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[화학 실험] 서울대학교 수소이야기

-화학 실험 보고서-실험1. 수소이야기1. Data & Results이번 실험은 계산이 필요한 실험이 아닌 관찰을 주로 하는 실험이었다.실험 1) 금속과 산의 반응* 아연을 넣은 시험관 : 아연은 표면에서 매우 활발하게 수소가 발생했고, 표면이 서서히 검은색으로 변해가기 시작했다. 3가지 금속 중에서 가장 수소가 활발하게 발생하였으며, 용액의색깔에는 변화가 거의 없었다. 그리고 표면이 완전히 검은색으로 변하자, 수소기체의 발생이멈추었다.* 납을 넣은 시험관 : 납은 상당히 느리게 수소기체가 발생하였고, 역시 표면에서 발생하며,표면이 검은색으로 변해가기 시작했다. 역시 표면이 검은색으로 변하자 수소기체의 발생이멈추었으며, 용액의 색깔은 여전히 투명무색했다.* 구리를 넣은 시험관 : 구리는 수소기체가 발생하는 모습은 보이지 않았으나, 용액이 청록색으로 변하였다. 구리의 표면은 거의 변하지 않았으며, 시험관을 흔드니, 기체 한두방울이 올라왔다.실험 2) 수소의 폭명성* 수소를 담은 풍선 : 펑하는 둔탁한 폭발음을 내며 순식간에 터졌고, 풍선에 그을음이 거의없었다.* 보통 풍선 : 터지는 소리가 거의 나지 않았고, 풍선의 터진부분에 그을음이 있었다.실험 3) 수소의 발생으로 나프탈렌 띄우기* 밀도를 적당히 조절한 소금물에 나프탈렌을 넣으니 처음에는 가라 앉았다가, 아연과 염산을 넣어서 반응시키자, 수소가 발생하면서 수소기포가 나프탈렌 주위에 붙어 나프탈렌이 물위로 떠오르게 되었다.실험 4) 수소와 헬륨의 선스펙트럼{수소위치(nm)670480430410색깔빨강색파랑색남색보라색헬륨위치(nm)*************00480450색깔진한빨강빨강노랑청록청록파랑남색* 선스펙트럼의 선의 위치와 색깔을 표로 나타내었다.※ 실제 분광기로 본 눈금은, 6.7, 4.8 등이었으나, 이를 나노미터로 바꾸면, 위와 같이670,480등으로 표시된다.2. Discussion이 실험에서는 크게 오차로 작용할 요인은 없었다.실험1) 금속과 산의 반응* 실험의 이해와 설명먼저, 이 실험에서, 수소가 발생하는 요인은, 수용액 중의 H+와 금속이 산화환원 반응으로 수소가 환원되어 기체가 발생하는 것으로, 반응식을 써보면, 다음과 같다.{Zn + 2HCl -> ZnCl_2 + H_2, {Pb + 2HCl -> PbCl_2 + H_2여기에서, 구리의 경우, 수소보다 환원되려는 경향이 강하므로, 구리는 수소를 발생시키지 못한다. (이론적으로) 이온화 경향은, 산화되려는 경향의 세기를 나타낸 것으로서, 이온화 경향이 더 센 원소는 더 약한 원소를 환원 시킬 수 있다. 따라서, 이온화 경향에서, Zn > Pb > H > Cu 의 순서이므로, 염산에 넣었을 때, 아연이 가장 활발하게 반응하는 것은 당연하며, 납 또한 이온화 경향이 수소와 그리 차이가 나지 않으므로, 수소가 느리게 발생하는 것이다.이온화 경향은 정확한 수치가 아니므로, 좀더 정확한 수치를 가지고 비교를 해 보자. 이는, {표준환원전위^1)로 알 수 있는데, 표준환원전위에서, {Zn^2+는 -0.7628V이고, {Pb^2+는 -0.1263V이므로, 여기까지의 금속은, 환원전위 0.000V인{H^+를 환원시킬 수 있다. 그리고, 이 결과에서 볼 수 있듯이, Zn과 H는 환원전위 차이가 많이 나는데 비해서, Pb는 H와 환원전위 차가 많이 나지 않으므로, 여기에서 Zn은 수소가 격렬하게 발생하고 Pb는 수소가 느리게 발생하는 것을 설명할 수 있다. {Cu^2+의 경우는 표준환원 전위가 0.3402V로 수소보다 크기 때문에, 수소를 환원시킬 수 없다. 따라서 이론상 구리+염산 용액에서는 수소가 발생하지 않는다.* Zn과 Pb에서 검게 변한 표면Zn과 Pb의 경우에는 표면이 거무스름하게 변했다. 이것은, 금속과 H+가 접촉할 수 있는 표면에서만 반응이 일어나기 때문에, 여기서 {ZnCl_2와 {PbCl_2가 생겨서 표면에 침전형태로 붙어서 된 것이라고 볼 수도 있지만, {ZnCl_2,{PbCl_2는 물에 잘 녹기 때문에, (이말은 물 속에서, {Zn^2+ + Cl^-형태의 이온으로 잘 분리된다는 말과 같음.) 그럴 가능성은 적다고 보여진다. 그렇다면, 무엇 때문일까. 색깔은 거무스름해서, ZnO와 PbO를 의심해 볼 수 있는데, 여기에서, 물 속의 OH와 반응한 {Zn^2+가 ZnO가 되어 표면에 붙었다고 생각 할 수 있는데 그러기엔 양이 너무 많다. 수소가 발생하면서, 이 침전도 생기고, 이 침전은 수소가 발생하는 것을 막는다. (이 말은, 이 검은 물질은 HCl과 반응하지 않으며, 표면을 덮어 Zn이 HCl과 더 이상 반응하는 것을 막는다는 의미이다.) 그러므로, 이것은 {Zn^2+ , Pb^2+가 어떤 음이온과 반응해서 침전물을 만든 것이라고 생각할 수 있다.* Zn과 Pb에서 용액의 색깔이 투명한 이유{Zn^2+ , Pb^2+이온은 둘 모두 색깔을 띄지 않는다. 따라서, Zn과 Pb의 용액에서는 물 속에 색깔을 띄는 이온이 없기 때문에, 이 용액들은 모두 투명하다.* Cu에서 용액이 푸른색으로 변한 이유원래 Cu는 HCl 용액 안에서, 반응을 하지 않는데, 이것은 이론상이고, HCl과 Cu가 순수하지 않았을 경우가 있다. {Cu^2+이온은 물속에서 물과 착 화합물을 형성해서 푸른색을 띄게 되는데, 이 {Cu^2+이온은 Cu 겉 표면에 약간 존재하던 CuO가 HCl과 반응하면서, 생성되었을 수도 있고,({CuO + 2HCl -> Cu^2+ + 2Cl^- + H_2 O) {Cu^+이온의 표준환원 전위는, 0.5V정도로 오히려 {Cu^2+보다 생성되기 힘들기 때문에, Cu+이온이 생성 되었다기 보다는 약간의 Cu가 HCl과 반응해서 {Cu^2+이온을 만들 가능성이 더 크다.여기에서, 표준 환원 전위와 네른스트 식을 이용해서, 이 산화환원반응은 가역 반응이므로, 생성될 수 있는 {Cu^2+의 농도를 계산하여 보자.반응식을 {Cu_(s) + 2H_(aq)^+ -> Cu_(aq)^2+ + H_2(g)라고 하면,{nF epsilon =RT ln K이므로, 25℃ 표준 온도라고 하면, {epsilon = 0.05916 over n logK이므로, 평형을 이룰때에, {K = {[Cu^2+ ]} over {[H^+ ]^2}12mol 농도의 염산 이므로, (염산 12N=12M) {[Cu^2+ ]=4.543 times 10^-10 M이므로, 매우 적은 양이지만, {Cu^2+이온이 Cl-이온이나, 물등과 착이온을 형성해서 계속 없어지면, 평형을 이루기 위해 보다 많은 {Cu^2+이온이 녹아 나오게 되어 용액이 푸른색을 띌 정도로 {Cu^2+이온이 나왔다고 설명할 수 있다.실험2) 수소의 폭명성이 실험은, 수소에 불을 붙이면, 산소와의 급격한 반응이 일어나서 물이 생기는 것을 이용한 것으로, 반응식은 다음과 같다. {2H_2 (g) + O_2 (g) -> H_2 O (l)수소가 들은 풍선은 안의 수소가 급격하게 산화되어 펑하는 소리가 나며 급격하게 반응이 일어나고, 그냥 풍선은 수소풍선과 크기를 같게 만들기 위해, 조그맣게 만들었으므로, 풍선이 불에 녹아도 소리를 내며 터지지 않고 그저 구멍이 날 뿐이다.* 수소 풍선에 그을음이 없는 이유수소 풍선에서는, 풍선이 다 타서 완전히 그을기 전에, 열을 받아 안의 수소가 반응을 시작하고, 조금만 뚫리면 수소에 바로 불이 붙어 급격히 반응해 바로 터져버린다. 그에 반해, 보통 풍선은, 터질 것도 없고 반응할 물질도 없기 때문에, 풍선이 그을어 완전히 탈 때까지 터지지 않는다.실험3) 수소의 발생으로 나프탈렌 띄우기이 실험은, 적절히 농도 즉, 나프탈렌이 겨우 가라앉을 정도의 밀도를 맞춘 소금물에 나프탈렌을 넣고, 아연과 염산을 넣어 발생되는 수소가 나프탈렌에 기포로 붙어 나프탈렌을 띄우는 것을 보여준다. 이는, 수소가 다른 기체에 비해 가벼운 것도 이유가 되겠지만, 다른 기체들과 큰 차이는 없다. 단지 수소의 발생을 보여주는 실험이다.* 왜 나프탈렌을 이용했는가?여기에서 왜 하필이면 실험 도구로 나프탈렌을 선택했는지에 대해 여러 가지 이유를 생각해 볼 수 있다.1) 나프탈렌의 밀도가 소금물로서 만들 수 있는 밀도 범위 내에 있다.이것은 매우 중요하다. 나프탈렌을 소금물에 띄우는 것은, 그냥 물을 이용할 경우 수소에 의한 조금의 부력만으로 띄우기 힘들기 때문이다. 소금물의 밀도가 나프탈렌을 겨우 가라앉힐 정도만 되어야 수소의 부력만으로 띄울 수 있고, 시각적으로 수소의 발생과 부력을 보여줄 수 있다.2) 나프탈렌은 표면이 그리 매끄럽지 않다.이것 또한 수소가 나프탈렌을 띄우는 데에 한 몫을 한다. 왜냐하면, 수소가 흡착할 수 있는 이상적인 조건의 표면의 물질이어야 수소기포가 그 표면에 많이 붙을 것이고, 이는 수소가 보다 큰 부력을 발생시키는 원인이 될 수 있다.3) 물에 녹지 않으며, HCl과 웬만해선 반응하지 않는다.이것들과 반응하면 실험이 불가능 할 것이다.실험 4) 수소와 헬륨의 선스펙트럼수소의 선스펙트럼은 위의 실험data에서 나온바와 같으며, 이 결과는, 다음과 같은 수식에서 알아 낼 수 있다.{E_n = - R Z^2 over n^2

자연과학| 2003.05.11| 5페이지| 1,000원| 조회(617)

화학, 실험보고서, 서울대, 수소

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[화학] 서울대학교 계산실습 평가B괜찮아요

-화학실험 보고서-계산화학 실습1. introduction이 실험은, 컴퓨터를 이용해서, 분자 모델링을 하는 실험으로서, 컴퓨터에 의한 분자사이의 포텐셜 에너지 계산으로, 최소한의 에너지를 가지는 {Na^+이온과 물분자 들 사이의 구조를 결정하여 그 모양을 관찰하고, 그 에너지를 계산해 본다.2. 이론적 배경 , 원리컴퓨터의 계산 속도는 이제는 상상할 수 있는 정도를 훨씬 넘어서서 빨라지고 있다. 이러한 계산 환경의 발전으로 우리는, 컴퓨터를 이용하여 실제로 실험 조건을 그리고 분자 사이의 에너지 변화에 의한 최적 구조 결정을 컴퓨터를 통해서 시각적으로 모사, 관찰 가능하게 되었다. 그리하여, 컴퓨터를 이용한 분자 모델링 및 모의 실험은 단순 반복적인 계산을 효율적으로 수행하기 위한 알고리즘의 개발과 적절한 가정 및 근사법의 개발, 그리고 응용이라는 측면에서 발전되어 왔다. 아직까지는 분자 모델링 및 모의 실험(혹은 통칭하여 계산화학)이라는 영역이 아직은 실험 및 실험 데이터와 독립하여 존재할 수 있을 정도로 완벽하지는 못하다. 그러나, 최근의 컴퓨터 성능의 발전과 소프트웨어의 발달로 이러한 계산화학 작업을 통해 실험적으로 얻기 힘든 결과를 예측할 수 있는 수준에 이르게 되었다. 이를 테면, 우리가 이번 실험에서 시행할, 나트륨원자와 물분자들 사이의 최적 에너지 조건 위치 등을 예측할 수 있는 것이다. 따라서, 이런 기구들은 이론 화학자들에게는 매우 유용한 것이기 때문에, 우리는 이 실험을 매우 가치 있게 진행할 수 있다.* 이온 주위의 물 분자들의 배열에 대한 분자 역학적 모사이는 이번 실험의 주제이며, 우리가 관찰할 내용이기도 하다. {Na^+이온 주위에, 물분자가 2개, 3개, 4개, 5개가 있을 때, 물분자와 이온의 위치관계는 어떻게 되는가와 이때의 에너지는 어떻게 되는가가 우리의 주 관심사이다. 알칼리 금속의 양이온과 할로겐 원소의 음이온들은 쉽게 결합하여 이온 결정을 이룬다. 이들이 물에 녹으면 각 이온들 주위로 물분자가 둘러싸게 된다. 이때 용액 물분자의 배치는 이온과 물의 쌍극자와의 상호작용과 물 분자들 사이의 수소 결합의 상대적인 차이에 의하여 이루어지게 된다. 이들의 상대적인 크기를 알기 위하여 이온들 중심으로 물 분자를 하나씩 붙여나가는 모사를 진행하여 이들 결합에 대한 화학적 정보를 얻는 것이 이 실험의 목적이다. 이론적으로는 물 분자를 하나씩 붙여나갔을 때 이온이 안정화되는 정도는 어느 정도의 물을 사용했을 경우에는 수렴하게 되겠고, 이 때가 수용액 상태에서의 이온을 모사하기 위한 최소한의 물의 갯수가 될 것이다.{이 그래프는, 두 입자 사이의 포텐셜 에너지를 표시해 주고 있다. 두 입자는 각각 따로 있을때는, 에너지가 0이고, 서로 가까이 올수록 에너지가 작아지다가 어떤 R이 되면, 두 입자사이의 에너지는 최소값을 가지게 된다. 그리고, 그 R보다 더 가까워 지면, 오히려 반발력이 작용해서, 두 입자사이의 에너지는 급격하게 증가하게 된다. 이것이 기본적인 분자사이의 힘이라고 말할 수 있다. 이는 두 분자 사이에서만의 힘이므로, 분자가 여러개가 되면, 이 곡선은 보다 많은 굴곡을 지니게 될 것이다.* 최소에너지 , 전이상태의 위치를 찾는데 사용되는 방법- Gradient technique.에너지 최소화 과정은 함수의 최소값을 찾아가는 과정이다. 즉 위와 같은 그래프에서, 미분값을 양쪽으로 계산해서, 에너지가 점점 낮아지는 쪽으로 옮겨가며, 이때, 미분값이 0이 되는 극점을 찾아 그 점을 최소값으로 인식한다. (사실 컴퓨터는 미분값이 0인점을 찾는 것이 아니고, 적절히 작은 값을 지정해 주면, 그 값 이하로 내려갔다가 다시 올라갈 때, 극소점이라고 판단한다. 보다 정확해지려면 기준 값의 크기를 작게 하면 되겠지만 분자의 크기가 커진다면 계산의 효율성을 위해서 무조건 작게 하여 반복계산의 횟수를 증가시키는 것은 바람직하지 않다. 무조건 작게 하기 보다는 원하는 유효숫자에 대해서 최대의 기준 값을 설정하는 것이 유리하다. ) 만일 미분값이 0보다 커지게 되면 컴퓨터는 계산을 그만두게 되는데, 이언급했듯이 여러 분자들의 힘이 작용할 때, 굴곡이 여러개가 생기면, 컴퓨터는 무한정 계산할 수 없으므로, 사용자가 지정한 분자들의 위치에서 가장 가까운 극소점만 찾게 된다. 그러면 실제로 더 안정한 점이 있는데도 불구하고, 이 점을 에너지가 가장 작은 점으로 인식하고, 여기에서 계산을 멈추게 되는데, 이러면 실제 분자의 모델링을 완벽하게 해냈다고 할 수 없다. 게에 분자가 많아지면 에너지 함수도 복잡해지므로, 극소점을 찾고 계산을 끝내는 경우가 많이 일어난다. 따라서 최소점을 찾는 문제는 초기 구조를 어떻게 주느냐의 문제가 되어 버린다. 우리의 실험의 경우에는, 물분자 4개까지는 나트륨 분자가 비교적 일정한 구조를 찾아가지만, 5개 부터는 초기 상태에 민감하게 반응하여 각각 다른 구조를 찾아가게 된다.3. 시약조사시약은 사용하지 않으며, 이용하는건 오직 컴퓨터뿐이다. 컴퓨터 안에서, 나트륨 이온과, 물 분자를 이용하기는 하지만, 실제로의 화학적 성질이 중요한 것이 아니다.4. 실험과정1. 컴퓨터를 켜고, 우리가 분자사이의 거리, 구조를 구하고 에너지를 계산할 프로그램인 maestro를 실행시킨다.2. maestro에서, build tab 에 build 버튼을 눌러서, 창이뜨면, atom tab에서, atom type를 누르면, 원소기호 리스트가 나오는데, 여기에서 Na(66)을 선택하여, 원래 창의 검은 배경에, 더블클릭을 하여, {Na^+이온을 만든다. 다음, atom tab에서, elements 탭을 누르면, 원소기호 창이 나오는데, 위의 draw를 클릭하고, O(산소)를 이전과 같이 주화면 가운데에 원하는 숫자만큼 더블클릭하여 만든다.3. build 메뉴에서, Hydrogen Treatment를 클릭하면, 메뉴창이 뜨고 Apply current treatment to all atoms를 누르면 주화면의 산소 원자에 수소가 붙는다.4. Menu중에서 MacroModel을 누른 뒤 Minimization을 선택하면, 이 물분자와 나트륨이온사이의 최적 구조가 름을 water2 이라고 정하고 창의 중간 쯤에 있는 Force Field를 누른 상태에서 AMBER를 선택해준 뒤 아래 start를 누르면 Monitor 창이 pop-up 되면서 계산이 이루어진다.5. 이 data 중 Energy 항을 기록한다.6. 앞의 과정으로 돌아가 O를 하나씩 추가하면서 물분자를 늘려가며, water2 와 같이 파일이름을 바꿔주며, 매번 다른 파일에 저장하고, Energy항을 기록한다.7. 특히 물분자 5개로 만든 최적화 파일은 E-mail로 전송해야 하는데, 전송 방법은, 일단 maestro 프로그램을 종료하고 Linux shell 로 나간후에, water5.mol2 파일을 전송해야 하는데, 전송하려면, mail 메일주소 < water5.mol2 라고 shell 프롬프트에서 치면 된다.8. e-mail을 확인하면, 제목없음으로, 메일이 와있어야 하는데, 와있다면, 메일 내용을 긁은후 copy해서, 새로운 text파일을 만들어서 그 내용을 붙인후, 그 파일의 확장자 명을, mol2로 바꾼다. 그 후, 전산화학 인터넷 페이지에서 이 파일을 읽을 수 있는 프로그램을 받아서 파일을 열면 분자 구조가 보이고, 이를 ball-stick 형으로 바꿔서 그림을 카피해서 보고서에 붙인다.{물분자 갯 수에너지(kJ/mol)2-194.203-273.574-339.265-395.135. 실험결과물분자 2개 : -194.20 kJ/mol물분자 3개 : -273.57 kJ/mol물분자 4개 : -339.26 kJ/mol물분자 5개 : -395.13 kJ/mol{{{{6. discussion위의 결과에서, 물분자의 개수가 늘어날수록 좀더 낮은 에너지를 가지게 되는데, 그 이유는, 물 혼자서 전하가 편중된 채로, 쌍극자 역할을 하고 있을 때 보다, 주위에 다른 물분자들이 둘러싸이게 되면, 전하의 편중이 산소에 편중된 -전하와, 수소에 편중된 + 전하가 서로 가까이 존재하게 되는 것에서, 쿨롱 에너지에 의해서 둘이 적당히 가까운 위치에 있을 때, 서로 멀리 떨어져지가 낮아지게 되는데, (위의 이론적 배경에서, 그래프 참조) 이러한 성질에 의해서, 물분자가 근처에 여러 개가 있으면 에너지가 낮아지고, 또한, 서로 수소 결합을 할 수 있기 때문에, 에너지가 또한 내려가게 된다.* Na 이온과 5개 물분자의 최적 화된 구조를 Web Lab Viewer를 통해 살펴본 뒤 그 구조를 Ball and Stick 으로 출력하고 어떤 입체구조인지 보조선 등을 그려 간략히 설명할 것.Na 이온과 5개의 물분자의 최적 화된 구조의 경우, 우리조의 결과는, 나트륨 둘레에, 물분자 4개의 경우와 비슷하게, 4개의 물분자가 정사면체 꼴로 나트륨 주위에 둘러 배치되고, 그중 2개의 물분자에서, 2개의 분자의 모든 원자가 같은 평면에 위치하며, 이때, 인접한 2개의 수소에 다른 나머지 한 개의 물분자의 산소가 수소결합 형식으로 결합되어 있는 것이라고 보여진다. 사실 위에서도 언급했듯이, 이 프로그램은 초기 지정위치에서, 근처에 있는 극소 값을 구하는 프로그램이므로, 초기에 분자 배열을 어떻게 했느냐에 따라서, 결정되는 구조는 달라진다. 나는 크게 두 가지의 분자 배열을 보았는데, 우리조의 경우 같은 것과, 물분자 5개가 나트륨 이온 주위에, 산소 원자가 삼각쌍뿔 형으로 5개가 배치된 것의 두 가지가 있었다. 그런데 두 번째 구조는, 에너지 준위가, - 382.93 kJ/mol 으로, 우리조의 결과인 -395.13 kJ/mol 보다 불안정한 구조임을 알 수 있었고, 이는, 물분자의 산소원자, 나트륨 이온 사이의 결합보다는, 물분자끼리의 수소 결합의 안정도가 더 높기 때문에, 나타나는, 구조라고 볼 수도 있고, 나트륨 이온 하나에 근접하여 대칭적으로 붙을 수 있는 가장 안정한 물분자의 개수는, 4개라고 생각할 수도 있다. 그러나 이 경우는 실제로, 물분자를 많이 위치시키고 가장 안정한 에너지를 갖는 구조를 찾아서 나트륨 이온 하나에 몇 개의 물분자가 붙을 경우가 안정한지를 살펴봐야 할 것이다. 그러나 물분자가 5개만 존재할 때는, 우리조의 경우가 다.

자연과학| 2003.05.11| 5페이지| 1,000원| 조회(2,601)

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[화학] 콜로이드 용액의 성질과 용액의 농도 결정

콜로이드 용액의 성질과식초의 농도 결정1. 실험일시 :2. 실험장소 :3. 실험자 :4. 실험목표 : 시중에서 흔히 구입할 수 있는 식초 용액의 농도를 측정하여 표기되어 있는 농도와 일치한지 확인해본다.5. 준비물저울, 메스플라스크, 지시약용 스포이트, 비커, 삼각 플라스크, 뷰렛, 피펫, 옥살산, {NaOH, 식초, 페놀프탈레인, {NaOH보관용 병, 증류수 등6. 실험상 유의점(1){NaOH용액은 독성이 강하므로 피부에 닿지 않도록 해야 한다. 만약, 피부에 묻으면 물 로 빨리 씻어내야 한다.(2) 옥살산은 2가의 산이므로 중화하기 위해서는 두 배의 수산화나트륨 몰수가 필요하다.7. 실험 방법(1) 옥살산 표준 용액 만들기0.05M 농도의 정확한 옥살산 표준 용액을 만든다.(2) 약 0.1M {NaOH만들기1 0.1M 용액 500㎖를 만들기 위해서 필요한 {NaOH의 무게를 계산한다.2 계산한 양을 250㎖비커에 빨리 재서 넣는다.3 약 100㎖의 증류수로 녹인 후 500㎖의 메스 플라스크에 붓는다.4 플라스크를 마개로 막고 온도가 실온으로 떨어질 때가지 기다린다.5 메스 플라스크의 눈금까지 증류수를 넣는다. 이 때, 마개를 막고 아래위로 흔들어서 잘 섞이게 한다.6 미리 소량의 용액으로 씻은 보관용 병에 이 용액을 보관한다.(3) {NaOH용액 표준 적정1 정확히 잰 0.05M 옥살산 표준 용액 25㎖를 100㎖ 삼각 플라스크에 넣고 페놀프탈레인 용액을 2∼3방울 떨어뜨린다.2 적정하려는 {NaOH용액으로 뷰렛을 2회쯤 씻어내고 {NaOH용액으로 채운다.3 뷰렛의 눈금을 기록하고 삼각 플라스크를 흔들면서 {NaOH용액을 방울방울 떨어뜨린 다. 이 때, {NaOH용액 한 방울로 페놀프탈레인의 분홍색이 사라지지 않을 때를 종말 점으로 하여 소비된 {NaOH용액의 부피를 구한다.4 표준 적정을 반복한다.5 반응식과 사용한 {NaOH용액의 부피, 표준 옥살산 용액의 농도와 부피를 이용하여 {NaOH용액의 농도를 계산하고, 2회 실시한 농도를 평균한다.6 평균 농도값을 라벨에 기록하여 보관병에 붙인다.(4) 식초 용액 농도 결정하기1 식초 1㎖를 정확히 취하여 삼각 플라스크에 넣고 증류수를 약 10㎖넣어 용해시킨 후 페 놀프탈레인 2∼3방울을 넣는다.2 표준화된 {NaOH용액으로 뷰렛을 2회쯤 씻어 내고 {NaOH용액으로 채운다.3 뷰렛의 눈금을 기록하고 식초 용액이 들어있는 삼각 플라스크를 흔들면서 {NaOH용액 을 방울방울 떨어뜨린다. 이 때,{NaOH용액 한 방울로 페놀프탈레인의 분홍색이 사라지 지 않을 때를 적정점으로 하여 소비된 {NaOH용액의 부피를 구한다.4 중화 적정을 2회 더 반복한다.5 각각의 적정 결과로부터 식초 용액의 농도를 계산하고 평균한다.8. 실험 결과(1) 옥살산 표준 용액 만들기.: 옥살산(분자량:126.27) 6.3608g을 1000ml에 용해시킨다.{THEREFORE옥살산 농도(M) {Image0.05(M)(2) 약 0.1M {NaOH만들기: {NaOH약 0.8g 을 증류수 200ml에 녹인다. 이 때, NaOH는 조해성이 있기 때문에 공기중의 수분을 흡수하여 스스로 질량이 계속 늘어나기 때문에, 정확한 질량을 측정할 수 없어서 1차 표준 물질로 사용하지 못한다. 따라서 옥살산과 같은 1차 표준물질 산으로 표준화를 하여 NaOH의 정확한 농도를 안 후에 이로 적정을 하게 된다.(3) {NaOH용액 표준 적정: 옥살산 20ml를 NaOH로 적정했다. 이때, 적정하는 용액의 색깔을 잘 보기위해 약간의 증류수를 더 넣어준다. 적정시에는, 뷰렛의 0.1ml의 눈금에서 어림짐작하여 0.01ml단위까지 눈금을 읽는다.이때, 첫 번째 적정에서는, NaOH 20.47ml, 두 번째 적정에서는, NaOH 20.49ml가 들어가서, 평군 20.48ml이므로, NaOH의 몰농도는, 다음 식에 의해서,MV=M'V' {2 times 0.02 times 0.05037 = 0.02048 times x∴x=0.09838787915M(4) 식초 용액 농도 결정하기식초 1ml를 적정하는데, 각각 24.75ml, 24.85ml가 들었으므로,{1 times 0.098 times 0.02480 =1 times M' times1{M' Image2.44 M(5) 식초의 퍼센트 농도 구하기 (식초 밀도는 1.024g/㎤이다.){{2.45 times 60} over 1024 times 100 image 14.3(%)9. 결론식초의 퍼센트 농도가 14.3%로, 라벨에 써있던 13~14% 의 표기와 거의 일치했다. 물론 적정 중간에 색깔을 넘겼을 경우 등의 오차가 있었을 것이고, 표준화와 실제 적정 2번의 오차가 합해져서 약간의 오차가 생겼으리라고 본다면, 아주 정확한 값이라고 볼 수 있다.10. 결과 및 해석(1) 옥살산 용액과 수산화나트륨 용액과의 중화 반응식을 써 보아라.☞{{NaOH{H_2 C_2 O_4 ~ + ~2 NaOH ~->~2H_2 O ~+~Na_2 C_2 O_4(2) 식초 용액과 수산화나트륨 용액의 반응을 식으로 표현하여라.☞ {CH_3 COOH~+~NaOH~->~H_2 O ~+~CH_3 COONa(3) 옥살산 1.26g을 중화하기 위하여 0.1M {NaOH용액은 얼마나 필요한가?☞ 옥살산 분자량 : 90 옥살산 1.26g : 0.014㏖(2가산){NaOH0.007㏖ 필요0.1㏖ : 1l = 0.007㏖ : xx=0.07l11. 느낀점이번 실험에서, 비교적 위험한 산과 염기를 쓰면서, 나는 화학 경시를 하면서 많이 다뤄 보았지만, 새삼 그 위험성을 깨달았고, 아이들에게 시약을 만들어 주기도 하면서, 실험을 보다 재미있게 할 수 있었다. 결과가 정확하게 나와서 좋았으며, 많이 적정을 해보았었지만, 역시 순간의 판단이 결과를 좌우한다는 사실을 느낄 수 있었다.1. 실험일시 :2. 실험장소 :3. 실험자 :4. 실험목표 : 콜로이드 용액의 성질을 안다.(투석, 틴들, 엉김)5. 준비물{이름규격수량이름규격수량비커500mL2녹말(가용성)분말2g비커50mL4염화나트륨결정4g삼발이1질산은 용액0.1M1mL석면 쇠그물1요오드 용액0.12%1mL알코올 램프1염화철(Ⅲ) 용액30%2mL셀로판 주머니25㎝ 25㎝1중크롬산칼륨 용액1%100mL두꺼운 종이1염화나트륨 용액0.5M2mL광원1백반 용액0.5M2mLU자관대(150mL)1손전등1백금 전극2렌즈대1건전지6V1증류수300mL시험관15㎝ 15㎝4시험관대16. 개요콜로이드 입자(분산질)가 용매(분산매)에 용해(분산)되어 있는 용액을 콜로이드 용액(분 산계)이라고 하며, 참용액과는 달리 불투명하다. 콜로이드 입자는 거름종이를 통과할 수 있 으나 반투막은 통과할 수 없는 크기이며, 그 지름은 10-7 ~ 10-5㎝정도이다.콜로이드 용액은 참용액과는 다른 성질이 있다. 분산된 콜로이드 입자가 빛을 산란시켜 일어나는 틴들 현상 (tyndall phenomenon), 입자가 커서 반투막을 통과할 수 없는 성질을 이용한 투석 (dialysis), 질량에 비해 입자의 표면적이 커서 흡착력이 강하여 그 표면에 양이온이나 음이 온을 흡착하고 있기 때문에 나타나는 전기 이동과 엉김 등이 그 대표적인 성질이다.7. 실험상 유의점(1) 셀로판 주머니는 물에다 10분 이상 넣어 두어 부드러워진 것을 사용한다.(2) 용액을 만들 때에는 반드시 증류수를 사용한다.(3) 콜로이드 용액은 오래 방치해 두면 침전이 되므로 실험 직전에 만들어 사용한다.(4) 사용량이 적은 용액은 학급 공동으로 사용하도록 만든다.(5) 셀로판 종이 대신 동물의 방광막을 사용해도 된다.8. 실험과정(1) 증류수 100mL에 녹말 2g을 넣고 가열하여 용해시킨다(2% 녹말 용액). 이것을 냉각시킨 후 그 속에 염화나트륨 4g을 넣어 용해시킨다.(2) 가로, 세로가 각각 25cm 가량 되는 셀로판 종이를 물에 적신 다음, 큰 증발 접시나 사 발 위에 올려놓고 (1)에서 만든 용액을 부은 다음 셀로판 종이를 실로 묶는다.(3) 용액을 담은 셀로판 주머니를 그림 II-8(b)와 같이 증류수가 든 비커에 넣어 5분정도 방 치한 후 비커 속의 물을 2개의 시험관에 각각 3mL씩 취한 후, 한 시험관에는 0.1M 질 산은 용액 약 1mL를 넣고, 다른 시험관에는 0.12%요오드 용액 약 1mL를 넣어 본다.(4) 셀로판 종이 대신 거름종이를 사용하여 위와 같은 실험을 반복하여 비교해 보자.(1) 500mL 비커에 증류수 200mL를 넣고, 이것을 끓이면서 끓는물에 30% 염화철(III) 용액 2mL를 잘 저어 주면서 넣는다. 이때 일어나는 변화를 잘 관찰한다. 수산화철(III)의 적 색 콜로이드 용액이 얻어진다(용액A)-> 염화철(III)를 1.5g에 물 3.5g으로 해서 30%용액을 만들었다.(2) 다른 비커에 중크롬산칼륨의 1% 용액 100mL를 만든다(용액B)(3) 용액 A와 용액 B를 각각 250mL 비커에 옮겨 담고, 옆에서 강한 빛을 쬐어 보자. 두 용액에서 어떤 차이점이 있는가?(4) 용액 A를 2개의 시험관에 각각5mL씩 넣고 한쪽에는 0.5M NaCl 용액 2mL를, 다른 시 험관에는 0.5M KAl(SO4)2 용액 2mL를 넣고 잘 섞어 주면서 어떤 변화가 일어나는지 관찰한다.9. 실험 결과(1) 실험과정 (3)의 결과는 어떻게 나타났는가?☞ 질산은 용액을 넣은 시험관 : 흰색 앙금이 생겨 뿌옇게 흐려져, 불투명해 졌다.요오드 용액을 넣은 시험관 : 아무런 반응이 없어, 요오드 용액 고유의 황갈색만을 보 일 뿐이다.

자연과학| 2003.05.11| 6페이지| 1,000원| 조회(1,175)

식초, 용액, 농도, 콜로이드, 틴들

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[생물학] 멘델의 유전법칙 평가C아쉬워요

- 생물 수행평가 -멘델의 유전법칙1. 멘델의 유전법칙에 대해서 설명하시오.1 우열의 법칙{멘델의 연구 결과에서, 그는 우성, 열성을 발견하였다. 그는, 키 큰 완두와 키 작은 완두를 교배하면 중간 크기의 완두가 나올 거라 예상했지만 실제로는 모든 잡종의 키가 컸다. 그는 여기에서, 키가 큰 완두는 우성이고 키가 작은 완두는 열성이라고 명명하였다. 따라서, 우성이 열성을 누르고 나타난다는 이 법칙을 우열의 법칙이라고 한다.2 분리의 법칙{분리의 법칙에서 멘델의 가장 근본적인 원리는 각 유전 형질이 한 쌍의 대립유전자에 의하여 만들어지고 그 대립유전자는 화분과 밑씨가 감수분열을 통하여 형성될 때 분리된다는 것이다. 멘델은 이형접합자가 생식할 때 그 배우자는 두 형태이며 같은 비율일 것임을 최초로 깨달은 사람이다.그는 이형접합성 식물이 자가수정할 때 YY의 밑씨와 yy의 밑씨를 절반씩 만들 것이라 생각했다. 또한 YY의 화분과 yy의 화분을 절반씩 만들 것이라 생각했다. 수정된 전체 밑씨 중 yy이 나타날 확률은 1/2 × 1/2 = 1/4이다. 같은 논리가 YY인 잡종 2세대 자손에도 적용된다.그러나 멘델의 F2 자손 중 절반이 Yy이었다. 그 이유는 다음과 같이 설명될 수 있다. Yy 접합자는 교배에서 두 가지 방법으로 만들어 질 수 있다. 즉, yy 화분이 YY 밑씨와 수정하거나 YY 화분이 yy 밑씨와 수정할 수 있다. 첫 번째 조합이 일어날 확률은 1/2 × 1/2 = 1/4이다. 마찬가지로 두 번째 조합이 일어날 확률도 1/4이다. 이 교배에서 Yy 접합자가 만들어질 수 있는 다른 방법은 없으며 그 두 사건은 독립적이다. 따라서 이 교배에서 접합자가 Yy 이형접합자일 가능성은 1/4 + 1/4 = 1/2이다. 이처럼, YY:Yy:yy = 1:2:1 이기 때문에, 우성:열성 = 3:1 로 나타나게 된다. 이를 분리의 법칙이라 한다.3 독립의 법칙* 독립의 법칙 : 양성 잡종이상에서 각 형질은 다른 형질과 관계없이 몇 대를 계속하더라도 우성:열성=3:1의 비는 독립적으로 유전된다. 대립 유전자는 서로 간섭하지 않고 독립적으로 자손에게 전달된다.{멘델은 황색의 둥근 종자를 맺는 순종과 녹색의 주름진 종자를 교배시키기로 결정하였다. F1은 모두 둥글고 황색이었다.P1 : YYRR × yyrrF1 : 모두 YyRr여기에서 R와 r은 둥글고 주름진 유전자의 두 대립유전자를 표시하며, Y와 y는 황색과 녹색 유전자의 대립유전자를 나타낸다. 앞에서 우리는 대립유전자를 특정한 형태의 유전자로 정의하였다. 각 유전자는 특정한 위치에 존재한다.이제 멘델이 양성잡종, 즉 두 가지 특성이 서로 다른 식물을 교배시켰을 때 F2 세대에서 어떤 일이 일어났는지 알아보자.F1×F1(RrYy×RrYy)의 자손인 F2에서 멘델은 556개의 완두를 수확하여 이를 네 종류로 분류하였다.(R_와 Y_는 개체는 우성이지만 두 번째 대립유전자는 모른다는 것을 의미한다.)- 315(둥글고 황색) RY- 101(주름지고 황색) rY- 108(둥글고 녹색) Ry- 32(주름지고 녹색) ry여기에서 볼 때, 이 것이, R과 Y의 두가지 유전인자에 대해서 나타날때는, 각각의 유전인자에 대해 우성과 열성이 3:1 의 비율로 나오게 된다. 따라서 전체적으로는 나타나는 형질에 따라, RY:Ry:rY:ry = 9:3:3:1 의 비율로 발현되게 된다. 또한 각각의 유전인자에 대해 RR:Rr:rr = 1:2:1 이 되고, 이는 Y에 대해서도 마찬가지이다. 여기에서 또 계산해 보면,RRYY:RrYY:rrYY:RRYy:RrYy:rrYy:RRyy:Rryy:rryy = 1:2:1:2:4:2:1:2:1 이 된다.이는 멘델의 예상과 일치하는 결과였다.2. 멘델의 실험이 유전학상 최초로 성공하여 유전에 대한 새 지평을 연 이유를 생각해 보자.오랫동안 사람들은 어떻게 어버이의 형질이 자손에게 그대로 전달되는지에 대하여 의문을 가져왔었다. 그러나 그 중 멘델은 완두를 재료로 한 교배 실험을 통하여 일반적인 유전의 법칙을 입증할 수 있는 통계학적 규칙을 가장 먼저 발표할 수 있었다. 이것은 우연한 일이 아니었다. 멘델 이전에도 많은 사람들이 유전현상에 대하여 의문을 가져왔고 이를 이해하고자 많은 노력을 경주하였으나 유독 멘델이 유전법칙을 확립할 수 있었던 이유는,첫째, 유전현상을 이해하기 위하여 우선 실험 결과를 상세하게 기록하고 계량화하는 것이 중요함을 인식하였다.실험으로 알게 된 사실을 명확하게 기록하면서 차근차근 실험을 진행하였고, 결과를 분석하여 일반적 법칙을 입증할 수 있는 통계학적 규칙을 찾아내려고 노력하였다. 멘델이 처음 수도원에 들어갔을 때에 수학과 물리학을 공부하여 둔 것이 그 기초가 된 것이다.둘째, 실험 대상으로 완두를 선택하였다.완두콩은 다른 생물들과 달리, 쉽게 구별되는 형질이 존재하고, 일반적으로 자가수분에 의해 증식하므로 1순계교배계통(순종) 확립이 쉬우며, 타가수분이 가능하여 잡종 실험을 쉽게 할 수 있다.셋째, 서로의 형질은 독립된 관계라 가정하고, (이 가정은 결국 옳음이 입증되었다.) 하나의 실험에서 확실한 한 가지의 형질에 중점을 두었다. 대부분의 다른 연구자들은 여러 가지 형질을 동시에 취급함으로써 일관된 법칙을 유도하기 어려웠던 것이다.3. 멘델의 유전 법칙에 따라, 한 특성을 가진 개체의 유전자형을 알아볼 수 있는 방법을 생각해 보자.{멘델은 우성개체의 유전자형을 확실히 알 수 있는 더욱 단순한 실험 방법을 개발하였는데, 그것이 검정교배이다. 이것은 우성 표현형이지만 유전자형은 모르는 개체를 동형접합성 순종인 열성 개체와 교배시키는 것이다. 예를 들어 어떤 종자의 표현형이 둥글면 그 유전자형은 RR나 Rr일 것이며 이 종자를 주름진 동형접합성 열성개체(rr)와 교배시키면 유전자형을 알 수 있다. 만약 유전자형이 RR이면 그 교배는 RR×rr이며, 그 자손은 모두 Rr이므로 모두 둥글다. 만약 유전자형이 Rr이면 그 교배는 Rr×rr로 표시되며, 자손의 표현형 중 1/2은 둥글고, 1/2는 주름진 것이다. 따라서 우리는 이 검정 교배를 통해 우성 개체의 유전자형을 알 수 있다.

자연과학| 2003.05.11| 4페이지| 1,000원| 조회(1,448)

유전, 수행평가, 멘델, 유전법칙

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[환경] 환경오염의 해결 평가B괜찮아요

-화학 수행평가-환경오염의 해결환경오염을 해결하기 위한 기술개발, 대체에너지 개발 및,자원 재활용 등에 대하여 조사한다.1. 수질오염 대기오염 토양 오염 등의 환경오염을 줄이기 위한 기술 개발의 예를 조사한다.* 환경오염 기술 개발의 분류a 환경설비- 대기·수질오염방지, 소음·진동방지, 폐기물처리, 자원재활용, 에너지절약 설비- 환경오염측정기기/시스템b 환경오염방지기술- 대기·수질오염방지기술- 소음·진동 방지기술- 폐기물처리 기술- 토양오염·지하수 정화 기술c 청정기술- 저공해·무오염 공정, 자동차 배출가스 저감, 청정물질개발·생산, 자원재활용 기술d 환경보존기술-{CO_2회수 및 저장, 환경오염 감시, 해양환경관리, 환경유해성 평가·관리, 지구환경감 시·대응(국가간 환경감시기술 포함) 기술e 석유정제기술- 석유의 분해·탈황 및 수소화처리, 알킬레이션, 이성화 및 방향족화, 유황 및 폐가스회수 기술* 환경오염 방지 기술 개발의 실제적인 예1 다이옥신의 안전한 처리다이옥신의 처리기술은 환경오염처리 기술 중에서도 첨단기술로 분류할 수 있다. 우선 여러 가지 다이옥신류 혼합체중에서 염소의 위치와 개수가 다르면 그들의 독성도 달라지는 것과 마찬가지로 물리, 화학, 생물학적 특징이 다르므로 처리기술 또한 매우 선택적일 수밖에 없다. 현재 다이옥신 처리기술은 주로 소각로와 오염된 토양, 폐기물 등을 중심으로 발달하고 있는데 소각로 배기가스정화를 위한 다이옥신 처리 기술은 흡착제, 촉매 등을 사용하거나 공정개선을 통하여 이루어지고 이다. 그 중에 흡착제에 의한 다이옥신 제거는 현재 가장 효율이 좋은 것으로 알려지고 있으나 대부분 수입에 의존하고 있어 국산 대체 품의 개발이 시급한 실정이다. 그 이외에 바나듐과 같은 화학적 촉매나 타이타늄과 같은 광촉매를 이용하여 다이옥신을 분해하는 기술도 선진 각국에서 심혈을 기울이고 있다. 또한 좀 더 환경 친화 적인 미생물을 이용한 다이옥신 처리 기술은 박테리아나 곰팡이를 이용하여 선택적으로 다이옥신류를 분해하여 무해하게 하는 기술인데쁜 영향을 주어 천식 등의 호흡기 질환을 야기하며 또한 광 화학 산화물 중의 PAN(Peroxyacetylnitrate)은 기침, 눈과 목의 자극, 두통 등을 일으킨다. 둘째로는 {NO_x가 질산과 질산염으로 전환되어 산성눈 또는 비의 원인이 되므로 결국은 자연생태계를 파괴할 뿐만 아니라 건축구조물 등의 부식의 근본 인자로 작용한다.{NO_x의 주 공급원은 크게 고정원과 이동원으로 나눌 수 있으며 이를 제거하기 위한 다양한 방법들이 제시되어 있다. 이 중에서 발전소나 산업용 보일러와 같은 고정원에서 발생하는 {NO_x제거를 위한 기술로는 암모니아를 환원제로 하는 SCR(Selective Catalytic Reduction) 기술이 가장 활발히 연구되고 있으며 자동차와 같은 이동원에서의 {NO_x제거를 위한 기술로는 탄화수소를 환원제로 하는 SCR 이 활발하게 연구되고 있다.3 VOC의 촉매를 이용한 제거고정원에서 발생되는 휘발성 유기화합물은 일반적으로 지방족 탄화수소, 방향족 탄화수소, 할로겐족 탄화수소, 알콜, 글리콜, 에테르, 에폭사이드 및 페놀 등 대부분의 탄화수소 또는 이에 산소 또는 염소기가 결합된 여러 유기화합물을 광범위하게 지칭하고 있다. 이러한 VOC(Volatile Organic Compound)는 높은 증기압을 가지고 있어 대기중으로 쉽게 증발되며, 증발된 화합물은 대기중에서 질소산화물과 광화학 반응을 일으켜 오존 및 PAN등을 생성시키며 이로 인하여 스모그 현상을 유발시키는 원인물질로 알려져 있다. VOC는 주로 자동차 도장등 수많은 제조공정으로부터 배출되는데, 특히 고용매력, 고휘발성, 저인화성 등의 특성으로 인하여 산업체에서 세척 및 코팅공정 등에 많이 사용되고 배출되는 염소계 휘발성 유기화합물이 그 자체의 독성과 환경오염물질로서 처리가 문제되고 있다.일반적으로 휘발성 유기화합물의 처리법으로는 고온연소, 촉매산화, 응축, 흡착 및 흡수, 막분리, 자외선을 이용한 산화, 생물학적 처리 방법 등이 이용되고 있으며 이러한 기술들은 화합물의 조각장치 등과 비교해 볼 때 낮은 온도에서 산화반응을 하고 반응 후 그 폐열을 회수하여 재 사용함으로써 운전비용이 적고, {NO_x등이 흡착 및 흡수된 고체와 액체 폐기물을 발생하지 않으므로 점점 더 강화되고 있는 환경규제에 보다 더 용이하게 대처할 수 있다.휘발성 유기화합물의 촉매에 의한 산화는 기존의 소각방식에 비해서 매우 경제적인 방법으로 석유화학 관련시설, 도장시설 등 각종의 유기물 배출 시설에 적용되고 있으며 반응조건에 따라 차이는 있지만 일반적으로 99%이상을 제거할 수 있는 것으로 알려져 있다. 오늘날 대부분의 촉매 산화 기술은 미국과 일본에서 주로 이용되고 있는데 운전이 쉽고, 장시간 성능을 유지할 수 있으며 그 유지보수비가 적게 소모되므로 가장 경제적인 대안으로 인식되고 있다.{4 생물촉매기술(Biocatalysis)생물촉매기술은 생물공학기술의 핵심분야의 하나로 효소나 세포를 이용하여 의약품 등 부가가치가 높은 물질을 생산하는 기술이다. 최근의 생물촉매기술의 발전은 기존개념을 깨뜨리는 획기적인 것으로서, 우선 효소뿐만 아니라 항체, 리보핵산등도 촉매 작용을 할 수 있음이 밝혀져 생물촉매 자체의 영역부터 확대되었으며, 생물촉매의 생산성과 효능을 향상시킬 수 있는 유전자 재조합 기술과 단백질 공학 기술은 이제 실용화 단계에 있다. 또한 환경분야에도 접목시킬 수 있는데, 생물촉매를 이용한 오염물의 분해나, 생체촉매의 이상조건에서의 오염물의 분리, 제거 등의 응용도 가능해 졌다. 생물촉매기술의 개념 또한 크게 발전하여 수 년 전 까지만 하더라도 기존의 수용액 상태의 기질을 상온상압에서 반응시키는 것만을 생각하였으나 이제는 비수계(nonaqueous) 생물반응, 고온고압에서의 생물반응, 그리고 기상(gas phase) 생물반응까지 가능해지고 있다. 특히 environmentally friend technology로서의 생물공정에 대한 관심도가 크게 증대되어 가고 있어 화학촉매 기술이 지금까지의 화학공업발전에 핵심기술역할을 담당하여 온 것처럼 다가오는 21, 적응하는 과정들에서 actin cytoskeleton의 역할과 식물의 이온채널의 반응이 연구되어지고 있다. 이 분자들 자체의 세포 내에서의 움직임, 활성의 변화를 알아내고, 이들의 변화를 조절하는 경로를 밝히기 위하여, 이들의 상위에서 조절자로서의 역할을 할 가능성이 있는 small G protein, protein kinase 등에 관심을 가지고 이들의 신호전달에서의 역할이 연구되어졌다.식물수송체에 관한 연구를 응용하여 최근에는 식물의 중금속 수송체와 중금속 저항의 기작, 제초제 분해, 등 토양 속의 독성물질들을 제거하는데 기여할 수 있는 유전자들을 찾아 내었다. 이스트와 벼에서 납에 대한 저항성을 높이는 유전자와 제초제 저항성 유전자를 분리하고 있을때, 이들 중 여러 가지 물질 수송체들의 유전자로 보이는 것들이 나오게 되었다. 이 연구들이 발전되어 식물의 중금속 수송 기작에 관해 새로운 지식들을 밝혀내고 중금속이나 다른 독성물질로 오염된 토양을 정화할 수 있는 식물이 개발되었다.9 생분해생분해는 미생물이 토양이나 지하수에서 존재하는 유기오염물질을 분해시키는 과정이다. 산소가 충분히 공급되면, 미생물은 유기오염물질을 이산화탄소, 물, 그리고 미생물세포 등으로 변화 시킨다. 산소가 없는 상태에서 유기오염물질은 메탄, 이산화탄소, 수소 등으로 변화된다. 때때로 오염물질은 초기 오염물질보다 독성이 증가된 중간생성물질로 변하기도 한다. 예를 들면 trichloroethylene(TCE)는 혐기성 상태에서 분해되어 지속성과 독성이 강한 vinyl chloride(VC)가 된다.오염토양의 지중 생분해 공정은 오염되지 않은 물에 산소와 양분을 섞어 토양에 주입함으로써 이루어진다. 때때로 특정미생물이나 산소발생원인 과산화수소가 주입되기도 한다. 토양 내부에서 오염물질의 분포위치가 깊지 않은 경우는 주입관이나 살포장치를 이용하지만 오염물질의 분포위치가 깊은 경우에는 주입정을 이용한다.산소의 농도와 오염물질 분해공정의 산화·환원력은 오염물질의 생분해에 많은 영향을 미친다.성오염물질 처리에 적용되었다. 수처리에 적용되는 원리가 유해폐기물 처리에도 적용된다.⑪ 공기 분산법을 이용한 지하수 정화포화 대수층 내에 공기를 강제 주입하여 오염물질을 휘발시킴으로써 제거하는 지중처리 기술이다. 공기분산(air sparging)은 오염된 대수층으로 공기방울을 주입하는 지중 기술이며, 주입된 공기방울은 수평, 수직적으로 토양 공극을 통해 이동된다. 이 공기 방울은 증기추출배관으로 오염물질을 이동시킨다. 증기 추출기법은 가스상의 오염물질을 제거하기 위해 공기분산기법을 결합시킨 방법이다. 이 기술은 지하수와 토양사이의 접촉을 증가시키기 위해 운전속도를 증가시켰으며, 공기분산에 의해 다량의 지하수가 정화된다.⑫ 공기를 이용한 오염물질 제거법양수된 오염 지하수를 packed towers, diffused aeration, tray aeration, 그리고 spray aeration등의 다양한 폭기법에 의해 공기를 주입하여 휘발성 오염물질과 공기간의 접촉면적을 증대시켜 줌으로써 휘발·제거하는 방법이다. 탈기기법은 휘발성 오염물질을 물에서 공기로 이동시킨다. 지하수를 정화하는 방법으로써, 이 공정은 packed tower이나 aeration tank에서 이루어진다. 일반적인 packed tower air stripper는 tower의 위에서 오염된 물을 분사시킬 수 있도록 spray nozzle을 설치하고, 공기를 물의 흐름 방향에 역류하도록 fan을 설치하여, 정화된 물을 모을수 있도록 tower의 바닥에 펌프를 설치한다. 보조 장비는 공기 예열기, 자동제어 장치, 배출가스 처리장치 등이다.⑬ 생물여과생물여과는 증기상의 유기오염물질이 토양을 통과하면서 분해되는 full-scale 기술인데 토양에 들어있는 미생물에 의해 오염물질이 분해된다. 특정 박테리아가 주입되고, 최적의 상태에서 특정 오염물질을 분해한다. 생물여과는 활성탄 흡착에 비해 몇 가지 잇점이 있다. 첫째, 생물학적 분해는 지속적인 최고의 흡착능력을 유지한다. Filter는 재생이 필요하지 않

자연과학| 2003.05.11| 10페이지| 1,000원| 조회(918)

대체에너지, 환경, 오염, 해결, 기술 개발

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