점토광물의 층전하와 이온교환반응

소개

지구화학 리포트로 작성한 자료이며 고평가 받은 자료입니다.
목차 및 참고문헌 등이 잘 정리되어 있고 표, 그림 목차 또한 따로 작성되어 있습니다.
점토광물의 기본적인 이온교환반응부터 실제 교환반응 전후의 상태, 그리고 벤토나이트,
질석 등 개별광물에 대한 내용이 포함되어 있습니다.

목차

1. Introduction
2. 이온 교환반응
3. 교환반응의 원인
3.1. 동형치환에 의한 부전하 보상
3.2. 부분적인 결정구조 파괴에 의한 전하의 불균형
3.3. 교환성 양이온
3.4. 음이온의 양이온화
3.5. 표면의 양이온과 용액중의 이온의 반응
4. 교환성 양이온의 위치
5. 교환반응의 속도와 요인
5.1. 광물의 종류에 따른 반응속도
5.2. 입자의 크기에 따른 반응속도
5.3. 온도에 따른 반응속도
5.4. pH에 의한 영향
5.5. 점토광물의 양이온 선택성
참 고 문 헌

본문내용

1. Introduction
점토광물은 격자구조내의 동형치환에 의해 일반적으로 부전하를 띠게 된다. 이러한 부전하는 점토광물의 표면에 균질 또는 불균질하게 분포된다. 점토광물의 표면은 1:1형은 각각 저면산소면과 수산기로 구성되며, 2:1형은 양 쪽 모두 저면산소면으로 구성되어 있다. 결정입지의 끝부분은 깨진 면이기 때문에 결합을 만족시키지 않은 산소나 양이온이 노출되어 있다. 흔히 이렇게 원자가를 만족시키지 않은 산소는 용액 중의 H+와 결합하여 쉽게 수산기를 형성하고 층간에 존재하는 부전하를 보상하는 양이온들이 수화작용을 일으킨다(표 1). 이렇게 점토광물은 일반적으로 물에 대하여 높은 친화성을 보인다.

점토광물은 표면전하에 의하여 양이온과 음이온을 흡착하거나 교환 가능한 상태로 유지하는 성질을 가진고 있다. 즉, 점토광물들의 층간 또는 표면에 존재하는 이온들은 수용액에 함유되어 있는 다른 이온들에 의해서 양이온이나 음이온으로 교환가능하며 특정 이온이 일정농도 이상 함유되어 있는 수용액 속에 점토광물을 섞게 되면 교환반응이 일어난다.
이 교환반응은 층간팽창이 가능한 스멕타이트와 같은 광물에서는 매우 빠른 속도로 일어나며, 층간팽창이 되지 않는 운모 등은 반응이 매우 더디고 완전한 교환반응이 일어나지 않는다.
교환반응 때 수용액 중으로 방출되는 양이온이나 음이온을 측정하여 반응에 쓰인 점토광물의 부 및 정의 전하를 측정할 수 있다. 이 때 반응에 참여한 양이온의 양을 양이온교환용량(cation exchange capacity; CEC)라 하며 음이온의 경우 음이온교환용량(anion exchange capacity; AEC)이라 한다. 단위는 보통 100g당 밀리그램 당량 (miliequivalent)으로 나타내며 기준은 pH 7 이다.
milli-equivalents는 다음의 예로 설명할 수 있다.

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