*용* 스토어 > 전체 자료

전체자료 18개

21세기 기후변동

우리가 살면서 오늘 날씨를 궁금해 하는 것은 당연한 일상생활이다. 그래서 일기예보를 수시로 본다. 하지만 일기 예보가 10번 맞다가도 1번 틀려버리면 사람들은 일기예보는 믿을 수 없다고 단정지어버리면서 또 일기예보를 본다. 날씨는 분명히 매일매일 , 심지어 매 시간마다 변한다. 그렇기 때문에 우리는 좀 더 정확한 날씨를 알고 싶어 하는 호기심이 생긴다. 그 점에서 ‘기후변동’이라는 책은 우리의 호기심을 풀어줄 수 있는 책이다. 이 책에서는 다소 화학적인 반응식이나 전문지식이 나왔지만 나에게는 더 좋은 흥미꺼리가 되었다.모든 형태의 시스템은 몇 가지 공통적인 특징을 가지고 있다. 그 중 가장 기본적인 특징은 시스템이란 상호작용을 하면서 서로 연관되거나 의존하는 여러 구성요소들이 모여 이루어진 하나의 집합체라는 것이다. 그리고 또 다른 특징은 역동적이라는 것이다. 이것은 시스템이 자신의 추진력과 자신의 내부 또는 외부에서 오는 충격에 대하여 끊임없이 대응한다는 것이다. 만약 지구가 하나의 시스템으로 인정된다면, 생태학자들이 사용하는 용어들로 그 기능과 과정을 설명할 수 있을 것이다. 지구 시스템의 에너지원, 즉 추진력은 태양복사와 아주 작은 양이기는 하지만 지구의 뜨거운 내부 중심부로부터 방출되어 나오는 열이다. 식물계는 지구 시스템의 일차 소화 기관이고 생각할 수 있다. 기후도 분명히 바로 이 경우에 해당하는 시스템요소중 하나이다.통상적으로 기후는 수십 년의 기간을 동해 관측된 평균 기상 조건을 말하며, 기온, 풍속, 강수 등의 특성으로 표현된다. 기후는 그 효과와 시간적 규모의 측면에서 매우 다양한 지구 시스템인 다섯 가지 권역에 의해 영향을 받는다. 대기권 (atmosphere), 생물권 (biosphere), 수권 (hydrosphere), 빙설권 (cryosphere), 토양권(pedosphere) 등이 있다.이 중 가장 급하게 변화하는 대기권은 낮 동안의 가열과 밤 동한의 냉각 같은 외부의 힘에 빠르게 대응한다. 대기권은 사람들이 가장 직접적으로 노출되절부터 길게는 수백 년에 이르는 기간 동안 기온과 대기 순환에 영향을 끼친다. 바다는 기후에 매우 중요한 요소로 지구에 도달하는 태양복사열의 상당 부분을 흡수한다. 빙설권은 그 권역을 이루는 물질의 성분이 아니라 물리적 특성에 의해 정의된다. 즉 평균 온도가 물의 어는 점 이하인 지구의 표면을 지칭한다. 눈과 얼음으로 덮인 육지나 바다는 태양복사 에너지를 더 많이 반사하기 때문에 지표면의 가열 정도를 상당히 감소시킨다. 지구 시스템에서 가장 느리게 움직이는 지역은 토양권으로 지표면의 단단한 지각의 일부분이다. 토양권은 수천만 년에 걸친 지각 이동을 통해 진화한 대륙 위에 얹혀 있다.이처럼 많은 요인들이 오랜 시간동안 여러 단계를 거쳐 변화, 발전 해왔다는 것이다. 이러한 진화는 대기권?지권?해양사이의 화학적 순환 과정, 대륙이동, 화산 폭발에 의한 대륙의 변형, 태양복사 에너지의 강도 변화, 그리고 식물 동물계와 대기의 상호 작용에 따른 결과이다. 그러므로 이러한 요소가 지구 생성 이후 어떻게 발전해 왔는지를 이해할 필요가 있다.과거 선캄브리아대 시대에는 지층과 암석은 심하게 변성되어 기후의 변동을 거의 알 수 없으나 약 7억년전에 넓은 지역에 걸쳐 빙하의 작용이 있었던 것으로 추정된다. 선캄브리아 후기 약 20억년 동안은 온난한 기후와 한랭한 기후가 반복되었다. 캄브리아기에는 오늘날보다 더 따뜻하였으며, 오오도비스기 후기에 온도가 떨어져 한랭한 기후로 변하였다. 고생대에는 대부분 온난하였으나 말기에 빙하가 내습하여 남극대륙, 남미, 아프리카, 호주, 인도등에 빙하 분포하게 되었다. 중생대의 기후는 일반적으로 고생대와 신생대에 비하여 더 온난하였던 것으로 추정된다. 삼첩기는 온난하였으나, 건조한 기후가 우세하였으며, 쥬라기에는 온난한 상태가 지속되었다. 전체적으로 보아 초기에서부터 말기에 이르는 방향으로 점차 한랭해져서, 중생대 말기에 최저 온도로 떨어졌다. 제 3기에는 중생대의 온난한 기후가 지속되다가 제 3기 후반부터 한랭해지기 시작하여 제 4기에는 4회의 과정으로부터 시작된다. 후빙기의 기후 변화 주기는 크게 급격한 변화를 보이며 오늘날에 가까운 기후를 보이는 기후 회복기(17,000~9,000BP), 따뜻하고 안정된 기후의 고온기(9,000~5,300BP), 지구 기온이 내려가며 불안정한 기후 하강기(5,300~ )로 나눌 수 있다.최근의 기후 변동의 원인에는 ① 대기 조성의 변화: 이산화탄소(CO2), 메탄가스(CH4)등 온실효과 기체(Green House Effect Gases)의 대기 중 농도가 상승하여 지구온난화가 일어난다. ② 지표의 변화 ③ 대기의 투과율 변화: 화산 폭발때 분출되는 화산재나 먼지 등이 오랫동안 대기중에 떠 있으면서 태양광선을 차단하게 되면 기온이 낮아진다. ④ 태양 활동의 변화: 태양이 방출하는 에너지양은 일정하지 않다. 지구의 기온 기록을 보면 11년의 주기로 변화하는 것을 찾을 수 있는데 이것은 태양의 흑점수의 변화 주기와 대체로 일치한다. ⑤ 지구 자전축의 경사 변화: 41,000년 주기로 변하는 지구 자전축의 경사(obliquity)에 의한 것이다. 지구 자전축의 기울어진 정도는 41,000년 주기로 22.5도에서 24.5도 사이에서 변한다. 현재는 지구 자전축의 경사도가 23.5도이다. 자전축이 덜 기울어져 있을 때에는 지구 중위도 및 고위도 지역에서 여름과 겨울에 걸친 계절의 변이가 크지 않다. 겨울은 온화하고 여름은 서늘하다. 겨울이 따뜻하면 고위도 지역에 눈이 많이 내린다. 대기가 따뜻해지면 수증기를 많이 품을 수 있으므로 산악 지역에 많은 눈이 내린다. 여름이 서늘하면 눈과 얼음이 적게 녹으므로 지표에 쌓인다. 따라서 지구 자전축의 덜 기울어지면 결국 극지방에 보다 많은 빙하가 형성된다. 반면 자전축이 많이 기울어진 때에는 중위도 및 고위도 지역에 기후의 계절 변이가 커진다. 이 시기의 겨울은 춥고 여름은 덥다. 겨울이 추우 면 기온이 낮으므로 눈이 덜 내린다. 결국 지표에는 쌓여 있는 눈 및 얼음의 양은 적어진다. 더욱이 자전측이 많이 기울어져서 여름에는 보다 lion)와 가장 먼 거리에 있을 때(원일점, aphelion)에 지구 대기 상층부에 도달하는 태양에너지 양의 차이는 커진다. 현재 지구는 원에 가까운 궤도에 따라 공전하는 시기에 있다. 근일점에서 태양과 지구 사이의 거리와 원일점에서의 거리 사이의 차이(약 3%)에 따라 대기 상층부에 도달하는 태양 에너지 양은 약 7% 변한다. 이 거리의 차이가 최대(약 9%)로 되면, 이에 따른 태양 에너지 양의 변화는 20%에 이르게 된다. ⑧ 인위적인 요인: 산업화 이후 화석연료의 사용급증과 인구증가로 이산화탄소, 메탄, 아산화질소와 같은 온실기체가 대기 중으로 다량 방출되어 온실효과가 높아진다. 또한 인간은 농업활동과 공업 활동으로부터 온실기체 뿐만 아니라 다량의 미세한 입자도 대기로 방출하여 복사평형에 영향을 미치게 하여 기후변화를 일으키기도 한다. ⑨ 편서풍 파동의 저지 : 상층의 편서풍 파동의 진폭이 보통 때보다 매우 커진 상태로 오랫동안 머물러 있으면 북쪽으로부터 찬 공기가 내려온 곳에서는 이상 저온이, 남쪽으로 부터 따뜻한 공기가 올라온 곳에서는 이상 고온이 나타난다. 또한 이것은 지상의 저기압과 고기압의 이동에도 영향을 주어 거의 움직이지 않고 며칠간 같은 상태를 유지하면서 지상에 가뭄이나 홍수를 일으키기도 한다.최근에 오존층 파괴를 일으키는 원인으로는 첫 번째로 프레온 가스(CFCs)에 의해서 파괴된다. 오존층이 프레온 가스(CFCs)에 의해 파괴된다는 사실을 알게 된 것은 1974년 모리나와 로우랜드 박사에 의해서이다. 그는 성층권 오존이 프레온 가스(CFCs)에 의해 파괴 된다고 발표된 후 11년이 경과한 1985년에 영국 남극 조사팀의 관측 자료를 통해 프레온 가스는 오존 파괴의 주범으로 입증되었고 성층권 화학에 중요한 기체로 등장하게 되었다. 오존층의 파괴의 주원인인 이 프레온 가스는 매우 안전하기 때문에 낮은 대기권에서는 분해되지 않으며 성층권까지 수송된 후 자외선에 의해 분해되어 오존 파괴의 촉매자로 작용하는 염소 분자(Cl)를 방출하게 된다.하여 특히 소화기용 소화제로서 사용된다. 현재 할론은 세계 최고의 소화수단으로 알려져 있다. 시판되는 2종류의 주요 할론 중, 할론 1301은 컴퓨터 룸 전화교환기 은행 금고실 등의 폐쇄된 실내에서의 소화에 사용된다. 할론 1301은 독성이 없기 때문에 노동자가 농도 7%의 가스가 들어있는 실내에서 어떠한 부작용도 없이 약 15분간 작업할 수 있다. 특히 할론 1301은 효과적인 방화제이기 때문에, 누군가가 라이타를 사용해도 불꽃은 나오지만 불은 붙지 않는다. 이렇듯 오존층을 파괴하는 주원인은 프레온 가스와 할론 가스임을 알 수 있다. 이 2가지의 가스들은 오존을 분해하는 촉매작용을 함으로써 오존층을 파괴하고 있는 것이다. 오존층의 파괴에 의한 피해로는 인간의 건강에 대한 영향을 들 수 있다. 오존에 의하여 부분적으로 흡수되는 자외선의 파장 범위는 280~320nm이다. 이 범위의 자외선은 UV-B로 알려져 있으며 피부 그을림, 시력손상, 피부암, 피부주름 및 노화 등의 원인이 된다. 자외선 중에서는 파장이 짧을수록 생물체 조직에 영향이 더욱 큰 것으로 알려지고 있다. 대기 중의 오존은 파장이 짧은 자외선을 긴 광선보다 더 잘 흡수한다. UV-B량의 증가에 따른 피부암 발생 영향은 오존량 1% 감소 시 피부암 발병률은 2% 증가가 예측되고 있다. 오존량 3% 감소 시 미국에서만 매년 18,000여건의 피부암 발생자가 증가할 것으로 전망된다. 피부암의 발생 외에도 UV-B의 증가는 인체의 면역기능의 약화, 피부염의 발생을 증가시킬 수 있다. 오존층의 파괴로 피부암이 증대되는 것은 이미 널리 알려진 사실이다. 일반적으로 자외선이 1% 증가하면 피부암은 4~6% 증가하는 것으로 되어 있다. 또한 오존층의 파괴에 의한 피해로 오존홀의 확대를 들 수 있다. 오존은 이산화탄소와 마찬가지로 온실기체이다. 온실기체의 영향 이외에도 오존층파괴로 인한 태양광선 침투의 증가는 지구기온의 상승을 초래할 것이다. 오존층 파괴로 인한 또 하나의 기후변화 영향은 습도와 증발량의 증가에

공학/기술| 2006.12.13| 9페이지| 1,500원| 조회(266)

기후, 환경화학, 21세기, 기후변동

미리보기

닫기
생분해성 고분자 평가B괜찮아요

국내?외 생분해성 고분자 분류,특성 및 산업적 이해목차제 1 장 생분해성 고분자의 기술동향 분석1. 생분해성 고분자의 정의2. 생분해성 고분자의 종류가． 천연고분자(1) 셸룰로오스(2) 키틴(3) 전분나· 미생물합성 고분자(1) 미생물 폴리에테르계 （PHAP (HB/ V))(2) 미생물 다당류계다． 화학합성계 고분자(1) 폴리글리콜산 (PGA)(2) 폴리락트산(PLA)(3) 폴리카프로락톤 （PLA)(4) 디올／ 디카르복실산계 지방족 폴리에스테르 （PBsA)(5) 폴리 （에테르아미드） 및 폴리 （에스테르우레탄） 계라. 광·생분해 고분자3. 플라스틱의 섕분해도 측정 및 인증가． 생분해도 측정방법 및 국제표준화나． 생분해 인증제도4. 국내의 기술개발 수준 및 현황 비교가． 국내 기술나． 국외 기술5. 전망 및 파급효과제 2 장 생분해성 고분자의 시장 동향성1. 산업의 개요 및 특성가. 산업의 개요나. 활용 형태(1) 환경 분야(2) 의료 분야2. 산업환경 분석가. 외부환경 분석나. 시장 기회요인 및 위협요인 분석(1) 기회 요인(2) 위협 요인3. 국내외 시장동향 분석가. 세계 시장동향 분석나. 국내 시장동향 분석(1) 시장 규모(2) 업체 동향다. 수요 예측(1) 세계(2) 국내라． 사업 전략(1) 정부 측면(2) 기업 측면제 3 장 결 론참고문헌제 1 장 생분해성 고분자의 기술동향 분석1. 생분해성 고분자의 정의생분해성 고분자재료는 “미생물의 작용에 의해 분해되는 고분자 재료”와 “생체 내에서 분해되는 고분자재료”의 두 가지 의미를 내포하고 있다． “생체 내에서 분해되는 고분자재료”는 생체흡수성 고분자재료[Bioabsorbable/Bioerodible Polymer] 로 구별해서 부르는 경우가 많고, Biodegradable Polymer와 구분 지어 다루는 경우가 많으나 근본적으로 Bioabsorbable material중에는 Biodegradable polymer로 개발되어 그 사용용도의 일부로서 Biomedical material로 활용된 경우 와 그 반대vay/ 영국의 Zeneca 등이 있다． 유럽에서는 미국의 CDP사에 의해 생분해성 요구르트 컵이 상업화 되었고， Novamont와 Biotech에 의해 생분해성 쇼핑백， 퇴비화 쇼핑백， 일회용품， 그리고 생분해성 포장용 완충재 등 이 실용화되어 있다．일본은 약 3, 000ton／년 규모의 생분해성 플라스틱 시장을 형성하고 농약병， 쇼핑백， 쓰레기봉투， 농업용 멀칭필름， 완충재 등의 다양 한 용도로 실용화되고 있다. 생분해성 고분자는 세계적으로 어느 정도 생산되어 어떤 용도로 사용이 전개되고 있는지의 실체는 정확하게 보고된 내용이 없다． 또 한 생분해성 고분자의 관세코드가 결정된 것이 없어서 수출입 실적 도 추정치에 머무르고 있다． 생분해성 고분자관련 협회 및 인증기관 의 자료에 의하면 1998년의 세계 생산실적은 2.5만 톤 정도인 것으로 추정하고 있다． 따라서 최근 5년 내에 급속한 생산량의 증가가 이루어졌음을 알 수 있고／ 일부 PLA, 전분계， AP를 중심으로 용도와 물리적 성질이 개량된 고분자 재료를 중심으로 괄목할만한 성장이 있음을 예측할 수 있다． 생분해성 고분자를 생산하고 있는 세계적인 기업의 특징은 기존 개발된 고분자 중 물성개량을 통하여 원가절감 을 목표로 대량생산 체계로 전환시키고 있다는 점이 눈 여겨 보아야 할 점이라 할 수 있다．5. 전망 및 파급효과합성수지는 가구， 주방용품， 가전제품， 각종 일회용 용기， 식료품의 접시 등의 재질로 유용하게 사용되어 현대인의 생활에 있어 떼어놓을 수 없는 존재가 되었다． 그 결과 쓰레기 중에서도 가장 많은 비율을 차지하는 것이 폐합성수지류의 포장재가 되었으며， 재활용 측면 에서 폐수지의 기계선별이 거의 불가능하고 인력 선별 시에도 비용 이 많이 들어 우리의 실정에서는 극히 예외적인 경우를 제외하고는 경제성이 거의 없다， 이와 같은 이유로 합성수지는 대부분 재활용되지 못하고 매립이나 소각처리 되고 있으나， 매립시에는 썩지 않아 수십년이 지나도 매립지가 안정화되지 않으므로 매립장 부지를 타용도로 장기간 사． 향후 수 년 내에 일회용품에 대한 수요가 5,000~10, 000톤 정도에 이를 것으로 전망되고 있다．④ 기타용도생분해성 고분자의 다른 응용 제품의 미국 시장은 1990년대 중반 에는 매우 작았으나， 2000년대에 들어오면서 위생용품， 코팅제， 농업 용 필름 등에 있어서 그 시장이 커지고 있는 중이다．(2) 의료분야일반 의료용 고분자가 생체의 일부를 대체하여 영구적으로 사용되는데 반하여 생체 분해성 분자는 생체의 치유를 돕는 한시적인 재료로 사용되며 그 기능을 다한 후 생체 내에서 신진대사를 통해 소멸된다． 생체 분해성고분자는 그 적용대상이 생체라는 특수성 때문에 생체 내에서 이물질 반응을 일으키지 않아야 하며 전혀 무해한 물질로 분해 되어야한다． 따라서 생체 적합성， 저독성， 멸균성， 가공성， 적절한 초기농도 및 형태의 유지， 완전한 흡수성， 강도상실의 조 철성 등과 같은 요구조건을 만족하는 물질이 생체 분해성고분자로 사용 가능하다． 생체 분해성고분자는 크게 천연 분해성고분자와 합성 분해성고분자로 나눠지고， 천연 생체 분해성고분자는 그 원료가 천연물이라는 장점이 있어 생체 내에서 그대로 사용이 가능 하나 비교적 조직반응성과 감염률이 높고 분해 특성을 조절하기 어려운 단점이 있다． 따라서 최근에는 합성 생체고분자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다． 합성 생체 고분자의 기본구조는 흡수가 가능한 구조와 분해가 가능한 구조로 구성되며 후자의 경우는 가수분해가 가능한 구조가 많이 쓰인다． 이와 같은 예로는 에스테르 구조， 아세틸 구조， 아미드 구조， 글리코시드 구조가 있다． 현재까지 합성고분자 중 분해특성을 갖는 것으로 알려진 물질은 상당히 많으나， 생체 분해성고분자로써 필요한 요구조건을 모두 만족하는 소재는 극히 제한되며 생체 분해성고분자의 안정성을 입증하기 위해서는 오랜 검사기간과 막대한 연구비가 소요되므로 새로운 생체 분해성고분자 재료의 개발은 시도되기 어려운 실정이다．체내 흡수성 고분자는 생체에 적용하는 용도에 맞춰 섬유， 필름, 쉬트， 튜브， 막대， 다abond） 는 조직 적합성이 우수하여 조직 접착제로서 적용이 확대될 것으로 예상된다．④ 약물전달시스템용 지지체DDS (Drug Delively system）란 약물을 고분자 지지체와 섞은 matrix형과 고분자막으로 둘러싼 membrane 형태로 약물을 서서히 방출시키는 방법으로 제약업계의 주요 연구 대상의 하나이다． 체내에 이식하는 DDS는 의약을 전부 방출한 후 체내에서 완전히 분해 소멸 되는 것이 바람직하므로， 생체흡수성 고분자를 이용한 DDS 개발은 앞으로 가장 많이 연구되는 분야일 것이다． 일반적으로 생체흡수성 고분자에 약물을 함침시켜 microsphere나 microcapsule 형태로 제조 하거나 반응 성기를 갖는 생체흡수성 고분자에 약물을 접합시킨 Prodrug 형태로 연구되고 있다． 이 분야에 사용되는 생체흡수성 고 분자는 여타 분야에서 안전성을 검증 받은 폴리락트산과 폴리글리콜 산이 주종을 이룬다．2. 산업환경 분석가． 외부환경 분석환경적 측면에서 지속 가능한 순환형 시스템을 구축하기 위한 대 안으로 선진국은 생분해성 고분자재료의 사용을 적극 검토하고 있고， 상당한 기술적 발전성과를 이루어 대량생산체제로 전환함으로서 범 용 고분자와의 경쟁력을 확보하기 위한 성장발판을 마련하였다고 할 수 있다． 기업적 측면에서도 과거의 기업이미지 재고를 위한 환경친화적 기업이라는 업체홍보의 차원에서 탈피해 생분해성 고분자 마케팅 확보라는 공격적인 자세로 생산제품개발과 대량생산체계를 갖추어가고 있다． 이러한 움직임의 일환으로 Union Carbide는 생분해성 고분자의 주원료인 PCL을 미국， 일본， 유럽， 한국 등의 전분계 제조업체에 원료를 공급하고 있고， 미국 내 최대 생산업체인 Cargil-Dow Polymers는 2001년에 연산 12만ton 규모의 PLA 생산 설비를 완공하여 $2/kg 정도의 가격으로 생산전량을 판매하고 예약 판매제를 실시 중에 있다． 연간 생산량 약 1, 200만ton으로 세계 2위의 플라스틱 생산국인 일본은 약 3, 000ton／을 서두르고 있어 생분해성 고분자 개발을 지원하기 위한 기반기술이 충분 히 성숙해 있어 제품개발이 더욱 가속화될 것으로 보여 진다．(2) 위협요인① 고부가가치 수익모델 부재현재까지 생분해성 고분자 사업은 범용고분자의 대체품이라는 인식 때문에 기술개발이 원천재료개발에 국한되어 진행되었고, 제품개발 면에서도 일회용품 대체라는 단순가공의 단계에 머무르고 있기 때문에 생분해성 고분자 재료의 장기 지속적인 수익모델이 가시적으로 드러나지 않고 있다． 일부 생체흡수성 봉합사의 개발도 특허권이 소멸된 재료를 중심으로 안전성 평가에 따른 시간과 비용문제 때문에 외국 대기업의 OEM 생산정도에 머무르고 있다． 수익모델의 한 예로 농약 및 의약의 DDS에 활용을 들 수 있는데， 기능성부여나 고부가가치 상품개발이라는 측면에서는 상당한 성장가능성을 지니고 있으나 고분자자체에 대한 기술개발이나 약제 중심의 연구개발이 진행되고 있어 연구단체에 머무르고 있다． 또한 생체재료에의 활용도 원천기술의 전개가 연구소 중심으로 진행되고 있어 한정된 기술개발 에 머무르고 있고， 막대한 연구자금이 소요되는 사업임에도 불구하고 중소벤처기업 위주로 낮은 단계의 제품화개발이 진행됨에 따라 외국 제품의 대리생산체계에 머무르고 있는 어려움이 있다．② 광붕괴성 고분자 첨가제의 등장광분해성 고분자와 광붕괴성 고분자는 원리상의 차이점은 아주 미묘하며， 궁극적으로 생분해를 유도하는가에 큰 차이를 두고 있다． 이러한 외형적 차이점은 기술적으로는 아주 큰 의미를 내포하고 있으며, 분해 메커니즘이나 제품 성능의 발현 면에서도 상이한 분해형상 을 나타내고 있다. 광붕괴성 고분자의 개발 및 상품화는 중국에서 아주 활발하게 대규모로 제품화되어 수입되고 있으나 제품평가에 대한 제도가 마련되어 있지 않고. 그 동안 광분해후 생분해에 대한 이해는 학문적 이해를 바탕으로 전문가 집단에서만 인정하는 사회여건 때문에 국내 개발여건은 아주 어려운 상황이다．③ 관련 인력부족생분해성 고분자는 재료측면에서 고분자합성과 가공기술을 필요로 하고. 다．

공학/기술| 2006.12.13| 56페이지| 2,000원| 조회(1,196)

고분자, 생분해성, 생분해성 고분자, 산업적이해

미리보기

닫기
과잉 부피 물성치를 통한 열역학적 데이타

과잉 부피 물성치를 통한 열역학적 데이타발표자 : 김 두 일 조 원 : 김 거 도 김 동 일 김 용 화목 차서 론 혼합물의 과잉부피 데이터 과잉부피 실험1. 서 론화학공업에서 액상 혼합물의 분리는 대부분 열 분리법의 일종인 증류공정에 의해 이루어지며 여기에서 필요한 상평형은 기 · 액상평형이다. 효과적인 증류시설의 설계에는 따라서 기 · 액상평형 이외에도 활동도 계수, 과잉성질 등과 같은 다양한 열역학적 성질을 필요로 한다. 또한 이와 같은 성질들은 화학공업의 공정 설계시 뿐만 아니라 활동도 계수 모델이나, 상태방정식, mixing rule을 전개하기 위해 필수적인 자료가 된다. 우리는 과잉 성질중에 과잉부피에 대해서 알아보기로 하겠다.1. 서 론과잉물성 : 용액의 실제 물성값과 용액과 같은 온도, 압력 및 조성에서 이상용액으로 존재할 때 가지는 값과의 차 임의의 크기 열역학적 성질 M(V, U, H, S, G…)에 대하여 ME = M – M id 모든 과잉물성은 어느 한 성분이 순수해지면 0으로 된다. 과잉물성 ME 가 한 가지 부호를 가지면 ME 의 극소,극대값은 등몰 조성 근처에서 존재한다.1. 서 론과잉부피 구하는 식 이성분계실제부피이상부피Redlich – Kister 의 다항식(실험값과 비교가 가능)X: 몰분율 M: 분자량 ρ: 밀도A : 매개변수1. 서 론(1)(2)(1)식 + (2)식을 하면따라서 다음식과 같이 된다.2. 혼합물의 과잉부피 데이터{1,2-dichloropropane+1,3-dioxolane} 및 {1,2dichloropropane+1,4-dioxane}계에 대한298.15 K 에서의 과잉부피참고문헌 [1]2. 혼합물의 과잉부피 데이터Acrylonitrile+Water, Acetonitrile+Water, Acrylonitrile+Acetonitrile 혼합계의 상평형과 과잉부피참고문헌 [2]2. 혼합물의 과잉부피 데이터2성분계(1,2-dichloropropane + 2-ethoxyethanol)의 과잉 몰부피 및 과잉 몰엔탈피 측정aUnit : cm3․mol-1001.148041.0000.154380.15451.068450.6470.010140.01180.992130.2970.090750.09101.135950.9500.137780.13711.057590.597-0.00277-0.00360.981320.2480.139750.13931.124000.8980.117880.11981.046560.547-0.01093-0.01240.970380.1980.162670.16281.113130.8500.095690.09451.035770.497-0.01470-0.01320.959090.1480.173180.17351.101410.7970.072820.07361.025210.448-0.01534-0.01570.948010.0980.173500.17371.090600.7480.049690.04771.014240.398-0.01272-0.01280.937140.0500.166850.16621.079690.6980.028360.02921.003340.348000.925760.000R-KExpt.R-KExpt.R-KExpt.VEmVEmρmxVEmVEmρxVEmVEmρmxTable 2. Densities, ρm and excess molar volumesa, VEm for binary mixture of {x1,2-dichloropropane + (1-x)2-ethoxyethanol} at 298.15 KFig. 1. Excess molar volumes VEm for binary mixture of {x1,2-dichloropropane and (1-x)2-ethoxyethanol} at 298.15K참고문헌 [3]2. 혼합물의 과잉부피 데이터298.15K에서의 Cyclohexane-alcohol계의 과잉 몰 부피Fig. Execess molar volumes of the binary system cyclohexane-alcohol at 298.15K참고문헌 [4]2. 혼합물의 과잉부피 데이터액체혼합물의 밀도 측정과 3차식 상태방정식에 의한 과잉 몰부피의 표현Table 5. Comparison with the experimental excess molar volume and the calculated one for binary systemsFig. 1. Excess molar volume of MTBE(1) and 2,2,4-trimetylpentane(2)mixture.Fig. 2. Excess molar volume of MTBE(1) and MEK(2) mixture.Fig. 3. Excess molar volume of MEK(1) and 2,2,4-trimetylpentane(2)mixture.참고문헌 [5]3. 과잉부피 실험기구 및 시약 water bath, pycnometer, 비커, 전자저울, 고무줄, 뷰렛, 2-Mono ethanol amine, water 실험 방법 1) Water bath에 물을 적당히 채운 뒤 40℃ 로 맞춘다. 2) pycnometer에 질량을 측정하고 두 용액을 적당한 비율로 넣는다. 3) 고무줄로 pycnometer를 묶은 다음 질량을 잰 뒤 질량을 잰다. 4) Water bath에 pycnometer를 넣고 3시간 온도를 유지시킨 다음 꺼내어 질량을 잰다.3. 과잉부피 실험실험 결과를 이용물 40℃ 밀도0.9922g/ccMEA 밀도1.015g/cc물 분자량 : 18.00(M1) MEA 분자량: 61.08(M2) 혼합물 1: 1 비율100ml pycnometer(p.m)의 질량 : 70.53g , 50ml p.m의 질량 : 46.15g 40 ℃가열전의 혼합물의 양(100ml p.m+혼합물 양) : 168.30g 40 ℃가열전의 혼합물의 양(50ml p.m+혼합물 양) : 99.27g 40 ℃를 3시간 유지 후에 혼합물의 양(100ml p.m+혼합물 양) : 167.67g 40 ℃를 3시간 유지 후에 혼합물의 양(50ml p.m+혼합물 양) : 98.96g3. 과잉부피 실험“실제부피 –이상용액에서의 부피” 이용50ml 일때 VE 값 : -1.76256 100ml 일때 VE 값 : -0.02402참고 문헌{1,2-dichloropropane+1,3-dioxolane} 및 {1,2-dichloropropane+1,4-dioxane} 계에 대한 298.15 K에서의 과잉엔탈피 및 과잉물성, [김영우, 김문갑], Korean Chem. Eng,Res., Vol.42,NO.4,August, 2004,pp.426-432 Acrylonitrile+Water, Acetonitrile+Water, Acrylonitrile+Acetonitrile, 혼합계의 상평형과 과잉부피, [박소진, 오종형, 최호준, 백승관], K. Fischer, J. Gmehling, HWAHAK KONGHAK Vol.35, NO.5, October, 1997, pp.678-683 (Journal of the Korean Institute of Chemical Engineers) 2성분계(1,2-dichloropropane + 2-ethoxyethanol)의 과잉 몰부피 및 과잉 몰엔탈피 측정, [김문갑, 이영세, 김영우], 국립 상주대학교 화학공학과 298.15K에서의 Cyclohexane-alcohol계의 과잉 몰 부피, [박소진, 오종혁], HWAHAK KONGHAK Vol.32, No.5, October, 1994, pp.693-699 액체혼합물의 밀도 측정과 3차식 상태방정식에 의한 과잉 몰부피의 표현, [김정민, 최백선, 전정호, 배효광], Theories and Applications of Chem. Eng., 2004, Vol.10, No.2{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2006.12.13| 15페이지| 1,000원| 조회(383)

과잉부피, 물성치, 열역학적 데이타

미리보기

닫기
흡수탑

발 표 순 서실험 목적 실험 이론 실험 기구 및 시약 실험 방법 실험 결과 실험 결론 및 고찰1. 실험 목적가용성 가스인 CO2와 물을 충전탑에 향류로 교차시켜서 CO2가 녹아드는 양을 측정한다. CO2의 유량변화에 따른 물의 흡수량과 물의 유량변화에 따른 CO2의 흡수량을 측정해봄으로써 흡수탑의 원리를 이해한다.2. 실험 이론◎ 충전탑 기-액, 액-액 등 이상 사이의 물질이동을 하기 위하여 내부에 충전물을 채운 탑이다. 두 상 사이의 접촉면적을 크게 하고 각 상의 흐름에 교란을 주어, 흡수,증류,흡착,추출 등의 물질이동을 도와주는 장치이다.2. 실험 이론◎ 가스흡수 기체를 액체와 접촉시켜 기체의 특정성분이 액체 속에 용해 또는 흡수시키는 조작을 말한다.충전물H2OC02H2CO33. 실험 기구 및 시약4. 실험 방법① 물탱크와 CO2탱크의 게이지압을 체크한다. ② 물과 CO2의 유량을 유량계로 조절하면서 가스흡수를 실시한다. ③ 각각의 경우에 5분간의 시간을 두고 CO2를 흡수한 물을 채취한다.4. 실험 방법④ 비이커에 0.1N-Ba(OH)2 10ml와 CO2를 흡수한 물 20ml를 넣고 페놀프탈레인용액을 1~2방울 가한다. ⑤ 보라색이 없어지는 순간까지 0.1N-HCl로 적정 한다. ⑥ 물의 유량과 CO2유량변화에 따른 CO2흡수량을 구한다.5. 실험 결과▶ 반응과정(역적정)(가스흡수)페놀프탈레인 용액(1~2방울)Ba(OH)2남은양 + 2HCl BaCl2 + 2H2OH2CO3 + Ba(OH)2과량 BaCO3 + 2H2O + Ba(OH)2남은양H2O + CO2 H2CO35. 실험 결과▶ 계산 예물 유량 2LPM, CO2유량 10LPM 에서의 CO2 흡수량 계산 ① HCI적정량의 몰수 구하기 n = m / M ; m = 3.65(1000ml중 HCl) * 1.2(비중) * 10.8(적정량) / 1000 n = 0.47304(m) / 36.5(HCl분자량) = 0.001296(HCl몰수) ② HCl과 남은Ba(OH)2는 2:1로 반응 0.001296(HCl몰수) / 2 = 0.000648(남은Ba(OH)2몰수) ③ 과량의 Ba(OH)2 10ml의 몰수 계산 (15.77 / 171) * (10/1000) = 0.0009222(과량Ba(OH)2 몰수)5. 실험 결과▶ 계산 예④ 0.0009222(과량Ba(OH)2몰수) - 0.000648(남은Ba(OH)2몰수) = 0.0002742(반응한 Ba(OH)2몰수) ⑤ 반응한Ba(OH)2는 H2CO3와 1:1 반응이었고 H2CO3 는 H2O와 CO2의 1:1:1 반응이었으므로 CO2 의 몰수도 0.0002742이다. ⑥ 따라서 CO2 의 흡수량은 0.0002742(CO2몰수) * 44(CO2분자량) = 0.012066(CO2흡수량)5. 실험 결과0.0115380.0057300.0136500.0107460.0215700.012066CO2 흡수량(g)11.013.210.211.37.210.8HCl 평균 적정량(ml)10.912.810.511.37.810.610.813.010.911.97.511.311.213.89.310.86.410.5HCl 적정량 (ml)20LPM10LPM20LPM10LPM20LPM10LPMCO2 유량6LPM4LPM2LPM물 유량5. 실험 결과6. 실험 결론 및 고찰▶ 결 론물의 유량이 일정할때 CO2의 유량을 증가시키면 CO2의 흡수량은 증가한다. CO2의 유량이 일정할때 물의 유량을 증가시키면 CO2의 흡수량은 감소한다.6. 실험 결론 및 고찰0.1N-Ba(OH)2를 만들때 Ba(OH)2가 물에 완전히 용해되지 않아 용액을 사용함에 있어서 약간의 오차가 생겼다. 흡수탑의 구조에 의해 CO2의 흡수가 일정 하지 않았다. 탑 하부로 기체가 유입됨에 있어 상부에서 공급되는 물과 하부에서의 체류시간을 제대로 조절하지 못한 점이다.▶ 고 찰{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2006.12.13| 14페이지| 1,000원| 조회(707)

흡수탑, 가스흡수, 충접탑, co2흡수

미리보기

닫기
흡수탑

흡 수 탑1. 실험 목적▶ CO2의 유량변화에 따른 물의 흡수량과 물의 유량변화에 따른 CO2의 흡수량을 측정해봄으로써 충전탑의 원리를 이해하고, 운영하는 법을 익혀보자.▶ 가용성 가스인 CO2와 물을 충전탑에 향류로 교차시켜서 CO2가 녹아드는 양을 측정한다.2. 실험 이론▶ 헨리의 흡수 법칙기체의 압력과 용해도의 관계를 나타내는 것으로 헨리의 법칙이 있다. 이것은 용해할 때 반응이 일어나지 않으며 용해도가 낮은 기체에 적용되는 것으로 수기압 정도의 CO2,저압의 NH3 와 SO2등이 물에 용해될 때, 상온에서 용해하기 쉬운 기체가 온도가 높을 때 등에 사용된다. 헨리의 법칙을 수식으로 나타내면p : 기체의 분압, C : 액체 중 기체의 농도x : 액체 중 기체의 몰분율로 온도가 일정할 때 액체에 용해하는 기체량은 압력에 비례한다는 것을 나타낸다. 여기서와을 헨리상수라 한다.▶ 기체 흡수탑그림 . 기체 흡수탑충전탑은 기체흡수 및 그 외 다른 조작에 사용되는 일반 장치로, 이 장치는 본체가 원통형 탑(column 또는 tower)이며, 바닥에는 기체입구와 분배공간이 있고 위에는 액체입구와 분배기가 있으며, 위와 아래에 기체 및 액체 출구가 있고, 탑 내에는 탑 충전물(tower packing)이라 불리는 여러 모양의 불활성 고체로 충전되어 있다. 충전물 지지대는 힘을 받을 수 있도록 골이 있는 망으로 되어 있으며, 트인 면적이 커서 지지대에서 범람이 일어나지 않도록 되어 있다. 순수한 용매이거나 용질의 희석용액 및 묽은 액체라고 불리는 유입액체는 분배장치에 의해 충전물 꼭대기로 분배되며, 이상적 조작에서는 충전물 표면을 골고루 적신다. 그림 1.에 있는 분배장치는 구멍이 많이 뚫린 관이다. 큰 탑에는 분무노즐이나 일류 둑(overflow weir)이 있는 분배 판이 잇는 것이 보통이다. 용질이 함유된 기체, 즉 농후기체는 탑 아래에서 분배공간을 통해 충전물들의 사이를 통해 액체흐름과 향류로 되게 위로 흐른다. 충전물은 액체와 기체의 접촉면적을 크게 해주어 물질전달이 잘 일어나도록 해준다. 농후 기체속의 용질은 액체에 흡수되어 탑 아래로 나가고 기체는 희박해져서 탑 위로 빠져나간다.▶ 탑 충전물탑 충전물은 세 가지 유형으로 분류된다. 즉, 탑 속으로 불규칙하게 쏟아넣는 것, 손으로 쌓는 것, 주문형 구조 충전물 등이다.▶ 액체와 기체간의 접촉큰 탑에서는 액체와 기체가 잘 접촉하도록 하는 것이 가장 어렵다. 이상적으로는 충전물 꼭대기에서 한번 분배된 액체가 모든 충전물 표면 위에 얇은 경막을 이루며 계속해서 탑 아래로 흘러 내려가야 한다. 실제로는 경막이 어떤 곳에서는 두꺼워지고 어떤 곳에서는 얇아져서 액체가 작은 물줄기로 모여 어느 한쪽의 경로를 따라 충전물을 통해 흐른다. 특히, 액체유량이 낮으면 많은 충전물 표면이 건조하게 되며, 기껏해야 액체의 정체경막으로 덮여진다. 이와 같은 효과는 편류(channeling)이라고 알려져 있는데, 커다란 충전탑에서 성능을 나쁘게 하는 주요 이유가 된다.편류현상은 손으로 쌓는 충전물 탑에서 심한데, 이것이 이런 충전물을 많이 이용하지 않는 주요 이유이다. 쏟아 넣는 충전물에서는 이런 현상이 덜 심하다. 보통 크기의 탑에서는 적어도 충전물 지름의 8배가 되는 탑 지름을 갖게 함으로써 편류를 최소화할 수 있다.▶ 충전탑의 온도변화농후기체가 흡수탑에 공급되면 탑의 온도는 밑바닥과 꼭대기 사이에서 상당히 변화한다. 용질의 흡수열은 용액온도를 놓이지만, 용매의 증발은 온도를 낮추게 한다. 총괄적으로는 액체온도가 증가하지만, 때에 따라서는 탑 밑바닥 근처에서 온도가 최대를 이룬다. 온도분포의 모양은 용질의 흡수속도, 용매의 증발이나 응축 및 상들간의 열전달에 관계된다. 액체와 기체의 정확한 온도분포를 구하려면, 복잡한 계산이 요구된다. 간단하게 정리하여 예들 들면 기체의 입구온도가 액체의 출구온도와 근접해 있고, 들어오는 기체가 포화되어 있으면 용매 증발은 거의 영향이 없으며, 액체온도의 증가는 대충 흡수된 용질의 양에 비례한다. 그림 . 기체 흡수탑의 물질수지▶ 기체 흡수탑의 물질수지점선으로 표시한 부분의 물질수지는 아래와 같다.양끝 흐름에 대한 총괄수지는 아래와 같다.이러한 미분접촉 장치의 조작선 식은 아래와 같이 된다.▶ 압력강하단위충전층 깊이당 압력강하는 유체마찰에서 생기는 것으로서, 대수좌표 상에 기체유량에 대해 도시한다. 기체유량은 공탑을 기준한 단위시간, 단위면적당 기체의 질량으로 표시된다. 충전물이 젖지 않았으면 선은 직선이며 약 1.8의 기울기를 갖는다. 그러므로 압력강하는 속도의 1.8승에 비례하여 증가한다. 충전물이 일정한 액체유량으로 젖으면 압력강하와 기체유량간의 관계는 처음에는 마른 충전물에 대한 선과 평행을 이룬다. 이 경우, 압력강하는 마른 충전물의 경우보다 큰데, 이것은 탑에 있는 액체가 기체의 흐름공간을 줄이기 때문이다. 그렇지만 공극률이 기체흐름에 의해 변하지는 않는다. 보통의 기체속도에서는 기체가 아래로 흐르는 액체를 방해하여 액체의 체류량이 기체흐름에 따라 증가하기 때문에 젖은 충전물에 대한 선이 점차 가파르게 된다. 압력강하선의 기울기 변화로 판단할 수 있는 바와 같이, 액체 체류량이 증가하기 시작하는 점을 부하점(loading point)이라고 한다.3. 실험 기구 및 시약□ 충전탑? CO2 가스? 0.1N Ba(OH)2 - soln?유량계? 0.1N HCl-soln? 페놀프탈레인 시약? 물탱크4. 실험 방법① 물탱크에 물을 채우고 CO2가스탱크의 게이지압을 체크한다.② CO2및 물의 유량을 변화시켜 가면서 압력강화를 측정한다.③ CO2및 탑하부로 물은 탑상부로 도입시키되, CO2는 최대 흡수량의 약 3배정도 도입한다.④ 물 및 CO2의 유량을 유량계로 정확히 측정한다.⑤ 정상상태에 도달한 후 도입 및 배출되는 물중의 CO2농도를 분석한다.⑥ 삼각 플라스크에 0.1N-Ba(OH)2 10ml를 취하고 탑 하부의 H2O시료를 20ml를 취하여 위의 삼각 플라스크에 넣은 후 1~2 방울의 페놀프탈레인을 가하고 적색이 없어지는 순간까지 0.1N-HCl로 적정한다.⑦ 0.1N-HCl 적정량을 이용하여, CO2유량변화에 따른 흡수량을 구한다.5. 실험 결과물 유량2LPM4LPM6LPMCO2 유량10LPM20LPM10LPM20LPM10LPM20LPMHCl 적정량10.5ml6.4ml10.8ml9.3ml13.8ml11.2ml11.3ml7.5ml11.9ml10.9ml13.0ml10.8ml10.6ml7.8ml11.3ml10.5ml12.8ml10.9ml평균 적정량10.8ml7.2ml11.3ml10.2ml13.2ml11mlCO2 흡수량0.02376g0.01584g0.02486g0.02244g0.02904g0.0242g▶ 적정한 HCl의 몰수 구하기H2O + CO2 -> H2CO3H2CO3 + Ba(OH) 2 과량 -> BaCO + Ba2(OH) 2 남은 양Ba(OH)2 남은 양 + 2HCl -> BaCl2 + H2O1000ml 에 들어간 HCl의 질량 (g): 1000ml = x(g) : 적정량x(g)=적정량 * 1000ml에 들어간 HCl의 질량/1000mln = m/M이므로 HCl의 몰 수(y)= x(g)/36.5HCl : CO2 = 2: 1 이므로 HCl / 2= CO2다.이렇게 구한 CO2의 몰수에 분자량 44(g/mol)을 곱하면 CO2의 질량이 된다.▶ CO2 흡수량 구하기1. 2LPM(물)/10LPM(CO2)x(g)= 10.8 * 3.65 /1000 = 0.03942(g)흡수된 CO2의 질량0.03942/(36.5*2) (mole) *44 (mole/g)= 0.02376g2. 2LPM(물)/20LPM(CO2)x(g)= 7.2 * 3.65 /1000 = 0.02628(g)흡수된 CO2의 질량0.02628/(36.5*2) (mole) *44 (mole/g)= 0.01584g

공학/기술| 2006.12.13| 10페이지| 1,000원| 조회(1,002)

흡수탑, 충전탑, 가스흡수, co2흡수, 충전재

미리보기

닫기
[공학]첨단산업과 신소재

REPORT과 목 명:무기화학학 과:화학공학과학 번:04308308이 름:김 용 화제 출 일:2006. 6. 19담당교수:이 진 휘 교수님첨단산업과 신소재1. 하이테크놀로지와 신소재2. 지금 필요로 하는 것3. 일상생활의 주변에서4. 마이크로 일렉트로닉스의미세한 세계5. 미래의 컴퓨터를 받쳐 줄 소자6. 빛이 맺어주는 세계7. 메카트로닉스의 주변8. 고속화하는 교통 시스템9. 내일의 에너지를 위하여10. 건강한 갱황을 위하여11. 신소재를 만드는 기술1. 하이테크놀로지와 신소재-하이테크 붐의 배경1990년대가 되던 때 기술 분야에서는 하이테크(하이테크놀로지, 고도기술)가 붐을 일으키고 있었으며, 메스컴이나 기업뿐만 아니라 일반 가정에서까지도 화제가 되고 있었다.2006년이 된 지금 하이테크놀로지는 엄청난 발전을 하여 이제는 ‘내 손안의 tv’라는 문구와 어물리는 지상파 DMB(Digital Multimedia Broadcasting)핸드폰이나 PMP(Portable Multimedia Player)가 상용화되어 인기 상품이 되어 버린 상태이다. 이 하이테크 붐에는 몇 가지 특징이 있다. 첫째는 , 기업은 물론 국가적으로도 하이테크놀로지에 뒤져서는 안 되겠다고 하는 미래 불안 심리이다. 두 번째 특징은, 하이테크놀로지와 불가분의 관련이 있는 분야, 예를 들어, IC(직접회로)산업이라든가 뉴미디어 업종과는 별반 관련성이 없는 제조업 같은 생산 분야 전체에도 하이테크놀로지가 침투한 점이다. 그리하여 3차 산업에 이르기까지 하이테크놀로지가 침투하여 생산성 향상에 기여해왔다. 세 번째 특징은, 하이 테크놀로지가 국제적인 문제로까지 발전한 점을 들 수 있다. 미국은 자국을 중심으로 한 국제적인 하이 테크놀로지 관리체계 확립을 바라고 있다.-하이테크놀로지의 방향1990년대까지는 정보통신, 신소재에 큰 관심을 2000년대까지는 신소재, 바이오, 컴퓨터 소프트워에가 중요시됐다.21세기 현재 미래의 기술 전망은 IT, NT, BT, ET와 유비쿼터스(Ubiquitous)의 발전 촉진시킴으로써 새로운 재료를 만들어 내자는 것이다. 세 번째는 이론적으로 재료를 설계하여 새로운 재료를 만들어내는 일이다. 재료와 물질의 성질, 조성을 조사한 후, 컴퓨터를 사용하여 이론적으로 새로운 재료를 설계 하려는 것이다. 초격자 소자와 HEMT(고전자 이동 트랜지스터)등은 이 같은 방법으로 만들어진 것이다.이와 같이, 일본의 신소재 연구?개발은 관(官)주도로 실시되고 있다. 한편, 민간 차원에서는 기업 또는 기업군에 의한 독자적인 연구?개발도 추진되고 있다. 기업 또는 기업군의 신소재 개발은 새로운 사업 기회의 획득과 기술 수준의 향상을 통하여 기업의 성장을 유지하기 위한 불가결한 과제이기 때문에 많은 기업이 신소재 사업을 주요 전략 목표로 하는 경영 방침을 가지고 있다.- 유럽 및 미국의 개발상황한편, 유럽과 미국에서도 일본과 마찬가지로 장래 경제 고도화의 견인차로, 신소재를 전략부문에 놓고 있다. 그리고 국가가 강력히 이를 이끌어 나감으로써 신소재 개발 ?실용화를 가속화 하여 신소재 대국으로서의 위치를 확고하게 굳히려 하고 있다.미국의 신소재 개발은 커터 대통령의 기술혁신교서를 계기로, 기술혁신의 가속화를 위한 산업 육성책으로 현실화 되었다. 구체적으로는 NASA(미국 항공 우주국)에서 고온 내열 재료, 내방사선 재료 등, 우주?항공 시스템의 개발에 관련된 재료를 연구?개발하고 있으며, 국방부에서는 고온 가스 터빈?엔진용 복합 재료, 급냉 응고 기술을 이용한 복합 재료의 새로운 제조 기술 등을 연구?개발하고 있다. 국방부는 신소재를 장래 국방 시스템의 기반 기술로 지정하고 있다.유럽에서는 신소재 개발을 정부 주도형 프로젝트와 정부 지원 프로젝트로 추진하고 있다. 이것은 우리나라에서 실시하고 있는 차세대 기술연구 개발 제도와 같은 것으로, 말하자면 낙후된 첨단기술을 신속히 끌어 올리자는 것이다.EC 전체로서는, EC 가맹국 전체의 과학기술 발전을 위한 ESPRIT 계획(유럽 정보통신 개발전략 계획)이 1983년 2월부터 10년 계획으로 업무를 시작했중을 가지고 있다. 하지만 국내 기술 수준은 시장 규모에 크게 못 미치는 것으로 평가 받고 있다. 현재 국내 기업들은 분리막 자체 제조기술은 상당 부분 보유하고 있지만, 분리막을 모듈화하고 시스템화하는 기술은 일부 분야를 제외하고는 외국기업에 크게 뒤져 있는 실정이다. 또한 자체 생산한 분리막의 경우도 내구성 등의 문제로 인해 가정용 정수기 등 일부 범용용도 외에는 시장에서 크게 주목 받지 못하고 있다. 기업과 정부는 이러한 어려움을 극복하고 향후 고성장이 기대되는 분리막 시장을 선점하기위해다음과 같은 과제들을 해결해야 한다. 첫째, 분리막 소재 자체뿐만 아니라 적용 시스템 개발도 적극 추진해야 한다. 분리막을 응용분야의 공정에 적용시키는 시스템 시장은 분리막 소재시장 규모의 약 10배에 달하는 것으로 알려져 있다.그러나 국내 분리막 기술은 규모가 큰 시스템 시장을 간과하고 분리막 소재 자체에 국한된 시장만을 놓고 서로 경쟁하는 양상을 보이고 있다. 따라서 분리막 소재 제조기업과 관련 시스템 엔지니어링 업체 간의 밀접한 협력 하에 수익성이 양호한 시스템시장까지 공략하는 것이 중요하다. 둘째, 고부가가치 분리막 제조를 위해서는 새로운 고분자의 개발이 절실하다. 지금까지의 분리막이 단순히 기존 고분자를 이용하여 만들어졌다면 향후의 분리막은 NT, IT, BT를 바탕으로 극소형의 고기능성 형태를 띠게 될 것이다. 이렇게 되면 기존의 고분자와는 다른 내열성, 내구성, 전기 전도성, 생체친화성 등의 새로운 물성을 가진 고분자가 요구될 것으로 예상된다. 그러나 국내의 경우 새로운 고분자를 설계하고 그것을 합성하는 기술이 미비하기 때문에 상대적으로 기술 선점이 어려운 상황이다. 그러므로 고분자 소재의 구조와 막의 투과 특성을 연구하여 새로운 소재의 화학적 구조를 직접 설계하고 이를 합성하는기술에대한집중적인연구가필요하다마지막으로 기술 개발 및 시장 기반 확대를 위한 정부의 적극적인 지원이 필요하다. 앞에서 향후 유망한 분야의 하나로 언급되었던 연료전지의 경우를 보더라도 관련it이론상 메모리 대역폭1.2GB/s1.6GB/s4.2GB/s⑦ DDR-SDRAMDDR(Double Data Rate) 싱크로너스D램은 SDRAM과 비교해 두 배의 데이터 전송 능력을 가진 고속 SDRAM의 표준이다. 97년 국제 표준화 기구인 JEDEC(Joint Election Device Engineering Council)가 새롭게 채택한 고속메모리 기술로 한 번의 클럭 신호에 한 개의 정보를 주고 받는 기존 메모리의 상식을 파괴해 한 번에 두 개의 정보를 주고 받을 수 있게 함으로써 기존 메모리 속도를 배로 늘리도록 설계한 기술로 핀수는 184개이다.DDR-SDRAM의 규격은 DDR200, DDR266, DDR333, DDR400 등으로 표기하기도 하고, PC1600, PC2100, PC2700으로 표기하기도 한다. PCxxxx의 뒤 4자리 숫자는 대역폭을 의미하며 대역폭은 해당 통신규격에서 낼 수 있는 최대 전송 속도를 말한다. PC1600의 1600은 100MHz DDR로 동작하는 x86 호환 PC에 장착할 수 있는 DDR SDRAM의 최대 전송속도이다. 최근에 생산되는 램은 DDR SDRAM이다.구분PC1600(DDR200)PC2100(DDR266)PC2700(DDR333)PC3200(DDR400)FSB100Mhz(100x2=200)266Mhz(133.3x2=266)333Mhz(166.5X2=333)400Mhz(200X2=400)버스64bit64bit64bit64bit전력소모낮음낮음낮음낮음메모리대역폭1600MB/s2100MB/s2700MB/sDDR-II 메모리는 인텔의 차세대 칩셋인 i915이상의 칩셋에 사용 가능한 BGA타입 메모리로서, DDR 메모리와 다른 240핀으로 구성되며 고속의 533MHz로 동작한다. 또한 고속으로 동작시 발생하는 열을 효과적으로 방출하여 안정적인 메모리 성능을 구현하기 위한 히트 스프레더가 장착되어 있다. 1GB 키트는 듀얼 채널 구성시 최상의 성능과 가장 안정적인 메모리 환경을 구현하기 위해 메모리 특성이 가장 유eloper solution)에 쉽게 용해될 수 있는 상태로 변화하게 된다. 즉, 현상(developing) 공정이 진행된 후에는 감광막이 원하는 지역에만 남아 있게 되는 것이다. 이후 웨이퍼는 노출된 금속층과는 잘 반응하지만 감광막과는 잘 반응하지 않는 산(acid)에 잠겨져 금속층과 산의 화학반응 즉, 식각(etching)이 진행된다. 식각이 끝난 후에는 웨이퍼는 세정되고 감광막도 제거된다.이렇게 하여 저항기들이 웨이퍼 상에 형성되었지만 이들이 외부 전원에까지 연결되기 위해서는 금속 배선에 의한 연결(metal interconnection)이 필요하다. 금속 배선들이 저항기 위로 지나가는 경우, 저항기와 금속 배선간의 접촉을 방지하기 위해 또 하나의 절연층이 증착되어야 하고, 저항기와의 연결을 위하여 이 전열층의 특정 부분(금속 배선과 저항기가 교차하는 곳)에 구멍을 뚫어야 한다. 이 공정 역시 위에 설명한 사진식각 공정에 의해 진행된다. 이후 전기 전도성이 매우 큰 금속 배선층을 증착시키고 다시 사진식각 공정에 의해 원하지 않는 금속층 부분들을 식각해 냄으로써 저항기 IC의 웨이퍼 제조 공정(FAB 공정)이 완결된다. 이러한 FAB 공정 이후에는 외부 환경으로부터 반도체 칩(chip)을 보호하고 외부 전원과의 연결 통로를 마무리짓는 조립(assembly) 및 봉지(packaging) 공정이 진행되고 이를 통해 최종적인 IC칩이 완성되는 것이다.5. 미래의 컴퓨터를 받쳐 줄 소자- 미래의 컴퓨터LSI 기술과 시스템화 기술의 발전으로 컴퓨터가 도입 된지 40년이 되었으며, 컴퓨터를 중심으로 관대한 정보통신 네트웍이 형성되었다. 컴퓨터 이용의 변화와 더불어 컴퓨터 자신도 크게 변화하려 하고 있다. 그 하나가 콤팩트화이다. 예전엔 한 칩 안에 트랜지스터를 100만개 이상이나 수용한 초 LSI를 사용한 32비트 마이크로 프로세서가 보급단계에 있었다. 지금은 64비트 가 거의 상용화 됐다. 두 번째는 인간 두죄에의 접근이다. 이제까지의 컴퓨터는 지시에만 대응할 수

공학/기술| 2006.06.19| 20페이지| 2,000원| 조회(467)

무기화학, 신소재, 하이테크, 첨단산업

미리보기

닫기
[유기공업실험] 아디프산의 합성

보 고 서제 목: 아디프산의 합성(산화반응)과 목 명:공업화학실험학 과:생명화학공학과학 번:2001722014이 름:김 용 화제 출 일:2005. 5. 3담당교수:윤 주 학 교수님1. 목 적시클로헥사논을 알칼리성하에서 과망간산칼륨으로 산화시켜 아디프산을 합성한다.2. 해 설시클로핵사논의 산화반응은 다음과 같다.시클로핵사논 아디프산위 식을 정리하면 다음과 같이 된다.3. 준 비[기 구]삼각플라스크(500ml), 비커(500ml), 온도계(100℃), 蒸氣浴, 흡인여과장치[약 품]시클로헥사논 10g, 과망간산칼륨 30.5g, 10% NaOH 수용액 5ml, 아황산수소나트륨, 진한염산, pH 시험지4. 조 작[반응 준비]? 시클로핵사논 10g을 500ml 삼각플라스크에 넣는다.① 과망간산칼륨 30.5g 과 증류수 250ml을 넣는다.② 흔들어 주면서 가온하여 용해하고 35℃가 되면 가온을 중지한다.[산화 반응]? 10% NaOH 5ml을 넣는다.① 잘 섞는다.② 액온은 약간 급히 상승하여 약 15분 후에 80℃ 정도로 된 후 하강하므로 잘 흔들어 섞는다.③ 액온이 90℃가 되면 즉시 80℃로 냉각한다.④ 온도가 자연히 떨어지기 시작하면 증기욕에서 5분간 가열한다. (이산화망간을 침전시키기 위함)⑤ 스포트 테스트를 실시한다. (유리봉으로 반응액 한 방울을 여과지에 묻혀 이산화망간의 스포트의 주위에 생기는 환의 색을 조사한다. 과망간산칼륨이 존재하면 적자색을 나타낸다. )⑥ 스포트 주위의 적자색이 없어졌는지 확인한다.⑦ 안 없어졌으면 아황산수소나트륨을 소량 가하고 다시 6 으로 간다.⑧ 없어졌으면 계속 진행한다.[이산화망간 제거]? 흡인여과를 한다. (이때, 아스피레이터로 너무 강하게 흡입하면 기포가 격렬히 발생한다.① 침전을 수세한다.② 침전물은 폐액통에 버린다.③ 여과액, 세척액을 500ml 비커에 넣는다. (비커의 70ml 정도 위치에 미리 표시를 해 둘 것)[결정 생성]? 비커에 미리 표시해 놓은 70ml 선까지 가열 농축한다.① 이때, 비등석을 넣고 에 주의한다.② 비커의 내벽에 묻은 고형물을 긁어 내린다.③ 진한 염산을 뜨거운 용액 중에서 교반하면서 가한다.④ pH1~2로 될 때 까지 가한다.⑤ 진한 염산 10ml 또 가한다.⑥ 하여 결정 석출한다.[결정 여과분리]? 흡인여과 한다.① 여과액은 폐액통에 버린다.② 백색결정을 얻고 건조 시킨다.③ 아디프산을 얻는다.④ 수율을 계산한다.5. 실 험 결 과? 반응식① 반응한 : 10g② 얻은 결정 : 6.03g③ 수율 : 6.03 / 10 * 100 = 60.3%6. 고찰 및 검토아디프산의 합성에는 싸이클로헥사논이 출발 물질로 사용된다. 과망간산칼륨을 가해 유해산소를 만들어 아디프산을 유도해내는 과정이다.이번 실험에서 과망간산칼륨이 부족하여 우리 조는 중크롬산을 대신하여 사용하였다. 그결과 침전이 생기지 않았고 결국 실험이 수포로 돌아갔다. 하지만 옆 조에서는 과망간산칼륨이 있었기 때문에 실험을 같이 하기로 했다.실험은 순조로웠으나 다만 아쉬운 점이 있었다면 침전을 수세할 때 물을 약간 많게 넣었더니 나중에 넣을 물을 증발 시키느라고 고생한 것 빼고는 괜찮은 실험이었다.실험 전에 실험에 필요한 시약이나 기구를 미리 확인하는 것도 필요하겠다는 것을 새삼 느꼈다.7. 참 고 문 헌◆ 아디프산 [adipic acid]1,4-부탄디카르복시산 이라고도 한다. 화학식 HO2C(CH2)4CO2H. 무색의 주상결정으로 분자량 146.15, 녹는점 153∼153.5 ℃이다. 물에는 약간 녹아 산성을 보인다. 에탄올·아세톤에는 잘 녹지만, 에테르·탄화수소용매에는 거의 녹지 않는다. 가열하면 아디프산무수물이나 중합체무수물을 생성하지만, 칼슘염을 건류하면 시클로펜탄온을 생성한다. 실험실에서는 시클로헥산올을 질산으로 산화시켜 만든다. 즉, 농도 61.3%의 질산을 시클로헥산올에 대해 4배 사용하여 55∼60℃에서 시클로헥산올을 질산 속에 저으면서 떨어뜨려 냉각시키면 아디프산이 결정으로 석출된다.또, 공업적으로는 시클로헥산에서 직접 또는 시클로헥산온을 거쳐, 공기 또는 산소로 산화시켜 합성한다. 아디프산은 6,6-나일론을 중심으로 하는 합성섬유의 원료로서 중요하며, 폴리에스테르수지의 원료로도 사용된다. 아디프산과 옥틸알코올·데실알코올 등의 디에스테르는 가소제나 합성윤활유로서도 사용된다.

공학/기술| 2005.06.01| 5페이지| 1,000원| 조회(1,421)

산화반응, 과망간산칼륨, 아디프산의 합성, 시클로헥사논

미리보기

닫기
[화학공학] 아세트아닐리드의 합성

보 고 서제 목: 아세트아닐리드의 합성(아세틸화 반응)과 목 명:공업화학실험학 과:생명화학공학과학 번:2001722014이 름:김 용 화제 출 일:2005. 4. 26담당교수:윤 주 학 교수님1. 목 적(1) 아닐린을 빙초산으로 아세틸화하여 아세트아닐리드를 합성한다.(2) 반응시간, 보온여과, 탈색 재결정, 순도 확인을 위한 융점 측정 등의 조작을 행한다.(6시간, 수율 80%)2. 해 설이 반응은 아닐린의 아미노기 중의 수소원자 1개와 아세틸기의 치환반응(아세틸화 반응)이다.아세틸기를 주는 시약으로 빙초산을 사용하면 생성되는 수분에 의해 농도가 묽어지고, 반응은 느려진다. 그러므로 반응장치를 잘 선택하여 생성되는 수분을 제거함으로써 반응의 평형을 오른쪽으로 진행시키도록 하면 반응시간을 단축시킬 수 있을 것이다.또한, 아세틸화 시약으로서 이외에 무수토산 및 염화아세틸도 사용된다. 반응성이 강한 순서로 나열하면 다음과 같다.염화아세틸 무수초산 초산(상온에서 반응계 밖으로 방출)아세틸화 시약으로서 무수초산을 사용하면 반응시간이 대단히 단축되어 효율이 좋지만, 소량이기는 하여도 디아세틸 유도체가 부산물로 생성되기 쉽다. 빙초산과 무수초산을 같은 양을 혼합하여 사용하면 반응시간은 30분 정도로 된다.일반적으로 이 아세틸화와 같이 유기화합물의 분자 내에 아실基(R-CO-)를 도입하는 반응을 아실화라 하며, 다음과 같은 것이 있다.포르밀화 HCO-아세틸화 CH₃CO-벤조일화 CHCO-아실기를 받아들이는 원자단으로서는 아미노기와 수산기가 있다. 아미노기의 수소원자 1개와 아실기를 치환하며 산아미드가 되고, 수간기의 수소원자와 치환하면 에스테르가 된다.아세틸화는 유기화학반응에 있어서 각종 유도반응과정에서 예민하게 산화, 환원되기 쉬운 아미노기 및 수산기를 보호하는 데 이용되는 경우가 많다.3. 준 비온도계, 유리관(3~4cm), 코르크마개, 클램프, 공기냉각기, 둥근바닥 플라스크 300ml, 석면망, 링(석면을 감은 것), 버너비커(500ml, 1L)*3, 보온깔때기, 흡인여과 장치, 유리봉아닐린 14.7ml(15g), 빙초산 20ml, 활성탄, 여과지4. 조 작[반응준비]0) 아닐린 14.7ml(15g) 을 300ml둥근바닥플라스크에 넣는다.1) 비등석을 넣는다.2) 빙초산 20ml을 넣는다.[아세틸화]0) 반응창치 조립1) 약 105℃에서 2~3시간 가열2) 온도계의 눈금이 불안정하게 되면 가열 중지3) 냉수 300ml가 들어 있는 1000ml 비커에 아닐린과 빙초산을 섞은 것을 뜨거울 때 잘 교반해서 재빨리 넣는다.4) 실온까지 방냉 한다.5) 흡인여과 한다.6) 냉수로 세정한다.7) 결정을 얻는다.8) 여과액은 폐액통에 버린다.[재결정]0) 결정을 1000ml 비커에 옮긴다.1) 끓는 물600ml을 넣는다.2) 활성탄 5~10% 서서히 가한다.3) 가열용해(5분간 끓임)4) 열여과를 한다.5) 보온깔때기를 사용하고 깔때기 내의 수위는 80%로 한다. 미리 충분히 가열시켜 둔다.6) 여과액을 냉각 시킨다7) 흡인여과를 한다.8) 여과 후 여과액은 폐액통에 버린다.9) 착색이 되었는지를 확인 후 착색이 되면 재결정 단계 1)로 간다.10) 그렇지 않으면 여과지로 수분을 제거한다.11) 데시게이터 중에서 건조한다.[확인]0) 융점측정, 순도확인1) 필요에 따라 반복하여 재결정한다. 재결정하면 수율이 감소되므로 용해도와 물의 양을 고려한다. (m.p. 115℃)2) 아세트아닐리드를 얻는다.3) 수량을 측정하고 수율을 계산한다.5. 결과값◎ 반응식◎ 반응시켜준 아닐린 : 14.7ml◎ 결정으로 얻은 아세트아닐리드 : 10.1ml◎ 수율 : 10.1 / 14.7 = 68.5%6. 고찰 및 검토이번실험은 아닐린에 무수초산과 빙초산의 혼합액으로 아세트아닐리드를 생성하므로 아세틸화반응 알고자 하는 것이다. 이번실험 역시 어렵지는 않았지만. 가열하는 시간이 너무 길었다.혼합물의 교반이 더욱더 잘되게 하기 위해 마그네틱바를 넣어 교반을 시켰다. 가열하는 동안 별다른 변화나. 특이한점은 없었으나. 가열이 끝나고 낵각을 시작하자 혼합물 표면위에서부터 먼지같은 결정이 나타나기 시작하였고, 한순간에 결정덩어리들이 나타났다. 문헌상 무색의 판모양 결정이라고 되었있다. 하지만 처음부터 커피색의 혼합물 그대로 결정도 커피색의 결정이 나왔다. 아마 건조를 하면 무색이나 백색이 되지 않을까 생각된다.< 아세트아닐리드 여과>7. 참고 문헌§. 기구 설명1) 증기 및 기체의 냉각- 액체를 비점 또는 그 부근까지 가열하는 경우, 그대로는 물질의 증기가 달아나 기 때문에 용기의 주둥이에 적당한 냉각기를 달아서 증기를 냉각 응축시켜 다시 용기 안으로 떨어지게 하거나 다른 용기 안으로 떨어지게 한다. 전자를 환류(reflex)가열이라 하고 후자를 증류라 한다. 여기에 사용하는 냉각관으로는 목적과 액체의 비점에 따라 여러 가지 형이 사용된다. 일반적으로 환류 가열 시는 냉각관을 용기 주둥이에 수직이 되게 설치하는 것이 보통이다.*환류냉각- 냉각기 아래에서 응축액이 연속적으로 흘러내리거나, 응축액이 상승하는 증기 때문에 떨어지지 못하고 냉각기 안에서 올라갔다 내려갔다 하는 경우는, 가열이 너무 격렬하거나 아니면 냉각수가 너무 약하게 흐르기 때문이다. 액체가 방울로 떨어지는 정도가 되에끔 가열과 냉각을 조절한다. 냉각기가 너무 작을 때나 능률이 나쁠 때도 이와 같은 현상이 일어난다. (g)의 경우는 (e)보다 능률이 좋다.- 비점이 100℃이상의 물질의 환류에는 (e) 또는 (b), (c)가 사용되고(증기의 온 도와 냉각수의 온도와의 차가 크기 때문에 가끔 복잡한 모양의 냉각기를 사용 할 때 유리의 연결부에서 깨어지는 수가 있다.), 냉각수는 비점이 높을수록 조 금씩 흐르게 한다. 비점 150℃이상의 물질의 환류에는 (a)가 사용된다.*증류에서의 냉각- 증류의 경우도 위와 같은 주의가 필요하다.- 비점 40℃이하의 것에는 (d), 40～150℃에는 (b) 및 (c), 150～200℃에는 (a)를 사용한다. 200℃이상의 물질에는 냉각기는 필요 없다. 이때는 플라스크의 가지가 공기냉각기의 역할을 하기 때문에 가지에 바로 Adapter를 달아서 증류한다. 단 (b), (c)는 비점 100℃이상의 경우에는 냉각수를 천천히 흐르게 하거나, 냉각수를 넣은 채 흐르지 않게 한다. 혼합물의 증류에서 다시 고 비점의 유분이 유출될 때는 (a)로 대치하기보다는 냉각수를 없애 버린 상태에서 증류하면 된다. (이 때는 (c)가 아니고 (b)를 사용한다.)2) 환류 / 환류냉각기 (reflux condenser)- 장시간 가열해야 하는 경우, 내용물이 기화하여 없어지지 않도록 하기 위하여 냉각기로 응축시켜, 재차 플라스크에 되돌리는 조작을 환류라고 한다. 이 목적에 이용되는 냉각기를 환류냉각기라고 한다.- 용매증기를 냉각?응축시켜 다시 아랫부분 용기 안으로 돌려보내는 유리제 기 구. 냉각기의 한 형식이다. 대개 물을 냉각매로 사용하고, 냉각효율을 높이기 위하여 구관?나선관 등의 냉각기가 이용된다. 끓는점이 낮은 증기의 경우 리비히냉각기를 사용하고, 또 단순히 가늘고 길쭉한 유리관에 의한 공기냉각을 이용하는 경우도 있다.§. 시약 설명1) 아닐린 (aniline)- 분자식 C6H7N. 대표적인 방향족아민. 분자량 93.13. 아미노벤젠?페닐아민이라 고도 한다. 특유의 냄새를 지닌 무색 액체로, 녹는점 -5.98℃, 끓는점 184.55℃,밀도 1.022, 용해도 3.6g/100ml(18℃), 굴절률(n20D) 1.5863, 인화점 76℃이다. 벤젠과 함께 유기화학 및 화학공업상 가장 중요한 화합물로 간주된다.

공학/기술| 2005.05.01| 6페이지| 1,000원| 조회(844)

아세트아닐리드, 합성, 아세틸, 아세틸화, 빙초산

미리보기

닫기
[화학공학] 오렌지 Ⅱ의 합성

보 고 서제 목: 오렌지 Ⅱ의 합성(디아조화 반응과 커플링 반응)과 목 명:공업화학실험학 과:생명화학공학과학 번:2001722014이 름:김 용 화제 출 일:2005.4.12담당교수:윤 주 학 교수님실험 4. 오렌지 Ⅱ의 합성(디아조화 반응과 커플링 반응)1. 목 적(1) 슬파닐산을 디아조화하고, β-나프톨과 알칼리성 용액 중에서 커플링시켜 오렌지 Ⅱ(β-나프톨오렌지)를 합성한다.(2) 상온보다 낮은 온도로 냉각시켜서 하는 반응, 결정의 석층과 재결정, 흡인여과 등의 기본조작을 행한다(6시간).2. 해 설슬파닐산에 탄산나트륨을 가하여 수용성의 Na염으로 만든다.그리고 나서, 염산을 가하여 염산염으로 만들고, 다시 아질산나트륨과 염산으로 디아조화하여 디아조늄염을 만든다.이 디아조늄염과 β-나프톨을 알칼리성 용액 중에서 반응시켜 오렌지 Ⅱ 를 합성한다.방향족 제 1아민(Ar-NH₂ )을 산 존재하에 아질산염과 반응시키면 디아조늄염(Ar-N?≡NX?)이 생성된다. 이 반응을 디아조화 반응이라 한다.디아조화 반응은 필히 지시된 저온(통상 0 ~ 5℃)을 유지시켜야 한다. 그 이유는 일반적으로 Ar-N?≡NX? 의 결합이 Ar과 X가 회전에 의해 접촉되기 쉽고, 수용액 중에서는 온도가 조금만 높아져도 열운동에 의해서 질소를 방출하여 분해되기 쉽기 때문이다.그러므로, 디아조늄염은 대단히 불안정한 화합물로서 건조되면 폭발성을 갖는 위험이 있다. 그러나 열운동에 의하여 분해되지 않을 정도의 저온하에서 방향족 아민류와는 산성하에서 페놀류와는 알칼리성하에서 축합시키면 방향족 아조화합물 Ar-N=N-Ar' 를 생성하여 안정한 화합물로 된다. 이 반응을 커플링 반응이라 한다.3. 준 비[기구]온도계, 비커(100ml, 200ml, 300ml, 500ml), 빙욕, 흡인여과장치, 유리봉[약품]슬파닐산 8.7g, β-나프톨 7.2g, 아질산나트륨 3.5g, 2N HCl, 5% Na₂CO₃수용액,10% NaOH 수용액, KI-전분시험지, pH 시험지, 식염, 얼음빙냉하여도 반응용액의 온도를 기대할만큼 유지하기에는 충분한 주의가 필요항다. 특히, 기온이 높을 때는 용액의 온도가 높아지기 쉽다. 또한, 과도한 냉각을 하지 않는 것도 중요하다(0~5℃로 유지).4. 조 작[디아조화]슬파닐산 8.7g을 500ml 비커에 넣는다. 미리 준비된 5% Na₂CO₃수용액 60ml 를 완전히 용해되어 투명하게 될 때가지 가열한다. 유수로 냉각한다. 충분히 빙냉한다.아질산나트륨 3.5g을 100ml 비커에 넣고 증류수 20ml를 넣어 용해시킨다. 충분히 빙냉하여 아가 그 500ml 비커에 넣는다.2N HCl을 200ml 비커에 넣어 충분히 빙냉하여 500ml 비커에 넣는다.그리고 나서 빙냉 인체로 잘 섞는다. KI-전분시험지지가 완천히 청색이 되는 지를 확인한다.[커플링]청색이 되면 β-나프톨 7.2g에 10% NaOH 수용액을 용해한 것을 충분히 빙냉하여 액온에 주의하면서 재빨리 전량을 가한다. 빙냉 인체로 잘 섞는다. 강알칼리성인가를 확인해둔다. 빙냉 교반을 약 1시간가량 한다. 석출된 결정을 80℃에서 가열 용해 한다. 뜨거운 상태에서 재빨리 흡인여과를 한다. 흡인여과장치중의 Buchner 깔때기는 미리 열탕으로 중분히 데워 둔다. 여과지상의 것은 폐액통에 버리고 여과액에는 NaCl 10~20g 을 가한다.

공학/기술| 2005.05.01| 3페이지| 1,000원| 조회(1,352)

오렌지 Ⅱ의 합성, 디아조화 반응, 커플링 반응

미리보기

닫기
[화학공학]슬파닐산의 합성

보 고 서제 목: 슬파닐산의 합성 (슬폰화 반응)과 목 명:공업화학실험학 과:생명화학공학과학 번:2001722014이 름:김 용 화제 출 일:2005. 3. 29담당교수:윤 주 학 교수님실험 3. 슬파닐산의 합성(슬폰화 반응)1. 목 적(1) 아닐린을 황산으로 슬폰화하여 슬파닐산을 합성한다.공기에 의해 산화 착색되기쉬운 유독한 무색 투명 액색 무색 또는 백색 결정분자량 93.1 분자량 173.2비점 184.6℃ 융점 280℃융점 -6.0℃비중 1.022(2)유욕(油浴)에 의한 가열, 흡인여과, 유기화합물(고체)의 가열 등의 기본조작을 행한다(6시간, 수율 80%).2. 해 설반응식은 다음과 같이 표시된다.베이킹법이라고 하는 특수한 슬폰화법으로서 황산을 사용하여 슬폰화하여 다음과 같은 과정을 거쳐 아미노기와 para위기에 술폰산기가 도입된다.아닐린에 황산을 가하면 황산아닐린이 되어 고화(固化)하고, 황산아닐린은 169℃에서 융해, 180℃이상으로 되면 탈수반응에 의해 술파닐산으로 전이되므로 다시 고화(固化)한다.3. 준 비[기구]삼각플라스크(100ml), 비커(100ml, 300ml), 증발접시, 油浴, 온도계, 흡인여과장지, 유리봉[약품]아닐린 4.0g(4.0ml), 진한 황산 6.0g(3.3ml), 10% NaOH 수용액, 6N HCl, 활성탄 1g, 여과지,pH 시험지4. 조 작[반응 준비]아닐린 4.0g(4.0ml)을 증발접시에 넣고 진한 황산 6.0g(3.0ml)을 한 방울씩 가한다. 유리봉으로 잘 섞는다. 삼각플라스크에 옮긴다.[술폰화]플라스크 벽에 골고루 분포되도록 섞는다. 일반적으로 유기화합물(고체)의 열전도율은 적다. 그러므로 황산아닐린의 분말도 될 수 있는데로 넓고 얇게 용기 벽에 골고루 부착시킨다. 油浴으로 가열한다. 플라스크내의 반응온도를 185~190℃로 유지시키기 위해서는 油浴의 온도를 195~200℃로 한다. 플라스크 내의 온도를 185~190℃로 유지한다. 온도를 낮추면 황산아닐린(m.p.169℃)이 굳어져서 반응이 끝나고 슬파닐산이 생성되지 않으므로 주의 한다. 절대로 교반해서는 안 된다. 일단 녹았다가 다시 固化하는가? 온도를 유지시켜 다시 30분단 가열한다. 그리고 상온까지 방냉한다.[재결정]10% NaOH 수용액을 소량씩 가한다. 고형물을 완전히 용해한다. 유색 화합물을 흡착 제거시킬 때 술파일산도 동시에 흡착될 염려가 있으므로 술파닐산을 Na 염으로 만들어 용해도를 증가시켜 흡착을 방지한다. 착색되어 있는가? 아닐린의 일부가 산화중합 등에 의해 착색의 원인이 되는 유색 화합물을 생성하는 수가 있다. 착색이되면 가열 하고 다시 냉각한다. 흡인여과를 한다. 여과액을 비커에 옮긴다. 여과지상의활성탄을 폐액통에 버린다. 비커를 가온한다. 비커에 6N HCl을 가온하여 소량씩 가하다. 산성으로 만든다. 얼음으로 냉각 시킨다. 흡인여과를 한 번 더한다. 백색 결정을 여과지에 싸서 건조 시킨다. 술파닐산을 얻는다. 수량측정하고 수율을 계산한다.5. 실험 결과◎아닐린의 무게 : 4g◎거름종이의 무게 : 0.83g◎슬파닐산 결정과 거름종이의 무게 : 3.415 g◎슬파닐산 결정만의 무게 : 2.585g◎슬파닐산의 수율 : 2.585 / 4 * 100 = 64.63%6. 중탕(重湯)의 종류◎물중탕 : 보통 내부비커의 온도가 100℃이하 일 때 사용한다.◎기름중탕 : 가열해야 할 물체를 기름에 담그고 기름을 열의 매개체로 하여 간접적으로 가열하는 방법. 기름중탕이라고도 한다. 증기중탕이나 물중탕 등으로는 목적을 달성하기 어려운 100℃ 이상의 가열에 주로 이용된다. 유지류의 끓는점이 물질에 따라 다르다는 것을 이용하여 적당한 유지를 가열함으로써 100∼200℃ 정도에서 중탕한다. 유욕의 재료로는 면실유·참기름·들기름·피마자유·올리브유, 그 밖에 실리콘유 등의 합성물이 쓰인다. 유지는 가연성인 경우가 많은 것이 결점이다.◎금속중탕 : 녹는점이 낮은 금속이나 그 합금을 가열 또는 냉각 매체로 이용하는 중탕. 금속욕(金屬浴)이라고도 한다. 열전도가 좋으므로, 기름중탕에 비해 균일하게 가열되며 250℃ 이상으로 가열해도 인화의 위험이 없어 안전하게 행할 수 있다. 용기는 보통 철제를 이용하는데 흔히 이용되는 금속은 비스무트·납·아연·주석·카드뮴 및 이것들의 합금이다. 납 중탕 시에는 독성가스가 발생하므로 주의해야 한다.◎모래중탕 : 모래중탕·사욕(砂浴)이라고도 한다. 간접적인 가열방법이다. 대개는 철 또는 스테인리스강으로 만든 납작한 접시에 깨끗한 모래를 넣고, 그 위에 비커나 플라스크 등 기구를 얹어 밑에서 가스버너로 가열한다. 전열기를 내장한 철제 상자의 평판 위에 모래를 넣은 형식의 것도 있어, 한꺼번에 많은 기구를 가열하는 데 알맞다. 기구의 밑면이 고루 가열되므로, 불에 직접 얹어 가열할 때처럼 기구가 파손될 염려가 적다. 특히 증발건고(蒸發乾固)와 같이 액체가 들어 있는 용기 가열에 적합하지만 과열하지 않도록 주의해야 한다.7. 고찰 및 검토이번 실험은 저번 실험에서 결과물로 얻은 아닐린을 가지고 술폰화하여 슬파닐산을 얻는 것이었다. 여태까지 해온 실험과의 차이가 있다면 그전까지는 수욕을 하였으나 이번엔 유욕을 하였다. 그 이유는 니트로화는 내부비커의 온도가 60~70℃만 유지되면 되지만 술폰화는 내부 비커의 온도가 185~190℃로 유지 되어야 하기 때문에 물로서는 100℃이상 올릴 수 가없기 때문에 기름중탕을 사용하였다. 그 다음 과정들은 저번 실험들과 비슷하여 별다른 어려움은 없었다.8. 참고 문헌술폰화유기화합물의 수소원자를 술포기 -SOH로 치환하는 반응. 방향족탄화수소 또는 그 유도체에 황산이나 발연황산(진한 황산에 다량의 삼산화황을 흡수시킨 것)을 반응시킨다. 반응하기 어려운 화합물의 경우는 클로로황산(클로로술폰산) HSOCl을 술폰화시약으로 사용하는 경우도 있다. 황산류에 의한 술폰화에서의 시약은 삼산화황이며 친전자치환반응으로 분류된다. 술폰화반응은 가역반응이므로 생성물질인 술폰산을 묽은 황산과 가열하면 원래의 탄화수소를 생성하기도 한다. 또 반응조건에 따라서는 술포기가 들어가는 위치의 선택이나 이성질체화하는 것이 가능하다. 나프탈렌의 경우가 그 좋은 예이다. 술폰화반응은 염료나 중성세제 등 공업적 제조에서 중요한 공정이다.

공학/기술| 2005.05.01| 4페이지| 1,000원| 조회(1,416)

슬파닐산, 술파닐산, 슬폰화반응, 술폰화반응

미리보기

닫기