본문내용
1. 실험 개요
1.1. 실험 목적
본 실험의 주요 목적은 클로이드 및 클로이드 용액의 특성을 이해하고, 금, 은 나노 입자를 직접 합성하여 틴들 현상을 관찰하며, 입자의 크기와 표면 전하를 측정하는 것이다.""
구체적으로는 다음과 같은 세부 목적을 가지고 있다:
1) 클로이드 및 클로이드 용액의 특성인 졸과 겔, 엉김과 염석, 틴들 현상, 브라운 운동 등을 이해한다.
2) DLS 기법을 통해 합성한 금 나노 입자와 은 나노 입자의 크기를 측정하고 비교한다.
3) Zeta potential 측정을 통해 금 나노 입자와 은 나노 입자의 표면 전하 특성을 파악하고 안정성을 평가한다.
4) 금 나노 입자와 은 나노 입자 용액에 적색 및 녹색 레이저를 조사하여 틴들 현상을 관찰하고 비교한다.
이를 통해 금, 은 나노 입자의 특성을 종합적으로 분석하고 이해하는 것이 본 실험의 주된 목적이다.
1.2. 실험 원리
1.2.1. 콜로이드 개요
콜로이드는 지름이 1~1000nm 정도의 미립자가 기체나 액체 중에 분산된 상태를 말한다. 콜로이드 상태로 되어 있는 전체를 콜로이드 또는 교질이라고 하며, 콜로이드 용액은 콜로이드 입자가 분산되어 있는 액체이다. 분산되어 있는 입자 물질을 분산질, 분산의 매체 물질을 분산매라고 한다. 분산질은 용질과 다르게 녹지 않는다.
모든 구성 입자의 크기가 1마이크로미터보다 작으면 균일 혼합물이 되며, 한 종류 이상의 구성 입자의 크기가 수십 마이크로미터 이상이 되면 일반적으로 불균일 혼합물로 분류된다. 콜로이드는 균일 혼합물과 불균일 혼합물의 중간에 위치한다.
콜로이드 입자는 대전하고 있으며, 콜로이드 용액이 안정하게 존재하는 것은 콜로이드 입자가 같은 종류의 전하를 띠며 서로 반발하고 있기 때문이다. 콜로이드는 친수 콜로이드와 소수 콜로이드로 나뉜다. 친수 콜로이드는 친수성이 커 물 분자에 의해 수화된 상태로 안정하게 분산되어 있다. 소수 콜로이드는 친수성이 약하기 때문에 콜로이드 입자들끼리 뭉쳐 덩어리를 형성한다. 소수 콜로이드는 표면에 흡착된 이온이 물과 상호작용하여 콜로이드를 안정시킨다.
1.2.2. 졸과 겔
졸(sol)과 겔(gel)은 액체 안에 고체 입자가 분산된 콜로이드 상태를 의미한다. 졸은 고체인 콜로이드 입자가 분산되어 유동성을 지닌 액체 상태이며, 겔은 분산매가 적어 입자들이 서로 접촉하여 전체적으로 유동성이 낮아진 반고체 상태이다.
졸은 전분 용액, 계란 요리 등과 같이 고체 입자가 분산된 상태를 말한다. 고체 입자들이 분산매인 액체 속에서 안정적으로 유지되며, 전체적으로 유동성을 가진다.
반면 겔은 분산매인 액체의 양이 적어 입자들 간의 접촉이 많아진 상태이다. 이로 인해 전체적인 유동성이 감소하여 반고체 형태를 가지게 된다. 젤리, 묵 등이 겔의 대표적인 예이다.
따라서 졸은 고체 입자가 분산된 유동성 있는 액체 상태이며, 겔은 분산매가 적어 입자들이 서로 접촉하여 유동성이 낮아진 반고체 상태라고 할 수 있다.
1.2.3. 엉김과 염석
엉김은 콜로이드 용액에 작은 양의 전해질을 넣어 주면 콜로이드 입자가 중성이 되면서 가라앉게 되는 현상이다. 이때 이온의 전하량이 클수록 엉김 현상이 잘 일어난다. 이는 콜로이드 입자들이 전하를 띠고 있어 서로 반발하고 있기 때문에 안정하게 존재하는데, 전해질 이온이 콜로이드 입자의 전하를 중화시켜 입자 간 인력이 작용하게 되어 군집을 이루어 가라앉게 되는 것이다.
반면에 친수 콜로이드에 다량의 전해질을 넣어주면 응집이 일어나 앙금이 생기는데, 이를 염석이라고 한다. 이 과정에서도 전해질 이온이 콜로이드 입자의 전하를 중화시켜 입자들 간의 반발력이 감소하여 응집이 일어나는 것이다. 콩 단백질로 이루어진 콜로이드에 간수를 넣으면 두부가 되는 것도 염석의 한 예라고 할 ...
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