하고 있다. 이 클라스터는 3회 회전축상에 놓여있고 소다라이트 동공 중심을 지나가고 있다. 모든 단위세포는 3개의 $Cs^+$ 이온이 D4h의 대칭을 가지고 8-링 중심에 위치하고 있다.